JP6359205B1 - 電力制御システム、および制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(全体構成)
図1は、電力制御システムの概略構成の一例を示す図である。図1を参照して、電力制御システムは、単極構成の直流送電系統の電力を制御するためのシステムである。直流系統である正極側の直流送電線14Pおよび負極側の直流送電線14Nを介して、2つの交流系統80,80A間で電力が送受される。
図3は、電力変換器の概略構成図である。図3を参照して、電力変換器2は、自励式の電圧型電力変換器で構成されている。具体的には、電力変換器2は、互いに直列接続された複数のサブモジュール(図3中の「セル」に対応)7を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。「サブモジュール」は、「変換器セル」とも呼ばれる。電力変換器2は、直流系統(具体的には、直流送電線14P,14N)と、交流系統80との間で電力変換を行なう。
図4は、図3の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図4に示すサブモジュール7は、ハーフブリッジ型の変換回路20HBと、エネルギー蓄積器としての直流コンデンサ24と、ゲート制御部21と、電圧検出部27と、送受信部28とを含む。
図5は、制御装置50のハードウェア構成の一例を示す図である。図5を参照して、出制御装置50は、補助変成器51と、AD(Analog to Digital)変換部52と、演算処理部70とを含む。
図1および図2を参照して、直流送電系統の電力を制御する電力制御システムの動作概要について説明する。ここでは、交流系統80内(例えば、図2中の点P)で事故が発生し、交流系統80が停電状態である場合に、交流系統80を停電状態から復旧するための動作について説明する。停電状態においては、交流遮断器12および遮断器41,42は、開放されているものとする。
図8は、制御装置50および保護装置60の機能ブロック図である。図8を参照して、制御装置50は、主たる機能構成として、信号受信部102と、情報通信部104と、指令生成部110と、電圧設定部120とを含む。これらの各機能は、例えば、演算処理部70のCPU72がROM73に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
図9は、制御装置50の処理手順を示すフローチャートである。図9には、交流系統80を停電状態から復旧させる場合に制御装置50により実行される処理手順が示されている。典型的には、以下の各ステップは、制御装置50の演算処理部70によって実行される。なお、図9に示すフローのスタート時点において、制御装置50Aが起動されているものとする。
本実施の形態によると、交流系統80の停電の復旧時に、交流系統80に事故が除去しきれていない場合であっても、サブモジュール7を停止することなく、遮断器41,42を開放することが可能となる。これにより、事故区間判別を精度よく行なうことができるとともに停電交流系統の復旧を迅速に行なうことができる。また、電力変換器2から交流系統80に流れる電流が抑制されるため、電力系統に設けられた各系統機器への悪影響を小さくすることもできる。
上述した実施の形態では、電力変換器2,2Aがモジュラーマルチレベル変換器である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電力変換器2,2Aの回路方式は、交流電力を2レベルの直流電力に変換する2レベル変換器で構成されていてもよいし、交流電力を3レベルの直流電力に変換する3レベル変換器で構成されていてもよい。
Claims (9)
- 1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第1遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第1遮断器を制御する第1遮断器制御部と、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合であっても前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第1遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記交流系統を停電状態から復旧する場合に、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧を定電圧制御で出力するように前記1以上のスイッチング素子をスイッチングさせることにより前記電力変換器を電圧源として動作させる、電力制御システム。 - 1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第1遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第1遮断器を制御する第1遮断器制御部と、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合には前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第1遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記1以上のスイッチング素子を動作させ、
前記電力変換器は、前記第1母線と前記電力変換器との間に流れる電流を制限するための制限回路に接続されており、
前記制限回路は、制限抵抗と、前記制限抵抗に並列接続された開閉器とを含み、
前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記開閉器を開放する開閉器制御部をさらに備える、電力制御システム。 - 1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第1遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第1遮断器を制御する第1遮断器制御部と、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合には前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第1遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記1以上のスイッチング素子を動作させ、
前記第1母線と前記電力変換器との間に設けられた変圧器のタップ位置を切り替えるための切替制御を実行するタップ制御部をさらに備え、
前記タップ制御部は、前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記変圧器から前記第1母線に出力される電圧が最も低い電圧値となるようなタップ位置に切り換える、電力制御システム。 - 前記第1遮断器制御部は、
前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させた後、前記第1遮断器を投入し、
前記第1遮断器の投入後に、前記送電線の電気量を用いた保護演算により前記送電線での事故を検出した場合、前記第1遮断器を開放して投入ロックする、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電力制御システム。 - 前記第1母線と前記電力変換器との間に設けられた第2遮断器を制御する第2遮断器制御部をさらに備え、
前記第2遮断器制御部は、前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させた後であって、かつ前記第1遮断器が投入される前に、前記第2遮断器を投入する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電力制御システム。 - 前記第1アームおよび前記第2アームの各々は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含み、
各前記サブモジュールは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列接続されるダイオードおよびコンデンサとを有する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電力制御システム。 - 直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合であっても前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記交流系統を停電状態から復旧する場合に、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧を定電圧制御で出力するように前記1以上のスイッチング素子をスイッチングさせることにより前記電力変換器を電圧源として動作させる、制御装置。 - 直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合には前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記1以上のスイッチング素子を動作させ、
前記電力変換器は、前記第1母線と前記電力変換器との間に流れる電流を制限するための制限回路に接続されており、
前記制限回路は、制限抵抗と、前記制限抵抗に並列接続された開閉器とを含み、
前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記開閉器を開放する開閉器制御部をさらに備える、制御装置。 - 直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、1以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第1アームおよび第2アームを含み、
前記第1アームに流れる第1アーム電流値および前記第2アームに流れる第2アーム電流値に基づいて、前記1以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第1母線および第2母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合には前記1以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記1以上のスイッチング素子を動作させ、
前記第1母線と前記電力変換器との間に設けられた変圧器のタップ位置を切り替えるための切替制御を実行するタップ制御部をさらに備え、
前記タップ制御部は、前記変換器制御部が前記1以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記変圧器から前記第1母線に出力される電圧が最も低い電圧値となるようなタップ位置に切り換える、制御装置。
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