JP6844352B2 - DC cutoff device - Google Patents

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Description

本発明は、定常時の電力損失が小さく、双方向の直流電流を遮断できる直流遮断装置に関する。 The present invention relates to a direct current cutoff device capable of cutting off bidirectional direct current with small power loss during steady operation.

2つの直流系統を持つ直流配電システムでは、一方の直流系統に事故が発生した時、2系統間に設けた直流遮断器により事故が発生した系統を切り離すことによって、もう一方の正常な系統から負荷に配電できるようにしている。 In a DC distribution system with two DC systems, when an accident occurs in one DC system, a DC circuit breaker provided between the two systems disconnects the system in which the accident occurred, thereby loading from the other normal system. It is possible to distribute power to.

図10に示す直流遮断器は機械遮断器4のみで構成されており、第1,第2直流系統1,2のいずれかの箇所の事故発生時に機械接点が開極動作を行い、事故が発生した直流系統を切り離す。 The DC circuit breaker shown in FIG. 10 is composed of only the mechanical circuit breaker 4, and when an accident occurs at any of the first and second DC systems 1 and 2, the mechanical contact opens the pole and an accident occurs. Disconnect the DC system.

また、この機械遮断器4は第1直流系統1及び第2直流系統2に接続されており、双方向電流に対して開極動作が可能である。再生可能エネルギーの活用や安定した電力の需給など、ネットワーク化された直流送配電システムにおいては、一本の経路に双方向の電流が流れるケースが考えられるため、この双方向電流遮断技術が必要となる。 Further, the mechanical circuit breaker 4 is connected to the first DC system 1 and the second DC system 2, and can open the pole with respect to the bidirectional current. In a networked DC power transmission and distribution system, such as the utilization of renewable energy and the stable supply and demand of electric power, there may be cases where bidirectional current flows in one path, so this bidirectional current cutoff technology is necessary. Become.

ここで、交流電流の遮断方式について説明する。交流遮断器は、機械接点の閉極時(定常時)は導体として機能するため通電しており、事故発生時は機械接点を開極する。機械接点の開極時はアークが発生するが、電流零点でアークを消弧できるため電流遮断が可能となる。 Here, an alternating current cutoff method will be described. The AC circuit breaker is energized because it functions as a conductor when the mechanical contacts are closed (stationary), and opens the mechanical contacts when an accident occurs. An arc is generated when the mechanical contacts are opened, but the arc can be extinguished at the current zero point, so that the current can be cut off.

また、遮断状態は絶縁体として機能するため電流は流れない。この交流遮断器は主にガス遮断器や真空遮断器が利用されており、アークを消弧する媒体は異なるものの、どちらも電流零点でアークを消弧する方式が採用されている。 Moreover, since the cutoff state functions as an insulator, no current flows. Gas circuit breakers and vacuum circuit breakers are mainly used for this AC circuit breaker, and although the medium for extinguishing the arc is different, both adopt a method of extinguishing the arc at the current zero point.

しかし、直流電流遮断の場合は交流電流と異なり零点が生じないため、図10に示した構成では機械接点の開極時に発生するアークを消弧できず、接点の損傷または遮断失敗となる。 However, in the case of direct current interruption, unlike an alternating current, a zero point does not occur. Therefore, in the configuration shown in FIG. 10, the arc generated when the mechanical contact is opened cannot be extinguished, resulting in contact damage or interruption failure.

そのため、直流遮断装置は電流零点を生じさせる補助回路等が必要となる。このような補助回路を備えた遮断方式として、特許文献1と特許文献2(実施例2)が開示されている。図11に特許文献1の直流電流開閉装置を、図12に特許文献2の実施例2の直流電流開閉装置をそれぞれ示す。 Therefore, the DC cutoff device requires an auxiliary circuit or the like that generates a current zero point. Patent Document 1 and Patent Document 2 (Example 2) are disclosed as a breaking method provided with such an auxiliary circuit. FIG. 11 shows the DC current switchgear of Patent Document 1, and FIG. 12 shows the DC current switchgear of Example 2 of Patent Document 2.

特開2016−28378号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-28378 特開2016−126920号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-126920

前述のように、ネットワーク化された直流配電システムにおいては双方向の電流遮断が必要である。しかしながら、特許文献1と特許文献2の実施例2は双方向電流の遮断を目的としていないため、双方向の電流遮断ができないという問題があった。 As described above, bidirectional current cutoff is required in a networked DC distribution system. However, since Patent Document 1 and Example 2 of Patent Document 2 are not intended to cut off bidirectional current, there is a problem that bidirectional current cannot be cut off.

また、特許文献2の実施例2では、2つの半導体スイッチ(IGBT)と2つのダイオードと1つのコンデンサからなるブリッジ回路5を、複数段直列している。さらに、通電接点6(真空遮断器など)を直列接続したブリッジ回路5に並列接続している。この構成では、開閉装置が大型化、高コスト化する問題がある。 Further, in the second embodiment of Patent Document 2, a plurality of stages of a bridge circuit 5 including two semiconductor switches (IGBTs), two diodes and one capacitor are connected in series. Further, the energizing contact 6 (vacuum circuit breaker or the like) is connected in parallel to the bridge circuit 5 connected in series. In this configuration, there is a problem that the switchgear becomes large and costly.

さらに、特許文献2の実施例2では、遮断動作時に直列接続した各ブリッジ回路5の半導体スイッチ(IGBT)に電流が流れる。半導体スイッチは電流が流れている時に定常オン損失が発生する。さらに、半導体スイッチをオフするときにスイッチング損失が発生する。よって、直流遮断装置に図12のように半導体スイッチを用いることは、直流配電システム全体の効率の面から好ましくない。 Further, in the second embodiment of Patent Document 2, a current flows through the semiconductor switch (IGBT) of each bridge circuit 5 connected in series during the cutoff operation. A semiconductor switch causes a steady-state on-loss when a current is flowing. Further, a switching loss occurs when the semiconductor switch is turned off. Therefore, it is not preferable to use the semiconductor switch as the DC cutoff device as shown in FIG. 12 from the viewpoint of the efficiency of the entire DC distribution system.

以上示したようなことから、双方向の電流遮断が可能で、かつ、半導体スイッチを用いずに機械接点開極時のアークを抑制できる直流遮断装置を提供することが課題となる。 From the above, it is an issue to provide a DC cutoff device capable of bidirectional current cutoff and suppressing an arc at the time of opening a mechanical contact without using a semiconductor switch.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、第1直流系統の+端子にカソードが接続された第1ダイオードと、前記第1直流系統と前記第1ダイオードの共通接続点に一端が接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器の他端と前記第1ダイオードのアノードとの間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記第1ダイオードの共通接続点にアノードが接続された第2ダイオードと、前記コンデンサと前記第1機械遮断器の共通接続点と前記第2ダイオードのカソードとの間に接続された第2機械遮断器と、を備え、前記第2ダイオードのカソードと第2機械遮断器との共通接続点が第2直流系統の+端子に接続されたことを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and one aspect thereof is a first diode having a cathode connected to the + terminal of the first direct current system, the first direct current system, and the first direct current system. A first mechanical breaker having one end connected to a common connection point of a diode, a capacitor connected between the other end of the first mechanical breaker and the anode of the first diode, the capacitor and the first A second diode having an anode connected to a common connection point of the diode, a second mechanical breaker connected between the common connection point of the capacitor and the first mechanical breaker and the cathode of the second diode, and the like. The common connection point between the cathode of the second diode and the second mechanical breaker is connected to the + terminal of the second DC system.

また、その一態様として、前記第1直流系統から前記第2直流系統に電流が流れており、前記第2直流系統で事故が発生した場合は、前記第2機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第1機械遮断器を開極し、前記第2直流系統から前記第1直流系統に電流が流れており、前記第1直流系統で事故が発生した場合には、前記第1機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第2機械遮断器を開極することを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, when a current is flowing from the first DC system to the second DC system and an accident occurs in the second DC system, the second mechanical circuit breaker is opened and then the pole is opened. When the first mechanical circuit breaker is opened after the capacitor is charged and a current is flowing from the second DC system to the first DC system and an accident occurs in the first DC system, the first DC system is used. It is characterized in that the second mechanical circuit breaker is opened after the mechanical circuit breaker is opened and the charging of the capacitor is completed.

また、他の態様として、前記コンデンサに対して並列に接続された放電用抵抗と、前記放電用抵抗と直列に接続されたスイッチと、を備えたことを特徴とする。 Further, as another embodiment, the capacitor is provided with a discharge resistor connected in parallel to the capacitor and a switch connected in series with the discharge resistor.

また、その一態様として、前記第1直流系統から前記第2直流系統に電流が流れており、前記第2直流系統で事故が発生した場合には、前記第2機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第1機械遮断器を開極し、その後前記スイッチを閉極し、前記コンデンサ放電後、前記スイッチを開極し、前記第2直流系統から前記第1直流系統に電流が流れており、前記第1直流系統で事故が発生した場合には、前記第1機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第2機械遮断器を開極し、その後前記スイッチを閉極し、前記コンデンサ放電後、前記スイッチを開極することを特徴とする。 Further, as one aspect thereof, when a current is flowing from the first DC system to the second DC system and an accident occurs in the second DC system, after opening the second mechanical circuit breaker. After the capacitor is fully charged, the first mechanical circuit breaker is opened, then the switch is closed, and after the capacitor is discharged, the switch is opened, and a current flows from the second DC system to the first DC system. If an accident occurs in the first DC system, the first mechanical circuit breaker is opened, the second mechanical circuit breaker is opened after the capacitor is fully charged, and then the switch is closed. It is characterized in that the switch is opened after the pole is discharged and the capacitor is discharged.

本発明によれば、双方向の電流遮断が可能で、かつ、半導体スイッチを用いずに機械接点開極時のアークを抑制できる直流遮断装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a DC cutoff device capable of bidirectional current cutoff and suppressing an arc at the time of opening a mechanical contact without using a semiconductor switch.

実施形態1における直流遮断装置を示す図。The figure which shows the DC cutoff device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における定常時の直流遮断装置を示す図。The figure which shows the DC cutoff device in a steady state in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における遮断時の直流遮断装置を示す図。The figure which shows the DC cutoff device at the time of cutoff in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における第2直流系統側の電流を示すタイムチャート。The time chart which shows the current of the 2nd DC system side in Embodiment 1. 実施形態1における第2機械遮断器の両端電圧を示すタイムチャート。A time chart showing a voltage across the second mechanical circuit breaker according to the first embodiment. 実施形態1における第1,第2機械遮断器の接点動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the contact operation of the 1st and 2nd mechanical circuit breakers in Embodiment 1. FIG. 実施形態2における直流遮断装置を示す図。The figure which shows the DC cutoff device in Embodiment 2. FIG. 実施形態2における放電時の直流遮断装置を示す図。The figure which shows the DC cutoff device at the time of discharge in Embodiment 2. FIG. 実施形態2における第1,第2機械遮断器およびスイッチの接点動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the contact operation of the 1st and 2nd mechanical circuit breakers and a switch in Embodiment 2. 従来の直流遮断器の一例を示す図。The figure which shows an example of the conventional DC circuit breaker. 特許文献1の直流電流開閉装置を示す図。The figure which shows the DC current switchgear of Patent Document 1. FIG. 特許文献2の直流電流開閉装置を示す図。The figure which shows the DC current switchgear of Patent Document 2.

以下、本願発明の直流遮断装置の実施形態1,2を図1〜図9に基づいて詳述する。 Hereinafter, embodiments 1 and 2 of the DC blocking device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.

[実施形態1]
図1に本実施形態1の直流遮断装置3を示す。図1に示すように、直流遮断装置3は第1直流系統1及び第2直流系統2に接続される。直流遮断装置3は、第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2と、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2と、コンデンサCと、を有するフルブリッジ回路である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows the DC cutoff device 3 of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the DC cutoff device 3 is connected to the first DC system 1 and the second DC system 2. The DC circuit breaker 3 is a full bridge circuit having a first mechanical circuit breaker CB1 and a second mechanical circuit breaker CB2, a first diode D1 and a second diode D2, and a capacitor C.

第1直流系統1の+端子に第1ダイオードD1のカソードが接続される。第1直流系統1と第1ダイオードD1の共通接続点に第1機械遮断器CB1の一端が接続される。第1機械遮断器CB1の他端と第1ダイオードD1のアノードとの間にコンデンサCが接続される。 The cathode of the first diode D1 is connected to the + terminal of the first DC system 1. One end of the first mechanical circuit breaker CB1 is connected to a common connection point between the first DC system 1 and the first diode D1. A capacitor C is connected between the other end of the first mechanical circuit breaker CB1 and the anode of the first diode D1.

コンデンサCと第1ダイオードD1(アノード)の共通接続点に第2ダイオードD2のアノードが接続される。コンデンサCと第1機械遮断器CB1の共通接続点と第2ダイオードD2のカソードとの間に第2機械遮断器CB2が接続される。第2ダイオードD2のカソードと第2機械遮断器CB2との共通接続点が第2直流系統2の+端子に接続される。 The anode of the second diode D2 is connected to the common connection point between the capacitor C and the first diode D1 (anode). The second mechanical circuit breaker CB2 is connected between the common connection point of the capacitor C and the first mechanical circuit breaker CB1 and the cathode of the second diode D2. The common connection point between the cathode of the second diode D2 and the second mechanical circuit breaker CB2 is connected to the + terminal of the second DC system 2.

第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2は機械接点の閉極または開極動作を行う。第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2は、それぞれ第1直流系統1と第2直流系統2から流れる電流に対し、導通しないように接続される。 The first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 perform a closing or opening operation of the mechanical contacts. The first diode D1 and the second diode D2 are connected so as not to be conductive with respect to the currents flowing from the first DC system 1 and the second DC system 2, respectively.

図2に、本実施形態1の定常状態における直流遮断装置を示す。定常状態では第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2が閉極状態であり、図2に示すような双方向の通電経路を得る。 FIG. 2 shows the DC cutoff device in the steady state of the first embodiment. In the steady state, the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 are in the closed pole state, and a bidirectional energization path as shown in FIG. 2 is obtained.

このとき、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2には電流が流れず、コンデンサCは充電されていない状態である。また、定常時の通電経路は、第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2に電流が流れるため、電力損失はほとんどない。 At this time, no current flows through the first diode D1 and the second diode D2, and the capacitor C is not charged. Further, in the steady-state energization path, since the current flows through the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2, there is almost no power loss.

図3に、第2直流系統2側で事故が発生した場合の直流遮断装置3を示す。第2直流系統2側の事故発生時に第2機械遮断器CB2が開極することで、図3に示すように第1直流系統1側から第1機械遮断器CB1→コンデンサC→第2ダイオードD2の経路で電流が流れる。 FIG. 3 shows a DC cutoff device 3 when an accident occurs on the second DC system 2 side. When an accident occurs on the second DC system 2 side, the second mechanical circuit breaker CB2 opens, and as shown in FIG. 3, the first mechanical circuit breaker CB1 → capacitor C → second diode D2 from the first DC system 1 side. Current flows through the path of.

また、第2機械遮断器CB2の両端の電圧(≒コンデンサCの両端の電圧)はコンデンサCの充電動作によって徐々に上昇する。(後述の図5参照)この電圧の時間変化は、コンデンサCの容量値と図示していない第2直流系統2側に接続されている負荷の抵抗成分によって定まる。このように第2機械遮断器CB2の両端の電圧は徐々に上昇するため、第2機械遮断器CB2を開いた時にアークは発生しない。 Further, the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2 (≈ the voltage across the capacitor C) gradually rises due to the charging operation of the capacitor C. (See FIG. 5 described later) The time change of this voltage is determined by the capacitance value of the capacitor C and the resistance component of the load connected to the second DC system 2 side (not shown). Since the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2 gradually rises in this way, no arc is generated when the second mechanical circuit breaker CB2 is opened.

コンデンサCが充電完了すると第2直流系統2側の電流が略零になる。その後、図1に示すように第2機械遮断器CB2が開極している状態、かつ、第1機械遮断器CB1の電流が略零の状態で第1機械遮断器CB1を開極する。その結果、第1機械遮断器CB1の開極時にもアークが発生することなく、安全に電流を遮断できる。 When the capacitor C is fully charged, the current on the second DC system 2 side becomes substantially zero. After that, as shown in FIG. 1, the first mechanical circuit breaker CB1 is opened while the second mechanical circuit breaker CB2 is open and the current of the first mechanical circuit breaker CB1 is substantially zero. As a result, the current can be safely cut off without generating an arc even when the first mechanical circuit breaker CB1 is opened.

なお、電流の流れる方向や事故発生時の電流値は上位コントローラを用いて監視し、第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2の接点を動作させることで、第1機械遮断器CB1、第2機械遮断器CB2を開閉させる。 The direction of current flow and the current value at the time of an accident are monitored by using a host controller, and by operating the contacts of the first machine circuit breaker CB1 and the second machine circuit breaker CB2, the first machine circuit breaker CB1 and The second mechanical circuit breaker CB2 is opened and closed.

図4は、本実施形態1における定常状態から遮断完了までの第2直流系統2側電流である。図5は、第2機械遮断器CB2の両端の電圧である。ここで時刻t0は定常時、時刻t1は事故発生時、時刻t2は第2機械遮断器CB2開極時、時刻t3は電流略零時、時刻t4は第1機械遮断器CB1開極時を示している。 FIG. 4 shows the second DC system 2 side current from the steady state to the completion of interruption in the first embodiment. FIG. 5 shows the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2. Here, time t0 indicates a steady state, time t1 indicates an accident, time t2 indicates an opening time of the second mechanical circuit breaker CB2, time t3 indicates an approximately zero current, and time t4 indicates an opening time of the first mechanical circuit breaker CB1. ing.

また、そのときの第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2の閉極動作、開極動作を図6に示す。なお、閉極状態をon、開極状態をoffとしている。 Further, FIG. 6 shows the closing and opening operations of the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 at that time. The closed pole state is on and the open pole state is off.

時刻t0の定常時は、図6に示すように第1,第2機械遮断器CB1,CB2は閉極しており、図4に示すように第2直流系統2側電流は通常状態、図5に示すように第2機械遮断器CB2の両端電圧は0である。 When the time t0 is steady, the first and second mechanical circuit breakers CB1 and CB2 are closed as shown in FIG. 6, and the current on the second DC system 2 side is in a normal state as shown in FIG. 5, FIG. As shown in, the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2 is 0.

時刻t1で第2直流系統2に事故が発生すると、図4に示すように第2直流系統2側の電流が上昇し始める。 When an accident occurs in the second DC system 2 at time t1, the current on the second DC system 2 side starts to increase as shown in FIG.

時刻t2において、図6に示すように第2機械遮断器CB2を開極すると、図5に示すようにコンデンサCが充電されて第2機械遮断器CB2の両端電圧が上昇し始め、図4に示すように第2直流系統2側の電流が減少し始める。 At time t2, when the second mechanical circuit breaker CB2 is opened as shown in FIG. 6, the capacitor C is charged as shown in FIG. 5, and the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2 begins to rise. As shown, the current on the second DC system 2 side begins to decrease.

時刻t3において、図5に示すようにコンデンサCの充電が完了して第2機械遮断器CB2の両端電圧が一定となり、図4に示すように第2直流系統2側の電流が略零となる。 At time t3, the charging of the capacitor C is completed as shown in FIG. 5, the voltage across the second mechanical circuit breaker CB2 becomes constant, and the current on the second DC system 2 side becomes substantially zero as shown in FIG. ..

時刻t4において、図6に示すように第1機械遮断器CB1を開極する。 At time t4, the first mechanical circuit breaker CB1 is opened as shown in FIG.

本実施形態1では、第2直流系統2側で事故が発生した場合の遮断方法を説明したが、第1直流系統1側で事故が発生した場合も同様な原理及び対象の動作で遮断が可能である。この場合、時刻t2で第2機械遮断器CB2の代わりに第1機械遮断器CB1を開極させる。 In the first embodiment, the shutoff method when an accident occurs on the second DC system 2 side has been described, but even when an accident occurs on the first DC system 1 side, it is possible to shut off by the same principle and the target operation. Is. In this case, at time t2, the first mechanical circuit breaker CB1 is opened instead of the second mechanical circuit breaker CB2.

本実施形態1では、双方向の直流電流に対してアークを発生させない直流遮断を行うことが可能となる。さらに、定常時は常に第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2を通電するため、電力損失がほとんどない。 In the first embodiment, it is possible to perform a direct current cutoff that does not generate an arc for a bidirectional direct current. Further, since the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 are always energized in the steady state, there is almost no power loss.

また、本実施形態1は特許文献1(実施例2)と比較して、以下の効果を有する。
・機械遮断器2個とダイオード2個とコンデンサ1個からなるブリッジ回路で構成できる。
・半導体スイッチを含むブリッジ回路を複数個用いる特許文献2(実施例2)と比較して、部品点数が少なく、小型化および低コスト化ができる。
・IGBTなどの半導体スイッチなどを用いていないため、定常時だけではなく遮断時においても半導体スイッチの損失が発生しない。配電システム全体の効率の面で、本実施形態1の方が優れている。
Further, the present embodiment 1 has the following effects as compared with Patent Document 1 (Example 2).
-It can be composed of a bridge circuit consisting of two mechanical circuit breakers, two diodes, and one capacitor.
-Compared with Patent Document 2 (Example 2) in which a plurality of bridge circuits including semiconductor switches are used, the number of parts is small, and the size and cost can be reduced.
-Since a semiconductor switch such as an IGBT is not used, no loss of the semiconductor switch occurs not only at the steady state but also at the time of interruption. The first embodiment is superior in terms of the efficiency of the entire power distribution system.

[実施形態2]
図7に本実施形態2の直流遮断装置を示す。実施形態1と同様の箇所について同様の符号を付してその説明を省略する。本実施形態2の直流遮断装置は実施形態1の構成に加えて、コンデンサCに対して並列に放電用抵抗Rを接続する。また、放電用抵抗Rに直列にスイッチSWを接続する。スイッチSWは開閉動作を行う。
[Embodiment 2]
FIG. 7 shows the DC cutoff device of the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the DC cutoff device of the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a discharge resistor R is connected in parallel with the capacitor C. Further, a switch SW is connected in series with the discharge resistor R. The switch SW opens and closes.

スイッチSWには、第1機械遮断器CB1、第2機械遮断器CB2と同様に機械遮断器を用いる。ただし、スイッチSWにはコンデンサCの放電動作時のみの短時間しか電流が流れないため、スイッチSWの機械遮断は電流容量の小さなものでよい。 As the switch SW, a mechanical circuit breaker is used as in the case of the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2. However, since a current flows through the switch SW only for a short time only when the capacitor C is discharged, the mechanical cutoff of the switch SW may have a small current capacity.

さらに、スイッチSWは、機械遮断器の代わりに半導体スイッチに置き換えてもよい。半導体スイッチに置き換えた場合、半導体スイッチに生じる損失は、第1機械遮断器CB1、第2機械遮断器CB2が開いた時のみ発生するので、システム全体の効率には関係しない。 Further, the switch SW may be replaced with a semiconductor switch instead of the mechanical circuit breaker. When replaced with a semiconductor switch, the loss generated in the semiconductor switch is not related to the efficiency of the entire system because it occurs only when the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 are opened.

本実施形態2の作用・動作は以下である。実施形態1との差異を記載する。 The operation / operation of the second embodiment is as follows. Differences from the first embodiment will be described.

図7は、本実施形態2の直流遮断装置の構成図であるとともに、実施形態1のような電流遮断が完了し、第1機械遮断器CB1及び第2機械遮断器CB2が開極した状態を示している。なお、本実施形態2においても第1直流系統1から第2直流系統2へ電流が流れており、第2直流系統2側で事故が発生した場合について説明する。 FIG. 7 is a configuration diagram of the DC circuit breaker of the second embodiment, and shows a state in which the current cutoff as in the first embodiment is completed and the first mechanical circuit breaker CB1 and the second mechanical circuit breaker CB2 are opened. Shown. In the second embodiment as well, a case where a current is flowing from the first DC system 1 to the second DC system 2 and an accident occurs on the second DC system 2 side will be described.

本実施形態2において、事故が発生した直流系統の遮断完了後にその直流系統を再投入する場合、すなわち繰り返し直流遮断装置3の導通と遮断の機能を利用する場合には、遮断完了後コンデンサCに充電された電圧を放電する必要がある。この場合は、図7に示すようにコンデンサCに対して並列に放電用抵抗Rを取り付ければよい。また、コンデンサCの充電と放電を切り替える必要があるため、スイッチSWを放電用抵抗Rに直列に接続する。 In the second embodiment, when the DC system is re-introduced after the interruption of the DC system in which the accident has occurred, that is, when the continuity and interruption functions of the repeated DC interruption device 3 are used, the capacitor C is connected after the interruption is completed. It is necessary to discharge the charged voltage. In this case, as shown in FIG. 7, a discharge resistor R may be attached in parallel with the capacitor C. Further, since it is necessary to switch between charging and discharging the capacitor C, the switch SW is connected in series with the discharging resistor R.

図8に、本実施形態2における放電時の直流遮断装置3を示す。定常時から遮断完了までの間はコンデンサCを充電させる期間を要するため、図7に示すようにスイッチSWは開極状態を保つ。遮断完了後から再投入までの間はコンデンサCを放電させる期間を要するため、図8に示すようにスイッチSWを閉極状態にする。 FIG. 8 shows the DC cutoff device 3 at the time of discharge in the second embodiment. Since it takes a period to charge the capacitor C from the fixed time to the completion of shutoff, the switch SW keeps the pole open state as shown in FIG. 7. Since it takes a period to discharge the capacitor C from the completion of the shutoff to the re-turning on, the switch SW is closed as shown in FIG.

電流遮断後、スイッチSWの閉極状態では、図8の破線に示すように電流が流れ放電用抵抗Rにおいて放電が行われる。放電が完了したか否かは、コンデンサCの両端電圧Vcを検出し、両端電圧Vc≒0となった時に放電完了と判定する。放電が完了すると、スイッチSWを開極し再投入時に放電用抵抗Rに電流が流れないようにする。その後、第2機械遮断器CB2、第1機械遮断器CB1の順に閉極動作を行い、直流系統を再投入する。 After the current is cut off, in the closed state of the switch SW, a current flows and discharge is performed in the discharge resistor R as shown by the broken line in FIG. Whether or not the discharge is completed is determined by detecting the voltage Vc across the capacitor C and determining that the discharge is complete when the voltage Vc ≈ 0 across the capacitor C. When the discharge is completed, the switch SW is opened so that no current flows through the discharge resistor R when the switch SW is turned on again. After that, the second mechanical circuit breaker CB2 and the first mechanical circuit breaker CB1 are closed in this order, and the DC system is turned on again.

図9に、定常状態から遮断、再投入までの第1機械遮断器CB1、第2機械遮断器CB2、スイッチSWの接点動作を示す。なお、閉極状態をon、開極状態をoffとしている。 FIG. 9 shows the contact operation of the first mechanical circuit breaker CB1, the second mechanical circuit breaker CB2, and the switch SW from the steady state to the shutoff and re-entry. The closed pole state is on and the open pole state is off.

図9における時刻t0、時刻t2、時刻t4は実施形態1と同様である。時刻t5はスイッチSW閉極時、時刻t6はスイッチSW開極時、時刻t7は第2機械遮断器CB2閉極時、時刻t8は第1機械遮断器CB1閉極時、時刻t9は再投入後の定常時を示している。 Time t0, time t2, and time t4 in FIG. 9 are the same as those in the first embodiment. Time t5 is when the switch SW is closed, time t6 is when the switch SW is open, time t7 is when the second mechanical circuit breaker CB2 is closed, time t8 is when the first mechanical circuit breaker CB1 is closed, and time t9 is after re-insertion. Shows the steady time of.

本実施形態2において、電流の流れる方向や事故発生時の電流値は上位コントローラを用いて監視し、第1機械遮断器CB1、第2機械遮断器CB2、スイッチSWを動作させる。 In the second embodiment, the direction in which the current flows and the current value at the time of an accident are monitored by using the host controller, and the first mechanical circuit breaker CB1, the second mechanical circuit breaker CB2, and the switch SW are operated.

また、本実施形態2では第2直流系統2側で事故が発生した場合の遮断及び再投入動作を説明したが、第1直流系統1側で事故が発生した場合も同様な原理及び対象の動作で遮断及び再投入が可能である。この場合、時刻t2で第1機械遮断器CB1を、時刻t4で第2機械遮断器CB2を開極させる。また、時刻t7で第1機械遮断器CB1を、時刻t8で第2機械遮断器CB2を閉極させる。 Further, in the second embodiment, the shutoff and re-input operations when an accident occurs on the second DC system 2 side have been described, but the same principle and target operations are also described when an accident occurs on the first DC system 1 side. It is possible to shut off and re-inject at. In this case, the first mechanical circuit breaker CB1 is opened at time t2, and the second mechanical circuit breaker CB2 is opened at time t4. Further, the first mechanical circuit breaker CB1 is closed at time t7, and the second mechanical circuit breaker CB2 is closed at time t8.

本実施形態2は実施形態1と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態2では、放電用抵抗Rと充放電切り替え用のスイッチSWを接続することで、繰り返し直流電流の遮断及び再投入動作が可能である。 The second embodiment has the same effect as that of the first embodiment. Further, in the second embodiment, by connecting the discharge resistor R and the charge / discharge switching switch SW, it is possible to repeatedly cut off the direct current and turn it on again.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the above description has been made in detail only with respect to the specific examples described in the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such modifications and modifications fall within the scope of the claims.

例えば、図1、図7のブリッジ回路の構成は第1機械遮断器CB1と第1ダイオードD1を反対に配置し、かつ、第2機械遮断器CB2と第2ダイオードD2を反対に配置する構成にしてもよい。この場合、第1ダイオードD1のカソード端子を第1直流系統1の+端子に接続する。また、第2ダイオードD2のカソード端子を第2直流系統2の+端子に接続する。 For example, the bridge circuits of FIGS. 1 and 7 have a configuration in which the first mechanical circuit breaker CB1 and the first diode D1 are arranged in opposite directions, and the second mechanical circuit breaker CB2 and the second diode D2 are arranged in opposite directions. You may. In this case, the cathode terminal of the first diode D1 is connected to the + terminal of the first DC system 1. Further, the cathode terminal of the second diode D2 is connected to the + terminal of the second DC system 2.

1…第1直流系統
2…第2直流系統
3…直流遮断装置
4…機械遮断器
CB1…第1機械遮断器
CB2…第2機械遮断器
D1…第1ダイオード
D2…第2ダイオード
C…コンデンサ
R…放電用抵抗
SW…スイッチ
1 ... 1st DC system 2 ... 2nd DC system 3 ... DC circuit breaker 4 ... Mechanical circuit breaker CB1 ... 1st mechanical circuit breaker CB2 ... 2nd mechanical circuit breaker D1 ... 1st diode D2 ... 2nd diode C ... Capacitor R … Discharge resistor SW… Switch

Claims (4)

第1直流系統の+端子にカソードが接続された第1ダイオードと、
前記第1直流系統と前記第1ダイオードの共通接続点に一端が接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器の他端と前記第1ダイオードのアノードとの間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと前記第1ダイオードの共通接続点にアノードが接続された第2ダイオードと、
前記コンデンサと前記第1機械遮断器の共通接続点と前記第2ダイオードのカソードとの間に接続された第2機械遮断器と、
を備え、前記第2ダイオードのカソードと第2機械遮断器との共通接続点が第2直流系統の+端子に接続され、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードには半導体スイッチが並列接続されていないことを特徴とする直流遮断装置。
The first diode whose cathode is connected to the + terminal of the first DC system,
A first mechanical circuit breaker whose one end is connected to a common connection point between the first DC system and the first diode,
A capacitor connected between the other end of the first mechanical circuit breaker and the anode of the first diode,
A second diode whose anode is connected to the common connection point between the capacitor and the first diode,
A second mechanical circuit breaker connected between the common connection point of the capacitor and the first mechanical circuit breaker and the cathode of the second diode, and
The common connection point between the cathode of the second diode and the second mechanical circuit breaker is connected to the + terminal of the second DC system, and the semiconductor switch is connected in parallel to the first diode and the second diode. A DC circuit breaker characterized by the absence.
前記第1直流系統から前記第2直流系統に電流が流れており、前記第2直流系統で事故が発生した場合は、前記第2機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第1機械遮断器を開極し、
前記第2直流系統から前記第1直流系統に電流が流れており、前記第1直流系統で事故が発生した場合には、前記第1機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第2機械遮断器を開極することを特徴とする請求項1記載の直流遮断装置。
If a current is flowing from the first DC system to the second DC system and an accident occurs in the second DC system, the first is performed after the second mechanical circuit breaker is opened and the capacitor is fully charged. Open the mechanical circuit breaker,
When a current is flowing from the second DC system to the first DC system and an accident occurs in the first DC system, the first mechanical circuit breaker is opened, the capacitor is charged, and then the first DC system is charged. 2. The DC circuit breaker according to claim 1, wherein the mechanical circuit breaker is opened.
前記コンデンサに対して並列に接続された放電用抵抗と、
前記放電用抵抗と直列に接続されたスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の直流遮断装置。
A discharge resistor connected in parallel with the capacitor
A switch connected in series with the discharge resistor,
The DC cutoff device according to claim 1, further comprising.
前記第1直流系統から前記第2直流系統に電流が流れており、前記第2直流系統で事故が発生した場合には、前記第2機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第1機械遮断器を開極し、その後前記スイッチを閉極し、前記コンデンサ放電後、前記スイッチを開極し、
前記第2直流系統から前記第1直流系統に電流が流れており、前記第1直流系統で事故が発生した場合には、前記第1機械遮断器を開極した後前記コンデンサ充電完了後に前記第2機械遮断器を開極し、その後前記スイッチを閉極し、前記コンデンサ放電後、前記スイッチを開極することを特徴とする請求項3記載の直流遮断装置。
When a current is flowing from the first DC system to the second DC system and an accident occurs in the second DC system, the first DC system is opened, the second mechanical circuit breaker is opened, and the capacitor is charged. 1 The mechanical circuit breaker is opened, then the switch is closed, the capacitor is discharged, and then the switch is opened.
When a current is flowing from the second DC system to the first DC system and an accident occurs in the first DC system, the first DC circuit breaker is opened, the capacitor is charged, and then the first DC system is charged. 2. The DC circuit breaker according to claim 3, wherein the mechanical circuit breaker is opened, then the switch is closed, the capacitor is discharged, and then the switch is opened.
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