JP7458285B2 - 直流電流遮断装置 - Google Patents
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Description
直流電流遮断装置1の構成例を説明する。図1は、本実施形態に係る直流電流遮断装置1の構成の一例を示す図である。図1のように、直流電流遮断装置1は、開閉転流部2-k(k=1,2,…,n;nは2以上の整数、以下同様)と、遮断消費部3と、選択部4-k-1,4-k-2,4-k-3,4-k-4と、制御部5と、を備える。直流電流遮断装置1は、開閉転流部2-kと、選択部4-k-1、4-k-2、4-k-3、および4-k-4とを直流送電線10-kごとに備える。なお、以下の説明において、いずれの直流送電線10-kに対応するかを示すハイフン以下の符号(あるいは最初のハイフンと続く数字または記号からなる符号)を省略する場合がある。
次に、開閉転流部2の構成例を、図2~図6を用いて説明する。図2は、開閉転流部2の一例である開閉転流部2Aの構成例を示す図である。図2のように、開閉転流部2Aは、例えば、開閉部6と転流部7とを備える。開閉部6の第1端子6aは、第1結合点j1に接続され、第2端子6bは転流部7の第2端子7bと第2結合点j2とに接続され、第3端子6cは転流部7の第1端子7aに接続される。なお、開閉部6の第1端子6aは、転流部7の第2端子7bと第2結合点j2に接続され、第2端子6bは第2結合点j1とに接続されていてもよい。
次に、遮断消費部3の構成例を、図7~図8を用いて説明する。図7は、遮断消費部3の第1例である遮断消費部3Aの構成の一例を示す図である。図7のように、遮断消費部3Aは、例えば、遮断部31と、消費吸収部33とを備える。
次に、選択部4の構成例を、図9~図13を用いて説明する。図9は、選択部4の第1例である選択部4Aの構成の一例を示す図である。図9のように、選択部4Aは、例えば、複数のダイオード41を備える。複数のダイオード41は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。選択部4-k-1の初段のダイオード41のカソード側は第3結合点j3側に接続され、最終段のダイオード41のカソード側は第1結合点j1側に接続される。選択部4-k-2の初段のダイオード41のカソード側は第1結合点j1側に接続され、最終段のダイオード41のカソード側は第4結合点j4側に接続される。選択部4-k-3の初段のダイオード41のカソード側は第3結合点j3側に接続され、最終段のダイオード41のカソード側は第2結合点j2側に接続される。選択部4-k-4の初段のダイオード41のカソード側は第2結合点j2側に接続され、最終段のダイオード41のカソード側は第4結合点j4側に接続される。このように、選択部4Aは、事故電流を流す向きに接続される。このように、ダイオード41は制御部5の制御が不用であり、直流送電線10-kの状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる。
次に、直流電流遮断装置1の動作例を説明する。なお、以下の説明では、選択部4がダイオード等でないものとする。まず、事故が発生していない定常導通時の動作を説明する。図14は、本実施形態に係る直流電流遮断装置1に事故が発生していない定常導通時の動作と電流の流れを示す図である。なお、以下の説明において、いずれの構成の-kに対応するかを示すハイフン以下の符号(あるいは最初のハイフンと続く数字または記号からなる符号)を省略する。
次に、直流電流遮断装置1Aの構成例を、図20を用いて説明する。図20は、本実施形態に係る直流電流遮断装置1Aの第1の構成例を示す図である。図20に示す直流電流遮断装置1Aは、開閉転流部2Aが開閉部6Aと転流部7Aとを備え、遮断消費部3Aが遮断部31と消費吸収部33とを備え、選択部4Aが複数のダイオード41を備える。
図21は、本実施形態に係る開閉転流部2Bの構成例を示す図である。図21のように、開閉転流部2Bは、例えば、開閉部6と転流部7とを備える。開閉部6と転流部7とは、直列に接続される。開閉部6の構成は、開閉部6Aの構成であってもよく、開閉部6Bのように少なくとも1つの遮断器63を備える構成であってもよい。
Claims (20)
- 2線以上の直流送電線に取り付けられ、前記直流送電線のそれぞれを流れる直流電流を遮断可能な直流電流遮断装置であって、
前記直流送電線に設けられる開閉転流部と、
前記開閉転流部の第1側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第1端子とを接続する第1補助線路に設けられる第1の選択部と、
前記開閉転流部の第1側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第2端子とを接続する第2補助線路に設けられる第2の選択部と、
前記開閉転流部の第2側と、前記第1端子とを接続する第3補助線路に設けられる第3の選択部と、
前記開閉転流部の第2側と、前記第2端子とを接続する第4補助線路に設けられる第4の選択部と、
を直流送電線ごとに備え、
前記開閉転流部は、少なくとも1つの機械接点式の遮断器である開閉部と、前記直流送電線を流れる電流を前記遮断消費部に転流させる転流部とを備え、
前記第1から第4の選択部のそれぞれは、電流経路を選択可能であり、
更に、少なくとも1つの半導体素子を有して電流を遮断することが可能な半導体遮断器と、エネルギーを消費または吸収する消費吸収部とを含む前記遮断消費部を備える、
直流電流遮断装置。 - 前記開閉転流部の前記開閉部と前記転流部とは、
前記直流送電線に直列または並列に設けられる、
請求項1に記載の直流電流遮断装置。 - 前記第1から第4の選択部のそれぞれは、少なくとも1個の半導体素子または少なくとも1個の機械式スイッチを備える、
請求項1または請求項2に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、1個の半導体素子、または、直列あるいは並列に接続された複数の半導体素子を備える、
請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、1つ以上の半導体素子と1つ以上の整流素子とを直列に接続したレグのうち何れかを2つ備え、前記2つのレグと少なくとも1つの蓄電要素とが並列に接続されたフルブリッジユニットを、1個または2個以上、直列に接続したものである、
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、少なくとも1つの半導体素子と少なくとも1つの整流素子とを直列に接続したレグのうち何れか1つのレグを2つ備え、前記2つのレグと少なくとも1つのコンデンサとが並列に接続されたハーフブリッジユニットを、1個または2個以上が直列に接続したものである、
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、前記開閉部に流れる電流値を変化させて略ゼロ状態を作り出し、前記開閉部をオフ状態に移行させる、
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記遮断器は、少なくとも1個の半導体素子を有し、当該1個以上の半導体素子は直列、あるいは並列に接続されている、
請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記開閉部と前記転流部と前記遮断消費部とのそれぞれの状態を、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とのいずれかに制御する制御部をさらに備え、
前記第1から第4の選択部のそれぞれは、前記直流送電線の状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる素子を備える、
請求項1から請求項8のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項9に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオン状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項9または請求項10に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部及び前記転流部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にして、
前記系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオフ状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部と、前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記第1から第4の選択部をオフ状態にする、
請求項9または請求項10に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部と前記開閉部とは直接に接続したものである、
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、直接に自己消弧可能な半導体素子を接続したものである、
請求項13に記載の直流電流遮断装置。 - 前記開閉部は、1つの機械接点式の遮断器を備える、
請求項13または請求項14に記載の直流電流遮断装置。 - 前記転流部は、前記開閉部に流れる電流値を変化させて略ゼロ状態を作り出し、前記開閉部をオフ状態に移行させる、
請求項13から請求項15のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記開閉部と前記転流部と前記遮断消費部とのそれぞれの状態を、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とのいずれかに制御する制御部をさらに備え、
前記第1から第4の選択部のそれぞれは、前記直流送電線の状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる素子を備える、
請求項13から請求項16のうちいずれか1項に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項17に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオン状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項17または請求項18に記載の直流電流遮断装置。 - 前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部及び前記転流部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にして、
前記系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオフ状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部と、前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記第1から第4の選択部をオフ状態にする、
請求項17または請求項18に記載の直流電流遮断装置。
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