JPH03277121A - 自励式変換器システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流回路に直流コンデンサを有する自励式変
換器の直流系及び交流系事故時の制御保護方式に関する
。

〔従来の技術〕

従来の装置は、「直流送電用制御保護システムの開発に
ついてＪ　　（３５８年電気学会全国大会Ｓ−１０−３
−２）にあるように、他励式変換器についての制御保護
方式であり、他励式変換器は、直流回路に大容量の直流
コンデンサを有しておらず、制御保護方式としては、直
流コンデンサの放電抑制等、自励式変換器の制御保護方
式については論じられていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、他励式変換器を対象としだ制御保護技
術であり、直流回路に大容量コンデンサを有し、直流コ
ンデンサに蓄えられたエネルギーを用いる電圧形自励式
変換器の制御保護方式については配慮がされておらず、
自励式変換器の有効な制御保護方式ではないという問題
点があった。

本発明の目的は、直流系又は交流系事故時に、直流側に
設置した高速直流過電流リレーにより、直流コンデンサ
の放電電流を検出し、高速な直流コンデンサ放電抑制動
作を行ない、事故除去後にすみやかに運転再開もしくは
、残された制御機能を事故継続中も有効に生かすことに
より、自励式変換器の安全確実な保護動作及び設備の有
効利用制御を行なうことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、直流系事故時の直流コンデ
ンサ放電抑制のために、直流回路に設置された直流コン
デンサの直流送電線側に直流スイッチを設けたものであ
る。この直流スイッチは、自己消弧形サイリスタ素子を
用い高速動作を可能としており、更にこの直流スイッチ
の制御トリガとなる事故検出リレーとして直流コンデン
サ回路に直流コンデンサ放電電流検出用の高速直流過電
流リレーを設置したものである。

更に、交流系統事故率の直流コンデンサ放電及び交流系
への短絡電流供給を抑制するために、直流回路高圧側に
高速直流過電流リレーを設置することにより、自励式変
換器を高速停止できるような構成とし、また、交流系側
に不足電圧リレーを置くことにより、事故回復を検出し
、高速な自励式変換器の再起動を可能としたものである
。

〔作用〕

直流回路に設置された直流コンデンサの直流送電線側に
設置された直流スイッチは、直流コンデンサ回路に設置
された高速直流過電流リレー動作により、高速に開制御
されるため、直流系事故時に直流コンデンサの放電を高
速に抑制するように動作するため、直流事故時の直流コ
ンデンサ放電を最小にすることができる。更に、直流系
事故継続中も直流スイッチにより事故系と自励式変換器
は切り離されており、制御系動作によって無効電力制御
が行なえるため、設備の有効利用ができる。

また、交流系に設置された不足電圧リレーと、直流回路
高圧側にＦＩＷｌされた高速直流過電流リレーは、交流
系事故時に動作し、これらリレー動作により、自励式変
換器に高速停止する。これにより、直流側エネルギーの
放出を最小限に抑制することができ、更に、交流系事故
復旧時に動作復帰する不足電圧リレーにより、自励式変
換器を再起動する制御系によって、設備の高速運転復旧
が可能となる。

、〔実施例〕 以下１本発明の一実施例を第１図及び第２図。

第３図、第４図、第５図により説明する。

第１図は１本発明の一実施例の構成図を示す。

第１図において１０．１２，１４，１６，１８゜２０は
、変換器を構成する自己消弧形サイリスタ素子である。

１１，１３，１５，１７，１．９゜２１は、自己消弧形
サイリスタ素子と逆並列に接続された自己消弧形サイリ
スタ素子の転流動作に必要なダイオードである。３０は
、事故時の電流抑制のために設けられた直流リアクトル
、４０は、電圧形自励式変換器に必要な直流コンデンサ
、５１．５２は、直流スイッチを構成する、自己消弧形
サイリスタ素子とダイオードである。６０は直流送電線
を示し、７０は交流系と自励式変換器を接続する連系用
変圧器、８０は、主しゃ断器、９０は交流送電線を示す
。１００は、直流コンデンサ回路に設けられた直流コン
デンサ放電電流検出用の高速直流過電流リレー、２００
は、直流高圧回路に設けられた高速直流過電流リレーで
ある。

３００は、交流系統側に設置された不足電圧リレー６０
０は、各リレー動作信号により変換器及び直流スイッチ
を制御する制御保護装置である。

第１に第１図に示した構成の自励式変換器システムにお
いて、第２図４００で示した地点での直流系事故時の動
作について説明する。４００の地点で直流短絡が発生す
ると、第２図５００に示すように直流コンデンサから短
絡点に向ってコンデンサの放電電流が流れるとともに、
同図５１０で示すように、交流系より、自己消弧形サイ
リス夕素子と逆並列に接続されたダイオードを介して直
流短絡点に事故電流が供給される。この状態であると時
間経過と供に、直流コンデンサのエネルギーは放出され
、更に、交流系からの事故電流供給により、事故継続と
なる。以下本発明での各部動作を第３図により説明する
。第３図４０１で示すポイントで直流短絡が発生した場
合、同図５０１の実線で示す直流コンデンサ放電電流が
第２図５００で示した向きに流れる。また、第２図５１
０で示した電流は、第３図５１１で示した形で流れ始め
る。このとき、直流コンデンサ回路に設置した高速直流
過電流リレーは、第３図５０３で示されるリレー検出感
度を５０１のコンデンサ放電電流が越えた点４０２にお
いて動作開始する。

このリレー動作により制御系動作し、第３図４０３で示
すポイントで直流スイッチが開制御されるとともに、直
流ＡＶＲ制御が使用となり、更にそれまで使用とされて
いたＡＦ’Ｒ（定電力制御）が不使用となる。この動作
により、第３図５０１及び、５１１で示す事故時の各電
流は、しゃ断され５０１の放電電流は無くなり、５１１
の直流側電流は、直流ＡＶＲで制御される制御量で制御
される。直流スイッチが動作した４０３の点以降の事故
復旧の４０４までの間は、ＡＱＲ（無効電カ一定制御）
が、直流コンデンサのエネルギーを用いて可能となるた
め、この間の交流系の無効電力制御が、直流事故中も可
能となる。直流系事故が復旧すると、４０５の点におい
て直流スイッチが閉制御されるとともに、直流ＡＶＲ制
御が不使用となり、ＡＰＲ制御が使用となって事故前の
送電電力レベルに変換器を制御する。

以上のような動作が無い場合には、第３図５０２で示す
ようなコンデンサ放電電流が流れ、やがてコンデンサ内
のエネルギーは失われてしまい、変換器運転が不可能と
なる。また、交流系よりの電流は、第３図５１２のよう
に流れつづけ、事故除去が困難となり、事故継続時間が
長くなる。第３図において、４０１点から４０２点まで
の時間Ｔｏは、事故発生から、リレー整定レベルまで。

コンデンサ放電電流が立上がるに要する時間であす、リ
レーの感度を上げる事により、時間を短くする事ができ
る。４０２点から４０３点までの時間Ｔ１は、リレーの
動作時間を含めた、直流スイッチの制御時間であり、高
速サンプリングのデジタル形制御装置を用いれば、電気
角で３０度（５０Ｈｚベースで１　、６７　ｍ５ｅｃ）
で制御することができる。第３図４０４点から、４０５
点までの時間Ｔ８は、事故復旧確認時間である。

第２に、第４図４５０で示したポイントでの交流系地絡
故障時の動作を第４図、第５図により説明する。第４図
４５０で交流系地絡事故が発生した場合同図５２０で示
した事故電流が、ＯＮしている自己消弧形サイリスタ素
子１０を通って交流系事故点に向って流れる。自己消弧
形サイリスタ素子は、変換器制御動作により、順次ＯＮ
されていくため、事故継続期間中は、常に直流系より交
流系に向けて事故電流が供給される。この場合の各部動
作を第５図により説明する。第２図４５０で交流系事故
が発生すると、第５図５２１で示した事故電流が直流側
より交流側へ流れる。これとほぼ同時に、交流側電圧は
、第５図５２４で示すように、定格電圧から低下し、同
図４５５で示す不足電圧リレー動作レベル以下まで低下
する。交流系地絡事故が発生した場合、前述のように直
流過電流５２１と、交流電圧低下５２４の現象が発生す
るが、交流電圧の低下と、直流過電流の動きは、第５図
に示したタイミング、４５３と、４５５のように、リレ
ーの検出原理からも、直流過電流現象の方が先に現われ
る。

本発明のシステムによれば、第５図４５３で示した。事
時の直流電流が、高速直流過電流リレーの整定レベルを
超えた所で動作し、このリレー動作により、４５４で示
したポイントで変換器が高速停止される。

その後、４５５の点での不足電圧リレーが動作し、変換
器停止動作によって事故電流が減少し、直流過電流リレ
ーが復帰しても、この不足電圧リレー動作信号により、
変換器の再起動動作をロックする。従って、事故継続中
は、変換器は停止したままの状態となる。その後、第５
図４５６で示す点で交流側事故復旧すると、交流系統電
圧は、４５７の点で不足電圧リレー動作レベル以上とな
り、定格電圧に回復する。不足電圧検出リレー（ＵＶリ
レー）は、４５７の点で、復帰し、変換器は、ある、事
故復旧確認時間Ｔ８をおいた後４５７の点で再起動され
運転状態となる。以上の動作は、各リレー動作信号を、
第１図６００で示した制御装置内にロジックとして組込
んだことにより実現される。この様な制御保護動作は、
交流側の不足電圧リレーだけでも実現できるが、不足電
圧リレーの動作時間は、直流過電流リレーの動作にくら
べ遅いため、直流主回路に加わる過電流時間が長くなり
、また直流側に影響をおよぼさない交流系事故時にも誤
動作して、停止させることがあり好ましくない。本方式
のような保護動作が無い場合は、第５図５２２で示すよ
うな過電流が直流側に流れることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明したように構成されているの
で以下に記載されるような効果を奏する。

直流系短絡等の直流系事故の場合、直流コンデンサ回路
に設置された高速直流過電流リレーによりコンデンサ放
電電流を高速に検出し、直流スイッチを高速に開制御す
ることによって、事故系と切離しでき、コンデンサの放
電抑制ができる。また、直流スイッチを開制御すると同
時に直流ＡＶＲ制御使用、ＡＱＲ制御使用とすることに
よりコンデンサ電圧をエネルギーとして交流系の無効電
力制御動作を行なうことができるため、自励式変換器設
備の有効利用ができる。

次に、交流系地絡事故等の交流系事故に対しては、直流
回路高圧側に設置された高速直流過電流リレー動作によ
り、自励式変換器を高速停止動作させる事ができ、直流
回路の過電流時間を短くし、安全かつ確実に保護動作が
できる。さらに、交流系に設置された不足電圧リレー動
作により、変換器再起動をロックし、不足電圧リレー復
帰により交流系事故回復を検出し、変換器再起動する事
により、事故後の変換器動作をすみやかに行うことがで
き、電力系統に与える影響を最小限にとどめる事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示した図、第２図は
、直流短絡時の故障電流現象を説明した図、第３図は、
直流短絡時の本発明の動作説明図、第４図は、交流系事
故時の事故現象を示した図。 第５図は交流系事故時の本発明の動作説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自己消弧形サイリスタ素子から成る整流ブリッジ回
   路と、直流回路に自己消弧形サイリスタ素子により構成
   される直流スイッチ及び直流コンデンサを有した自励式
   変換器システムにおいて、直流コンデンサの放電電流を
   検出し、高速に直流スイッチを制御することにより高速
   な事故除去を行ない直流コンデンサの放電抑制をするこ
   とによつて直流系事故時にも、無効電力制御機能を失う
   ことなく設備の有効利用ができることを特徴とした自励
   式変換器の制御保護方式。 ２、第１項記載の自励式変換器システムにおいて、交流
   系統の事故に対し、直流回路に設置した高速直流過電流
   リレーにより、直流系統より交流系統事故点へ供給され
   る短絡電流を高速検出し、自励式変換器を高速停止させ
   る事により、直流側エネルギーの放出を抑制し、交流系
   統側に設置した不足電圧リレーにより事故回復を検出し
   自励式変換器を再起動することによつて、交流系事故時
   の変換器運転停止を安全確実かつす速く行なうことを特
   徴とする制御保護方式。