JPH1118278A - 双極直流送電系統 - Google Patents

双極直流送電系統

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JPH1118278A
JPH1118278A JP9163906A JP16390697A JPH1118278A JP H1118278 A JPH1118278 A JP H1118278A JP 9163906 A JP9163906 A JP 9163906A JP 16390697 A JP16390697 A JP 16390697A JP H1118278 A JPH1118278 A JP H1118278A
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JP
Japan
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ground fault
ground
transmission system
bipolar
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JP9163906A
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English (en)
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立格 ▲吉▼栖
Tatetada Yoshizumi
Hiroshi Mikami
浩 三上
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
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  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の帰線の接地点近傍の地絡事故を検出
し、かつ、地絡事故を起こした帰線を判別する。 【解決手段】 双極直流送電系統の各帰線6,7の接地
端にそれぞれ接地点リアクトル50,51を挿入し、信
号印加電源装置25によって各帰線6,7に交流電圧信
号を印加して、各帰線6,7の接地回路に交流電圧信号
に応じた交流電流を流しておき、地絡検出手段16,1
7により各帰線6,7に流れる交流電流が設定値以上の
時に、対応する帰線の地絡事故を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、双極直流送電系統
に関し、特に複数の帰線を有する双極直流送電系統の地
絡事故を起こした帰線を判別する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】双極直流送電系統は、例えば、特開昭5
7−148517号公報に記載されているように、2つ
の単位直流送電系統を正負2極に区分し、各単位直流送
電系統の中性点を1本の中性線に共通に接続して形成さ
れる。そして、中性線の一端をリアクトルを介して接地
し、他端に交流電圧信号を印加して、中性線に交流電流
を流しておき、その交流電流の変化に基づいて、中性線
の地絡事故を検出するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、双極直流送
電系統を構成する正負2極の単位直流送電系統の中性点
を1本の中性線に共通に接続しないで、その中性線に相
当するそれぞれの線路を帰線として別々に設け、各帰線
の一端を接地するとともに、運用に応じて他端を電気的
に共通接続可能にする双極直流送電系統が提案されてい
る。このような複数の帰線を有する双極直流送電系統に
よれば、送電電力量に応じて単位直流送電系統を選択的
に運転停止することができることなどから、系統運用の
自由度を向上できる。しかし、上述した従来の技術は、
複数の帰線を有する双極直流送電系統において、複数の
帰線のいずれが地絡事故を起こしたか否かを判別するこ
とについての配慮がなされていない。
【0004】本発明が解決しようとする課題は、複数の
帰線を有する双極直流送電系統において、帰線の接地点
近傍の地絡事故を検出し、かつ、地絡事故を起こした帰
線を判別することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】双極直流送電系統の各帰
線の接地点をそれぞれの接地点リアクトルを介して接地
することにより上記の課題を解決する。すなわち、地絡
事故が生じていない正常時は、信号印加手段によって各
帰線に印加された交流電圧信号により、各帰線から接地
点リアクトルを介して接地回路に交流電圧信号に応じた
交流電流成分が流れる。1つの帰線に地絡事故が生じた
事故時は、接地点リアクトルをバイパスして、接地回路
に交流電流が流れる。この電流は接地点リアクトルをバ
イパスして流れるので正常時よりも大きな値になるか
ら、その帰線の地絡検出手段により、地絡事故を検出で
きる。同様に、地絡事故が帰線の接地点の近傍で発生し
た場合も、地絡事故を検出できる。ここで、地絡事故が
生じていない帰線には正常時と同じ交流電流が流れるの
で、この帰線の地絡検出手段は動作しない。その結果、
地絡事故を起こした帰線を判別することができる。
【0006】この場合において、接地点リアクトルのリ
アクタンスを帰線のリアクタンスより大きな値に設定す
ることが好ましい。これによれば、地絡事故が生じた時
と正常時との帰線に流れる交流電流の差が大きくなるか
ら、確実に接地点近傍の地絡事故を検出できる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図1に、本発明に係る双極
直流送電系統の実施の形態の構成図が示されている。図
1において、双極直流送電系統は、単位直流送電系統の
2つの系統A、Bとを有して形成されている。系統A
は、一対の交直変換器1,2を直流送電線路により接続
して形成されている。交直変換器1,2は、いずれも交
流を直流に、又は直流を交流に変換する機能を有してお
り、サイリスタなどの半導体スイッチを用いて形成され
ている。直流送電線路は、本線5と帰線6とからなり、
本線5の一端は直流リアクトル9を介して交直変換器1
の正極に接続され、他端は直流リアクトル10を介して
交直変換器2の負極に接続されている。帰線6の両端
は、それぞれ交直変換器1の負極と交直変換器2の正極
とに接続されている。また、交直変換器1,2の交流端
には、それぞれ交流系統40,41が接続されている。
【0008】系統Bは、系統Aと同様に、交直変換器
3,4と、帰線7と本線8からなる直流送電線路を有し
て形成されている。ただし、交直変換器3の正極側に接
続された線路を帰線7とし、負極側に接続された線路を
本線8としている点が相違している。この本線8に、系
統Aと同様に、直流リアクトル11,12が接続されて
いる。
【0009】帰線6の交直変換器1側の一端は、開閉器
14と接地点リアクトル50の直列回路を介して接地さ
れている。同様に、帰線7の交直変換器3側の一端は、
開閉器15と接地点リアクトル51の直列回路を介して
接地されている。本実施形態では、接地点リアクトル5
0と接地点リアクトル51の接地側は、共通に接続して
接地されている。帰線6と帰線7の他端は、遮断器13
を介して共通接続可能にされている。
【0010】このように構成される双極直流送電系統の
地絡保護装置は、信号印加電源装置25と信号印加電源
装置35のいずれか一方と、地絡検出手段16,17と
を有して形成される。信号印加電源装置25は、交流電
源装置20と、交流電源装置20が1次側に接続された
絶縁変圧器21と、絶縁変圧器21の2次側に並列接続
されたコンデンサ22と、コンデンサ22の一端と帰線
6との間にコンデンサ23と開閉器24を有し、コンデ
ンサ22の他端を接地して形成されている。信号印加電
源装置35は、信号印加電源装置25と同様に構成され
ていることから、構成部品には同一符号を付し、説明を
省略する。ただし、開閉器24が、帰線7に接続されて
いる点で異なっている。
【0011】地絡検出手段16は、電流変成器18によ
り検出される帰線6の電流が予め設定された判定基準値
以上の時に、帰線6の地絡を検出するようになってい
る。地絡検出手段17も同様に、電流変成器19により
検出される帰線7の電流に基づいて、帰線7の地絡を検
出するようになっている。
【0012】このように構成される実施の形態の動作を
次に説明する。単位直流送電系統の系統Aは、例えば交
流系統40から供給される交流電力を交直変換器1によ
り直流電力に変換し、送電線路である本線5と帰線6を
介して交直変換器2に送電する。交直変換器2は、送電
された直流電力を交流電力に変換して交流系統41に供
給する。なお、同様にして交流系統41から交流系統4
0に電力を逆方向に送電することも可能である。また、
系統Bは、系統Aと同様に、交流系統40と交流系統4
1の間で電力を送電する。
【0013】図1の双極直流送電系統において、遮断器
13を開放状態にして運転すると、系統Aと系統Bをそ
れぞれ単独で運転又は停止することができる。また、遮
断器13と開閉器14,15を閉じた状態にして運転
(双極運転)すると、帰線6と帰線7に流れる電流が互
いに逆向きであることから、それらが互いに打ち消しあ
うことによって、それぞれの帰線に流れる電流を低減し
て、送電ロスを少なくすることができる。特に、双極運
転時に系統Aと系統Bの送電電力量を等しくすると、帰
線6と帰線7に流れる電流を零にすることができ、この
ような運用を双極バランス運転と称している。
【0014】ここで、双極バランス運転時における地絡
保護装置の動作について説明する。まず、双極運転時
は、開閉器24のいずれか一方を開放して、信号印加電
源装置25と信号印加電源装置35のいずれか一方を帰
線6又は帰線7に接続して運用し、他方は予備とされ
る。ここでは、信号印加電源装置25が帰線6に接続さ
れているものとして説明する。
【0015】信号印加電源装置25のコンデンサ22
は、絶縁変圧器21を介して交流電源装置20によって
充電される。このコンデンサ22の交流電圧は、コンデ
ンサ23を介して帰線6に印加され、さらに遮断器13
を介して帰線7に印加される。これにより、コンデンサ
22→コンデンサ23→帰線6,7→接地点リアクトル
50,51→接地→コンデンサ22のルートで交流電流
が流れる。ここで、例えば、帰線6のF1点で地絡事故
が発生すると、帰線6を含む接地回路ではコンデンサ2
2→コンデンサ23→帰線6のF1点→接地→コンデン
サ22のルートで交流電流が流れる。一方、帰線7の接
地回路には、上述した地絡事故が生じていない正常時の
交流電流が流れる。
【0016】図2に、上述の接地回路の等価回路を示
す。抵抗61とリアクタンス62は帰線6のインピーダ
ンスであり、抵抗71とリアクタンス72は帰線7のイ
ンピーダンスである。
【0017】正常時に各帰線の接地回路に流れる交流電
流は、接地リアクトル50,51及びリアクタンス6
2,72によって定まる。帰線6の地絡事故が接地点近
傍のF1点で発生した場合、帰線6の接地回路に流れる
交流電流は接地点リアクトル50をバイパスするから、
リアクタンス62で決まる、より大きな交流電流にな
る。例えば、接地リアクトル50,51のリアクタンス
が、リアクタンス62,72の2倍に設定されていた場
合、リアクタンス62,72をXcとして、リアクタン
ス90,91をXo(=2Xc)とすると、正常時の接
地回路のリアクタンスはXc+Xo=3Xcである。こ
れに対し、F1点で地絡事故が発生したときの帰線6の
接地回路のリアクタンスは、Xoを差し引いたXcとな
り正常時の3倍の交流電流が流れる。したがって、例え
地絡事故が帰線の接地点の近傍で発生した場合も、正常
時と地絡事故時の交流電流の差を大きくできるので、地
絡事故を確実に検出できる。つまり、地絡検出手段16
は、帰線6に流れる交流電流が設定値以上であることを
検出して、帰線6に地絡事故が発生したことを検出す
る。一方、地絡検出手段17は、正常時と同じ交流電流
が流れているので動作しない。したがって、いずれの帰
線が地絡事故を起こしたか否かを判別することができ
る。
【0018】上述した例では、双極バランス運転時とし
たが、バランスしていない双極運転時においても同様に
して、地絡事故を起こした帰線を判別することができ
る。また、系統Aと系統Bを独立に運用する場合は、そ
れぞれの信号印加電源装置25,35を用いることによ
り同様に地絡事故を検出できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の帰線を有する双極直流送電系統において、帰線の
接地点近傍の地絡事故を検出でき、かつ、地絡事故を起
こした帰線を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る双極直流送電系統の一実施形態の
構成図である。
【図2】図1の実施形態に係る地絡回路の等価回路であ
る。
【符号の説明】
1,2,3,4 交直変換器 5,8 本線 6,7 帰線 9,10,11,12 直流リアクトル 13 遮断器 16,17 地絡検出手段 25,35 信号印加電源装置 40,41 交流系統 50,51 接地点リアクトル A,B (単位送電系統の)系統

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の単位直流送電系統と地絡保護装置
    とを備え、前記複数の単位直流送電系統は正負2極に区
    分され、各単位直流送電系統の中性点側の線路はそれぞ
    れ帰線とされ、この各帰線の一端側が接地されるととも
    に他端側が共通接続可能に形成され、前記地絡保護装置
    は、前記帰線の共通接続側に交流電圧信号を印加する信
    号印加手段と、前記各帰線に流れる前記交流電圧信号に
    対応する電流成分に基づいて地絡事故を検出する地絡検
    出手段とを有して形成されてなる双極直流送電系統にお
    いて、前記各帰線の接地端側をそれぞれ接地点リアクト
    ルを介して接地することを特徴とする双極直流送電系
    統。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の双極直流送電系統にお
    いて、前記接地点リアクトルのリアクタンスを前記帰線
    のリアクタンスより大きな値に設定することを特徴とす
    る双極直流送電系統。
JP9163906A 1997-06-20 1997-06-20 双極直流送電系統 Pending JPH1118278A (ja)

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