JPS58130727A - 直流多端子送電系統の制御方式 - 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】 本発明は直流送電線の各区間毎に直流開閉器を挿入して
なる３端子以上の直流多端子送電系統において、特に直
流送電線の分岐点に直流送電区間の開閉に伴なう各端子
の電流指令値の調整等を行なう中央制御装置を設けて隣
接端子に対し負荷配分協調指令等の必要最小限の情報を
高速度で伝送するように【また直流多端子送電系統の制
御方式に関する。

従来、高電圧直流送電としては２端子送電に限られてい
たが、最近直流系統の全電圧の下において負荷電流のし
中断能力を肩する直流開閉器の開発が進むにつれ、将来
はこの直流開閉器により直流多端子送電が実用化ネれる
傾向にある。

ところで、直流開閉器の使用により直流多端子送電を実
用化する場合、送電線故障時、故障区間のみを選択し中
断し、残りの健全回線は極力、送電継続することが望ま
しい、ｉた故障に伴う系統変更時は並列回線が６・る場
合は別として故障極の各端子の電流設定値ＩｄＰの協調
を保つために、Ｉｄ、の高速変更を要する場合がある。

一般に各端子での変換器制御方式としては唯一の端子が
直流系統電圧Ｅｄを決定し、残りの全端子は定電流制御
が行なわれる。この場合、電圧決定端子の電流は定電流
端子の電流の総和から決められる。即ち、電圧決定端子
は電流については“しわとり”的存在で、実電流Ｉｄは
電流設定値ＩｄｐｌＣ対して電流マージンΔＩだけ大き
くしである。ここで、上記の関係について説明を簡単に
するため２端子送電の場合を例にして述べる。つまり、
電圧決定端子が受電端（ＩＮＶ）の場合は、第１図（、
）に示すようにΔＩ〉０であり、また、送電端（ＲＥＣ
）の場合は第１図（ｂ）に示すようにΔＩ＜Ｏである。

したがって、第１図からも明らかなように、この電流マ
ージンΔ■が失なわれると運転平衡点Ａが失力われ送電
不能となるので、常に電流マージンΔ■を保持すること
が多端子送電においても必須条件となる。

この関係を一般式で示すと次のようになる。ただし、こ
の式ではΔＩ）０としている。

（ΣＩ（１）ｍｍｃ−（Σ’ｄ）ｘａｖ＝ΔＩ　　　　
−（１）ｐ そこで、直流多端子送電系統を実用化するにあたっては
、特に故障に伴う系統変更時において各端子の電流設定
値Ｉｄ、を変更する場合も常に上記（１）式を満たすよ
うにＩｄ、に対する協調制御を考える必要がある。

現在、直流多端子送電系統の制御方式として考えられて
いることは、中央制御装置を設けて各端子から必要な情
報を集取し、ここで上記（１）式を満たすような各端子
の電流設定値１ｄ、を判定してから再び各端子に制御指
令を出す中央集中制御方式がある。しかし、仁の制御方
式は各端子と中央制御装置との間で情報を送受し合わな
ければならないため、伝送系に対する依存性が高くなる
という欠点がある。

ここで、第２図に示すような直流多端子送電系統におい
て、前述した中央集中制御方式を採用する場合について
考察する。第２図に示す直流多端子送電系統において、
送電＃ＤＬの区間毎に直流開閉器Ｓ１〜Ｓ５を挿入して
送電線故障時は故障区間のみを選択し中断し、残りの健
全端子は０）式の協調をとって極力運転を継続すること
が望ましい、また故障区間については短時間後（例えば
１秒）、直流開閉器を投入し、故障クリアの場合は事前
の運転に戻る。このような直流送電線の高速再閉路は比
較的単純であるが、この場合、高速に電流設定値の変更
を伴う。

このような制御を前述したような中央集中制御方式で行
なうと、各端子と中央制御装置との間を情報が往復し、
伝送依存度の尺度として２（情報量）×（伝送距離）な
る量を考えるとその伝送依存度は高いものとなる。ここ
で、情報としては各端子の電流設定値Ｉｄｐおよび直流
し断器の開、閉信号などが挙げられる。したがりて、伝
送依存度が高くなると、当然システムの信頼性、制御保
護の高速性および伝送系コストの点で不利になる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は直流多端子送電系統において、送電線故障や変
換所故障に対して直流開閉器が使える場合には自端制御
保護を中心とし、また直流送電線の分岐点に直流送電区
間の開閉に伴う各端子の電流設定値の調整等を行危う中
央制御機能を持たせた中央制御装置を設けて電流設定値
の協調をチェックし、電流設定値の変更が必要な場合に
は隣接端子へそれらの必要最小限の情報を伝送するよう
にすることにより、伝送依存度の低い信頼性の高い直流
多端子送電系統の制御方式を提供しよう□とするもので
ある。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第３
図は本発明の構成を直流３端子系統を一例として示すも
のである。第３図において、１および２は送電端、３は
受電端で、これら各端子１．！、３には変換器１１と１
２　ｔ　ｘ　Ｊと１２．３１と３２が設けられており、
変換器１１，２１．３１は正極を、変換器１２，２２゜
Ｊ２は負極をそれぞれ構成し、全体として双極システム
としである。１は送電端１と受電端３との間およびこれ
らの途中からＴ分岐して送電端２に至る直流送電線で、
この直流送電線１は各端子の正極変換器１１，２１．１
１間を結ぶ正極送電線１１，７４．’ＦＴと各端子の負
極変換器１２゜２２．３２間を結ぶ負極送電＠ｒ：Ｉ、
７１６ｅ７９および各端子の両変換器１１と１２．１１
と２２゜１１と３２の各接続相互間を結ぶ中性線１２゜
ｒｓ、ｒｓから構成されている。また、Ｉｓ。

１５は送電端１側の各線路７１．１３に挿入された直流
開閉器、２３．２５は送電端２側の各線路１１．７９に
挿入された直流開閉器、３３゜ｊ５は受電端３側の各線
路７４．１６に挿入された直流開閉器、１６，１８．Ｉ
ＩＩ、２１１０３６．３１１はＴ分岐点における各線路
１１゜１３、’１７，７９，７／４．’１ｇにそれぞれ
挿入された直流開閉器である。一方、１０，２０゜３０
は各端子１．２．３に対応させて設けられた端子制御装
置で、この端子制御装置１０．２０９３０は正極および
負極変換器１ノと１２．！１と２２．３１と３２に対し
、電流設定値Ｉｄ、の増、滅や点弧角の制御等を行なう
ものである。

また、５は第１の中央制御装置で、この第１の中央制御
装置５Ｆｉ通常の変換器起動、停止、定常運転時の各端
子の負荷変更、運転系統への端子の並列または解列のよ
うな時間的ｔこ全格のある操作指令を伝送回線５１〜５
３を介して各端子の端子制御装＠１０．２０．３０に与
えるものである。さらに、６は直流送電線７０Ｔ分岐点
に対応させて設けられた第２の中央制御１装置で、この
第２の中央制御装置６ｉｉその詳細については後述する
が、第１の中央制御装置５からの通常の電流設定値Ｉｄ
、の指令値とＴ分岐点の各線路に挿入されている直流開
閉器の開、開情報を入力して各端子の電流設定値の協調
をチェックし、何れかの線路の故障に伴う直流開閉器の
開放により電流設定値の変更が必要な場合には隣接端子
の端子制御装置に電流設定値Ｉｄ、の変更指令を与える
ものである。

なお、直流送電線７の各線路に対する分岐点には直流開
閉器１６，２６．３６．Ｉｌｌ、２８゜３８が設けられ
ており、またそれに伴って図示していない線路保護用の
電流変成器等が設けられるので、交流系統の開閉所に相
当し、したがって、Ｔ分岐点に前述したような第２の中
央制御装置を配設することは可能である。

第４図は直流送電線７０Ｔ分岐点に対応させて設けられ
る第２の中央制御装置６において、−例として正極送電
線７Ｊ、７４．７７に挿゛入されている直流開閉器１６
．２６．３１ｉのうち、直流開閉器ノロに対する機能を
中心にして示すものであり、第３図に対応する各部の構
成については該当する部分に同一記号を付して示しであ
る。第４図において、９１および９２は直流開閉器１３
．１６側の正極送電線１１に流れる実電流Ｉｄを入力し
て電流差動方式で故障を検出する電流差動リレー、９１
および９４はこの電流差動リレー９１および９２に付属
する限時回路、９５および９６は電流差動リレー９１お
よび９２よりトリップ指令が加えられると直流開閉器１
３．１６を開略し、また限時回路９３゜９４の動作出力
が入力されると直流開閉器１３゜１６を再閉路する開閉
制御回路である。一方、第２の中央制御装置６は第１の
中央制御装置５からサイクリックデジタルテレメータ９
１、伝送回路５１、サイクリックデジタルテレメータ９
８を介して伝達される定常時の電流設定置Ｉｄｐをチェ
ックして各端子の端子制御装置１０゜２０．３０にＩｄ
、指令を送出する機能■、電流差動リレー９２から出力
さする直流開閉器７ｇのトリップ指令により送電端１お
よび受電端３の端子制御装置１０．３０に対し正極およ
び負極変換器１１，１２，３１．３２の電流設定値■ｄ
ｐ変更や逆変換器点弧角制御指令（β進め）を送出する
機能■、直流開閉器１６の再閉路の成否を判定する機能
■、再閉路の成功が確關されると送電端１および受電端
３の端子制御装置Ｊ　Ｏ，３０に対し、正極および負極
変換器１１゜１２，３１．３２の電流設定値Ｉｄ、や逆
変換器の点弧角制御を事前の状態に戻す指令を送出すゐ
機能■を有しており、また再閉路失敗の場合には永久故
障と判定してその結果を第１の中央制御装置５に送出す
るようにしである。かかる各種の機能は例えばマイクロ
コンビ轟−タｔ−用いて情報処理を行なうことにより容
易に得られるものである。

なお、図中９９〜１０２は第２の中央制御装置６から送
電端１および受電端Ｓへ指令を伝送するためのサイクリ
ックデジタルテレメータである。

以上述べた第２の中央制御装置６の機能は直流開閉器１
６に対応する場合であるが、他の直流開閉器２６．１６
．１８．２８ｍ３１に対応する場合にも各端子への指令
内容が異なるだけで前述と全く同様の機能を有している
ものである。

また、第４図において、端子２への主回路および指令系
統を省略して示しているのは、端子２が送電端で、しか
も送電線７ノの故障の場合にはＩｄｐ指令の変更なしに
送電を継続できるためである。

次に作用について述べるに、まず第３図において、例え
ば正極送電線７ノに地絡事故が発生した場合を第４図に
基いて説明する。今、直流送電線７に故障がなければ第
２の中央制御装置６は第１の中央制御装置５から伝送さ
れてくる通常のＩｄｐ指令値に一基いて送電端１および
２の正、負両極変換器１１と１２１２１と２２を電流設
定値Ｉｄｐ　１０およびＩ　ｄｐ　２０で運転制御すべ
き指令を両端の端子制御装置）０，２０に伝送回線を介
して与え、また受電端３の正、負両極変換＠３１と３２
を電流設定値Ｉｄｐ３０で運転制御すべき指令を端子制
御装置３０に伝送回線を介して与えている。このような
状態にあるとき、正極送電線１１に地絡故障が発生する
と、電流差動リレー９１．９２はトリップ指令を出力し
、開閉制御回路９５．９６により直流開閉器７３゜ｌ＃
が開放され、これと同時に限時回路９３゜９４を付勢し
て再閉路を準備する。またＴ分岐点における電流差動リ
レー９２のトリップ指令は直流開閉器Ｊ６の開予告信号
として第２の中央制御装置６に入力される。そして、点
線枠内に表示した機能■によシ、送電端１の正極変換器
（ＰＬ）Ｊ　Ｊに対しては電流最小値ｌｄｍ１ｍ　＋負
極変換器（Ｐ２）７７に対してはＩ４．Ｂ）　Ｘ　Ｋ　
（例。

Ｋ＝１．５）なる電流設定値をサイクリックデジタルテ
レメータ１０１，１０２および伝送回線Ｉｊｌ′を介し
て端子制御装置１０に伝送し、また受電端３の正極変換
器（Ｐｉ）３７に対してはＩｄｐｌＩＯ−Ｉｄｐｌｏな
る電流設定値、負極変換器（Ｐ２）Ｊ２に対してはその
点弧角１戸進め指令をサイクリックデジタルテレメータ
９９．ＪＯＯおよび伝送回線６３を介して端子制御装置
３０に伝送する。したがって、正極送電線７１が系統よ
り分離されて送電端１の送電分が失なわれても第２の中
央制御装置６から直接端子制御装置ｉｎ、ｓｏに指令を
与え、受電端３に対してはその正極変換器３１の電流設
定値Ｉｄ、を減少させて前述した（１）式の関係を保ち
得るので、正極送電ｌｌ７１の区間を除く健全側で送電
継続ができる。この場合、正極送電線の故障に対して負
極側は何ら影響を受けることなく送電継続できることは
勿論であるが、短時間過負荷運転することも考えられる
ため、本例ではその場合について示しである。即ち、前
述した故障において送電端１の正極の送電分を負極側に
移すために負極変換器１２の電流設定値Ｉｄｐを一時的
に１．５倍に増し、また受電端３の負極変換器３２に対
しては点弧角β進め制御を同時に行なうようにしている
。このような短時間（例えば１〜２秒）の過負荷制御は
変換器としてｔま可能でおり、片極故障時の電力減少を
小さくできる。

このようにして第２の中央制御装置からの指令により電
流設定値Ｉｄ、の変更や点弧角β進め制御が行なわれて
から一定時間（例えば１秒）経過すると、限時回路９３
．９４の動作により開閉制御回路９５．９６は直流開閉
器１３．１６全再閉路する。この時第２の中央制御装置
ｅは電流差動リレー９２のトリップ指令の有無によシ再
閉路が成功したか否かを判定し、成功したと判定されれ
ば点線枠内に表示した機能Ｗによシ事前の送電に戻す、
つまり、送電端１の正。

負両極変換器１１．１２に対しては電流設定値Ｉｄｐｌ
Ｏに、また受電端３の正極変換器３１に対しては電流設
定値Ｉ　ｄｐ　３０および負極変換器３２に対しては点
弧角β進めをリセットする如き指令を各端の端子制御装
置ｉｏ、ｓｏに与える。ｔた直流開閉器１３．１６が電
流差動リレー９１゜ＩＩの動作により永久故障として再
び開放され、再閉路が失敗すると、その結果をサイクリ
ックデジタルテレメータ９８、伝送回＠６　Ｊ、サイク
リックデジタルテレメータ９１を介して第１の中央制御
装置５に伝送される。

なお、端子２が送電端で、しかも正極送電線１１の故障
の場合には、”ｉｐ指令の変更なしに送電を継続できる
ので、本例の場合には特に送電端２に対する指令を必要
としない。

以上の説明は正極送電線７ノに地絡故障が発生した場合
の各端子に対する電流設定値Ｉｄ、の変更であるが、正
極送−＠ｙ４に地絡故障が発生した場合には直流開閉器
３３．３６の開放により送電端１，２の正極変換器１１
．２１は共に無負荷になり、このままでは受電端３の正
極電力が零となり、端子としての電力は負極電力のみと
なるので半減する。したがってこのような場合には第２
の中央制御装置６より健全極である負極変換器１２．２
２の電流設定値Ｉｄ、を増加すべき指令を伝送する。ま
た直流開閉器３６の再閉路によシ故障回復を確認後止極
変換器１１．ｉｌｌの電流設定値Ｉｄ、を最小値より事
前の値に戻し、同時に過負荷運転中の負極変換器１１．
２２の電流設定値Ｉｄｐを元に戻すべく指令を伝送する
。さらに正極送電＠ｙｙの地絡故障の場合にもＴ分岐点
における直流開閉器２＃の開、開情報を第２の中央制御
装置６に入力することで、各端子に対して電流設定値Ｉ
ｄ。

の変更指令を伝送することが可能である。この場合第２
の中央制御装置６０機能としては前述と全く同様である
が、ただ点線枠内の表示部分が異なるだけである。

上記した説明は何れも正極送電線ＦＪ、７４゜１１の何
れかに故障が発生した場合であるが、負極送電線７３，
７６．１９の何れかに地絡故障が発生した場合について
も直流開閉器１８゜ｚｚ、ｓｓの開、開情報に応じて第
２の中央制御装置６より前述した（１）式の関係を保つ
に必要表電流設定値Ｉｄｐの変更指令を該尚端子に対し
て伝送回線を介して伝送すればよい０例えば負極送電線
１３に地絡故障が発生した場合には第４図に示す第２の
中央制御装置６において点線枠内の機能表示としてＰ１
→Ｐ２　、Ｐ２→ＰＩに入れかわるだけで、前述と同様
に電流設定値Ｉｄ、の変更を要する端子に対してその指
令を伝送することができる。

このように本方式では、直流多端子送電系統において、
送電線故障や変換所故障に対して直流開閉器が使える場
合には自端制御保護を中心とし、また直流送電線の分岐
点には１流送電区間の開閉に伴う各端子の電流設定値の
調整郷を行なう中央制御機能を持たせ要路２の中央制御
装置６を゛設けて電流設定値の協調をチェックし、電流
設定値の変更が必要な場合には隣接端子へそれらの必要
最小限の情報を伝送するようにしたので、中央集中制御
方式のように各端子から必要な情報を一度一箇所に集め
て判定し、再び各端子に指令を出す場合に比べて伝送依
存度を比較的低くでき、システムの信頼性、制御保題の
高速性および伝送系コストの点で優れたものとなる。こ
のことにより、直流多端子送電の技術動向にもマツチし
ており、将来多端子直流送電の実用化においてかなり゛
の効果を発揮させ得る方式として期待できる。

以上は本発明方式を説明するための直流多端子送電系統
の一例について示したが、次のような系統構成の場合に
本前述同様に適用実施できるものである。

（１）　　第３図に示す系統構成は双極１回線の場合で
あるが、双極２回線の場合についても前述同様に適用実
施できるものである。即ち、双極２回線の場合は直流主
回路として第３図と全く同じ双極構成が２つ存し、常時
は互いに独立して運転し、故障時のみ故障区間を開いて
他の双極の健全回線に並列する方式となる。したがうて
、このような双極２回線の場合には故障極の各端子の電
流設定値Ｉｄ、を変更せずに送電継続が可能になるが、
かかる系統構成に対して４丁分岐点に第２の中央制御装
置６を設置するととにより、並列用開閉器の開閉に対し
て各端子に直接指令が出せるので、高速性の点で優れた
亀のと愈る。

（２）第５図は双極２回線について常時並列方式を３端
子の例について示すものである。すなわち、第５図は交
流送電線２回線運用と同じような考え方で、故障時１回
線し中断すれば健全回線に電力を移すため、電流設定値
Ｉｄｐの変更を要しない。したがって、直流開閉器のし
中断容量゛（問題がなければ並列開閉器も必要ないの送
電端１と受電端３とを結ぶ直流送電１ｓ１の途中から送
電端２に至る分岐点Ｔに第４図に示したのと同様の第２
の中央制御装置６を設ければ高速制御上有利なものとな
る。特にこのよりなＴ分岐の３端子系統では各端子への
送電線が分岐点に集中しているので故障時の送電線の開
閉が直接わかり、各送電線の負荷状態がすべて自端でわ
かる。したがって各端子の電流設定値Ｉｄ、の調整や鍵
全極の過負荷制御が必要な場合も、各端子に高速に指令
することが比較的容易でおる。

（３）第６図は分岐送電線のない４端子系統に本発明を
適用する場合の一例を示すものである。

第６図において、各端子１〜４はそれぞれ変換器１１，
２１，３１．４１からなり、簡単のために正極のみを示
している。また、端子２と３はそれぞれＴ分岐点に相当
しているので、第２の中央制御装置ｅ、ｆＩは実際には
端子制御装置ｘｔｔ、ｓｏとそれぞれ同じ場所に設けら
れ、そめ他、第１の中央制御装置５と第２の中央制御装
置６との関係および第１の中央制御装置５と端子制御装
置１０，２０，３０．４０との関係については第３図お
よび第４図の場合と同様である。

したがって、第６図に示すような直流多端子送電系統に
おいて、送電＠１１の故障の場合には直流開閉器１３．
１８が開放され、送電端Ｊの電源脱落分を端子２　ｅ　
Ｊ　＃　４の電流設定値Ｉｄ、の調整によりカバーし、
前記した（１）式の関係を保つことが必要であ、る、そ
こで第２の中央制御装置６は受電端２に直結しているの
で、自端の電流設定値！りを減じて電源脱落分の一部を
補償し、残妙の調整を端子ｓ、４に指令する。

したがって、伝送回＠６ｙを介して第２の中央制御装置
σに電流設定値Ｉｄｐの未調整分を指令する。第２の中
央制御装置６′は送電端３に直結しているので、自端の
電流設定値Ｉｄ、の増加または伝送回線６３を介して受
電端４の電流設定値Ｉｄ　　の低減を指令し、それに応
する。

次に送電線７４の故障の場合には直流開閉器ｊ３．ｊｊ
の開放により、２つの２端子系統に分離されるので、そ
れぞれの組合せで前記した（１）式の関係が成り立つよ
うに必要ならば各端子の電流設定値Ｉｄ、の変更を第２
の中央制御装置１６１１より指令する。

なお、第６図では簡単のためにｌ極送電の場合を示して
いるが、双極送電の場合の過負荷制御は第４図の説明と
同様に行ない得るものである。

（４）　　この他、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されず、その費旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施できるものでおる。

以上述べたように本発明によれば、直流送電線の各区間
毎に直流開閉器を挿入してなる３端子以上の直流多端子
送電系統において、直流送電線の分岐点に直流送電区間
の開閉に伴々う各端子の電流設定値の調整岬を行なう中
央制御装置を設けて隣接端子に対し電流設定値等の必要
最小限の情報を高速度で伝送するようにし九ので、伝送
依存度會比較的低くでき１、シス、テムの信頼性、制御
保腫の高速性および伝送系コストの点で優れたものとな
し得る直流多端子送電系統の制御方式が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（荀、伽）は２端子直流送電系統において、送電
端と受電端の電圧−電流特性を示す図、第２図は直流多
端子送電系統において各端子制御を中央集中制御方式に
より行なう場合を説明するための概略図、第３図は本発
明の一実施例を説明するための系統構成図、第４図は同
爽施例において、第２の中央制御装置の機能を説明する
ための具体例を詳細に示す構成図、第５図および第６図
は本発明をそれぞれ異なる直流多端子送電系統に適用す
る場合の一例金説明するための系統構成図である。 １〜４・・・端子、５・・・第１の中央制御装置、６゜
５′・・・第２の中央制御装置、１・・・直流送電線、
１１〜１９・・・各区間の直流送電線、１０，２０゜！
ＩＯｅ　４０・・・端子制御装置、Ｊ　Ｊ　ｅ　Ｊ２ａ
ｌ！Ｊｍ倉！、３１，３２．４１・・・変換器、１３〜
１８゜２３〜２８．３３〜３８，４３．３３１・・・直
流開閉器、５１〜５３．６１〜８３．６７・・・伝送回
線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流送電線の各区間毎に直流開閉器を挿入してなる３端
   子以上の直流多端子送電系統において、通常の変換器起
   動、停止、定常運転時の各端子の負荷変更、運転系統へ
   の端子の並列または解列のような時間的に余裕のある情
   報を各端子に設けられた端子制御装置に与える第１の中
   央制御装置と、前記直流送電線の分岐点に設けられ前記
   第１の中央制御装置から与えられる通常の電流設定値と
   各直流送電区間の開、開情報を入力して各直流送電区間
   の開閉に伴なう各端子の電流設定値の調整等を行なう中
   央制御機能を持たせた第２の中央制御装置とを備え、前
   記直流送電区間の何れかに故障が発生すると前記第２の
   中央制御装置により各端子の変換器における電流設定値
   の協調をチェックすると共に電流設定値の変更が必要な
   場合には隣接端子の前記端子制御装置に対して直接電ｖ
   ｒｔ、設定値を変更すべき指令を与え、また予定時間内
   に前記故障が回復するとその電流設定値を元の値に戻す
   指令を与えるようにしたことを特徴とする直流多端子送
   電系統の制御方式。