JPS61157232A - 交直変換装置の過渡時制御方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、交直変換装置が接続された交流系統において
、単相開路事故が発生した場合における交直変換装置の
過渡時制御方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 第３図は、交直送電設備の概略構成図を示し、交流母線
１．１′は変換用変圧器２．２′を介して、例えば複数
個のサイリスタの直並列接続からなる変換器３．３′に
接続され、各サイリスタの点弧位相を制御することによ
り交流を直流に又は直流を交流に変換する。４，４′は
平滑りアクドル、５は直流送電線路、６．６′は計器用
変圧器（Ｐ、Ｔ）、７．７’　は計器用変流器（Ｃ，Ｔ
）を示す。このような主回路構成における制御装置は定
電流制御回路（ＡＣＲ）８．８’及び定余裕角制御回路
（ＣＥＲ）９．９’等で構成される。

尚、上記定電流制御回路８．８’　、定余裕角制御回路
９．９′の他に直流電圧を一定に制御する為の定電圧回
路（ＡＶＲ）等を付加する場合もある。定電流制御回路
８．８’　、定余裕角回路９゜９′によって演算された
値は制御電圧（Ｅｃ　）として最小値選択回路（ＬＶＧ
）１０．１０’　に入力され、この最小値選択回路１０
．１０’　は各種制御の中で制御角を最も進める制御系
を自動的に選択するものであり、ここで選択された制御
電圧は、制御電圧リミッタ回路１１．１１’　　（ＥＣ
Ｌ）によってリミッタがかけられ、位相制御回路１２゜
１２′に入力される。この位相制御回路１２゜１２′は
制御電圧に対応した点弧位相を決定してサイリスタに点
弧パルスを出力する。このようにして構成された交直変
換装置では、周知のごとく電流マージン（Δ■）の切替
により一方が順変換装置として定電流制御により運転さ
れ、他方が定余裕角制胛により運転される。

さて以下の説明では説明の便宜上第３図において、変換
器３を順変換器、変換器４を逆変換器とする。

第３図において、交流母線１′に接続されている交流系
統で単相地絡事故が発生したとする。このとき、交流線
路保護装置が動作して、上記地絡事故相に接続されてい
る当該しゃ断器をしゃ断して、所定時間後再び当該しゃ
断器を再投入する方法が採用される、謂ゆる単相再開路
と呼ばれるものである。このとき、即ち単相が開路にな
っている状態で交直変換装置の運転を継続すると大きな
過電圧が発生し、変換器３．３′や図示されていない交
流フィルター等を破壊する恐れがある。この過電圧は交
直変換装置が接続される交流系統が弱小交流系統の場合
に特に著しい。この理由は、単相が開路になっている為
に位相制御回路１２′が正常に動作できない等の理由に
よるものである。

逆変換器側で単相が開路し、特に事前潮流が大きいと転
流失敗が発生して、その転流失敗が外乱となって交流系
統に悪影響を与えて、その悪影響によって再び転流失敗
すると云う悪循環をくり返えす。

又順変換器側で単相が開路し、特に事前潮流が小さいと
直流電流が断続して、その電流断続が外乱となって交流
系統に悪影響を与えて、その影響によって再び電流が断
続すると云う悪循環をくり返えす。又、一般的にこの過
渡時には、定電流制御と定余裕角制御との競合或いは干
渉が発生して増々しよう乱を助長する傾向がある。

これらの現象はシミュレータ試験で顕著に表われており
、又、最近発表された論文（ＣＩＧＲＥ：Ｉ　ｎｔｅｒ
ｎａＮｏｎａｌ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　　ｏｎ　　
ｌ　ａｒｇｅＨｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　　Ｅ　１ｅｃ
ｔｒｉｃ　３ｙｓｔｅｍｓ；　１９８４３　ｅｓｓ＋ｏ
ｎ）において、過電圧が発生することが明記されている
。

［発明の目的１ 本発明の目的は１．単相開路時に特殊な、しかし簡単な
制御を実施することで、交流過電圧を抑制し、且つ安定
な運転が行なえる交直変換装置の過渡時制御方法を提供
しようとするものである。

［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成する為に、単相開路事故を検
出して、その検出信号によって単相開路事故が発生した
側の変換器の制御角を所定の値に固定するとともに、定
余裕角制御系の電流設定値をも所定の値に固定すること
を特徴とするものである。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す。第１図において、第
３図と同一機能のものは同一符号を記し、説明を省略す
る。尚、説明の便宜上、今後変換器３を順変換器とし、
変換器３′を逆変換器とし、順変換器運転をＲＦＣと呼
び、逆変換器運転をＩＮＶと呼ぶことにする。

第１図において、１４．１４’　は単相開路事故を検出
する回路で、前述したごとく交流送電線路保護装置の信
号が利用できる。又、遠端での事故信号を高速に伝送で
きないようなシステムでは、例えば１４．１４’　とし
て逆相電圧検出回路を利用することができる。１５．１
６．１５’　、１６’はアンド素子、１７はオア素子、
１８．１９．１８’　。

１９’、２０はスイッチである。いま、単相開路事故検
出回路１４が動作すると、ロジックレベル１１１　ＩＩ
の出力信号を発生し、変換器３がＲＦＣであると仮定し
ているのでアンド素子１６の出力信号がロジックレベル
１１１１１となりスイッチ１９がオンとなる。一方、オ
ア素子１７の出力信号もロジックレベル“１”となるの
で、電流設定値としては、設定器２１で決められた値が
出力されるようにスイッチ２０が切替わる。２２．２３
．２２’　。

２３′は設定器で例えば設定器２２．２２’　は制御遅
れ角（以下、αと称す。）でα＝１１０’、設定器２３
．２３’　はα＝８０°に対応する値に設定されている
。２４．２４’　は最大値選択回路６一 である。

先ず、単相開路事故検出回路１４が動作した場合につい
ての本発明の詳細な説明する。

前述したごとく、スイッチ１９がオンとなり、スイッチ
２０が切替わる。介設定器２１の設定値を０．３ｐｕと
仮定する。スイッチ１９がオンになることによりα−８
０°に相当する制御電圧が最大値選択回路（ＨＶＧ）に
入力される。ここでスイッチ１９がオンになる前の状態
について考察すると、変換器３はＲＦＣであるから、通
常α＝２０゜〜４０’程度の値で運転されている。いま
、α−２０°であったとすれば、最小値選択回路１０の
出力信号はα−２０”に相当する制御電圧であるので、
スイッチ１９がオンとなると最大値選択回路の出力信号
としては、設定器２３の設定値、即ちα＝８０’に相当
する制御電圧が選択されることになる。変換器３がα＝
８０°固定の運転を開始すると、ＲＦＣである変換器３
は所望の電流設定値に相当する直流電流を流せなくなる
ので、このときには、ＩＮＶである変換器３′の定余裕
角制御系８′が自動的に動作して、はぼ電流設定値から
電流マージン（ΔＩ〉分だけ差し引いた値に等しい直流
電流を流すように動作する。即ち、設定器２１の設定値
を０．３ｐｕと仮定したので、０，３ｐｕから電流マー
ジン分を差し引いた値に等しい直流電流が流れる。通常
電流マージンとしてはＯ，ｌｐｕ程度が選ばれるので、
この場合には０．２ｐｕの直流電流が流れる。

ここで、設定器２３の設定値について考察する。

変換装置は、遅れ無効電力を消費する機器であることは
周知の事実であるが、力率ＣＯＳφは、変換器 器の転流時における重なり角をＵとす２ば次のように表
わせる。

従って、αが大きければそれだけ変換装置が消費する遅
れ無効電力が大きくなる。即ち、交流の過電圧が抑制さ
れることを意味している。それ散設　　　　　１定器２
３の設定値としてα−８０’を一例として掲げた。

次に、設定器２１の設定値について考察する。

変換装置の最小運転電流としては通常０．Ｉｐｕが選択
される。従って、もし、スイッチ２０及び設定器２１が
存在しなくて単相開路事故前の運転電流を０，１ｐｕと
すれば、ＩＮＶの定電流制御回路８−の電流基準値は０
．１ｐｕから電流マージン（０，１ｐｕ）を差し引いた
値、即ち零となるのでもはや安定運転はできない。

この観点からのみ考えると、設定器２１の設定値は大き
ければ大きいほど良いが（電流値が大きいと言うことは
変換器が消費する無効電力も大きくなると言うことなの
で過電圧抑制と言う点においても効果がある。）実際に
は、ＩＶＮ側で単相開路事故が発生した場合には転流失
敗が発生する機会が増えること、及び、交流系統に与え
るしよう乱も大きくなる等の理由により、電流はそれほ
ど大きくない方が好ましい。いづれにしても、これらの
値は、各々のシステムに応じて決定されるべきものであ
ることは言うまでもない。

次に単相開路事故検出回路１４′が動作した場合につい
て説明する。

変換器３′はＩＮＶであると仮定されているのでアンド
素子１５′の出力信号がロジックレベル１１１１１とな
りスイッチ１８′がオンとなると同時にスイッチ２０も
切替わる。さて、スイッチ１８′がオンとなる前の状態
では、変換器３−はＩＮＶであるからα＝１３５°〜１
５５°程度で運転されている。即ち、ＣＥＲ９′の出力
信号はα−１３５”〜１５５”に相当する制御電圧であ
り、この出力信号が最終的に選択されている。この状態
でスイッチ１８′がオンとなると、α−１１０゜に相当
する制御電圧が最小値選択回路１０′に入力される。

従って、最終的にはα＝１１０°に相当する制御電圧が
選択されることになる。α＝１１０°と言うことは、制
御進み角（以下、βと略す。）で表わせば、β−７０’
と言うことであり、直流電流は０．３ｐｕに過渡的に設
定されるので、過電圧抑制の観点及び転流失敗発生防止
の観点から効果をもつ。尚、直流電流を０．１ｐｕにす
れば尚一層転流失敗が発生ずる機会が少くなるが、前述
したごと＜ＲＥＣ側での単相回路事故の場合には、直流
電流が断続すること及び変換器の消費する無効電力が減
少して、ひいては過電圧抑制の効果がうずれると言うこ
とになるので、余り小さくすることは好ましくない。

第１図においては、例えばスイッチ１８がオンすると、
α−１１０°に相当する制御電圧が瞬時に選択されて、
スイッチ１８がオフすると、瞬時に設定器２１の設定値
が切離されるように構成したが、実際の装置に本発明を
適用する場合には滑らかに切替えて切替時のショックを
抑制する方式の方が好ましい。−例として第３図のよう
な回路が使用された場合には、単相開路事故検出回路１
４が動作すると瞬時にα−１１０°が選択されて、不動
作となれば滑らかに通常の制御回路に移行させることが
できる。即ち第２図において、第１図にお【フるスイッ
チ１８の代りの役目をするものがスイッチ２５である。

２６．２７は反転増幅器、２８〜３１は抵抗器、３２は
］ンデンザー、３３は加算器、３４．３５はＧす定器で
ある。スイッチ２５がオフ、即ち単相開路事故検出回路
が不動作の場合には、設定器３４の設定値が増幅されて
、負極性で加斡器３３に加えられている。更に加算器３
３にはα−１１０°に相当する設定値が負極性で加えら
れて、反転ｉｔ４幅器２７の出力は例えばα−１８０°
に相当する電圧となっている。

従って、この場合には、反転増幅器２７の出力値は第１
図の最小値選択回路１０に入力されているので、この出
力値が選択されることはない。この状態でスイッチ２５
がオンとなると、コンデンサ＝３２の電荷はスイッチ２
５を介して瞬時に放電されるので、反転増幅器２６の出
力値は零、従って、反転増幅器２７の出力値はα−１１
０°に相当した値となる。次にスイッチ２５がオフとな
ると、コンデンサー３２と抵抗値２９によって決定され
る時定数によって反転増幅器２７の出力値はゆっくりと
α−１８０°に相当する値に復帰する。

第１図における他のスイッチについても滑らかに切替え
を行なうことはたやすいが詳細については省略する。

又、第１図において、単相開路事故検出回路がＲＥＣ側
で動作してもＩＮＶ側で動作してもつねに同一の電流設
定値が過渡的に選択されるように構成したが、設定器２
１に相当する設定器を個別に設置し、ＲＦＣとＩＮＶで
最適な電流設定値が選択されるように構成することもた
やすい。

［発明の効果コ 以上述べたごとく、本発明によれば、交流系統の単相開
路検出信号で、単相開路が発生じた側の変換器の制御角
を所定の値に固定すると共に、定余裕角制御系の電流設
定値をも所定の値に固定することにより交直変換装置の
安定運転、交流過電圧の抑制、順変換器側と逆変換器側
の制御系の相互干渉によるしよう乱の助長を抑制すると
古う著しい効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は直流送
電設備の概略構成図を示す。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも定電流制御系と定余裕角制御系を備えた交直変
   換装置の接続された交流系統の単相開路事故を検出して
   、その検出信号によって、単相開路事故が発生した側の
   変換装置の制御角を所定の値に固定すると共に定電流制
   御系の電流設定値をも所定の値に固定することを特徴と
   する交直変換装置の過渡時制御方法。