JPS64900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流送電系統の起動方法に関する。

将来、遠隔地の大電源、例えば原子力大電源の
電力の全部又は大部分を直流系統により負荷地点
へ送電する方式の採用が考えられている。この様
な将来の直流送電の運転形態に於ける問題点を第
１図、第２図を用いて説明する。第１図は電源発
電機の電力を直流系統のみで負荷地点へ送電する
場合の１系統図を示す。この図で直流系統は双極
２回線方式としているが、双極１回線方式でも、
３回線以上でも解決すべき問題は同じであるの
で、以下では第１図を対象に説明する。先ず、第
１図に於て、１１は発電機群、２１〜２８は変換
器用変圧器、３１〜３８は交流を直流または直流
を交流に変換する交直変換器、４１〜４８は直流
電流を平滑しかつ交直変換された直流電圧リツプ
ルを抑制するための直流リアクトル、５１〜５４
は直流送電線（本線）、６１，６２は直流送電線
（中性線）、７１は負荷の交流系統、８０は直流系
統一括の運転制御を行う集中制御装置、８１，８
２は各変換所の制御保護装置、９０は各変換所間
の情報の伝送を行う信号伝送装置である。この様
な系統における発電機起動時の動作概略を第２図
に示す。

発電機出力は連続的にランプ状に増加させるも
のとし、直流送電系統は各極毎にt₁〜t₄の時点で
順次起動するものとする。従来行なわれている起
動方式は、直流電流及び直流電圧を最小値から所
定の値へゆるやかに立ち上げる方法である。この
方式を第１図に示す電源発電機１１，７１からの
直流送電系統に適用すると、起動直後の電源発電
機の周波数が変動し、特に１つの変換装置の定格
が大きい（直流送電系統の数が少ない）場合に
は、この時の周波数変動が大きくなり、許容値を
越して全系停止となる場合が生じる。

この様な問題は交流送電系統が並設されていて
も、これが比較的小容量の場合には発生する可能
性がある。

本発明の目的は上述した従来技術での問題点を
除き、かつ従来の直流送電系統の運転方法を大幅
に変えることなく、安定な運転が行える直流送電
系統の起動方法を提供することにある。

本発明は電源発電機に接続された複数の直流送
電系統を起動する際、一つの送電系統を起動する
度に既に起動している送電系統の送電々力を、新
らたに起動する直流送電系統の送電々力と発電機
の出力増加分との差だけ低減させて発電機出力と
直流送電々力を一致させて、安定な起動が行える
様にしようとするものである。

以下本発明を、起動時に交直変換器の電圧制御
を行うようにした実施例により具体的に説明す
る。

第１図に示す発電機１１からの全出力を直流送
電系統＃１〜＃４により送電している系統に於い
て、発電機出力P_Gと直流電力P_d1，P_d2，P_d3，P_d4
については次式で表わすことができる（但し損失
は無視）。

P_G＝P_d1＋P_d2＋P_d3＋P_d4 (1) 一方、P_d1〜P_d4はそれぞれ次式で表わされる。

P_di＝V_di・I_di（ｉ＝１，２，３，４） (2) ここにV_di；直流送電系統＃ｉの直流電圧 V_di； 〃 直流電流 発電機出力に一致させて直流電力を制御するた
めには(2)式を(1)式に代入して P_G＝V_d1・I_d1＋V_d2・I_d2 ＋V_d3・I_d3＋V₄・I_d4 (3) となり、直流電流または直流電圧或いは両者を同
時に調整すれば良い。

このための直流電力制御の一実施例を第３図〜
第５図にブロツク図で示す。第３図は発電機側の
送電端の交直変換器の制御回路、第４図は負荷側
の受電端の交直変換器の制御回路、第５図に集中
制御装置の制御回路の一例についてブロツク図を
示す。まず第３図について説明すると、３０１は
集中制御装置８０に内蔵される電力分配回路で
P_GPは全発電機の出力設定値の和、P_d1〜P_d4は直
流系統＃１〜＃４の送電々力の実電力値でこの詳
細回路は第５図に後述する。３０２〜３０９は制
御回路で３０２〜３０５は送電端の交直変換器の
制御回路、３０６〜３０９は受電端の交直変換器
の定制御回路を示す。３１１は直流送電系統＃１
の電力指令値P_dp1と直流電圧の格値との除算を行
う割算器、３１３は割算器３１１の出力とI_dwio指
令値のうちの大きい値を出力する最大値選択回路
でこの出力が＃１の電流指令値となり、この値は
＃１の受電端に伝送される。３１４はこの電流指
令値と＃１の実直流電流I_df1との減算を行う加算
回路、３１５は加算回路３１４の増幅回路で、３
１４と３１５とで電電流制御系を構成する。３１
６はこの電流偏差増幅回路の出力値に比例した制
御パルスを出力する自動パルス移相器である。こ
れと同等の回路が３０３〜３０５にも備えられて
いる。この回路の動作は、まず、集中制御装置８
０から電力指令値P_dpi（ｉ＝１，２，３，４）が
送られてくると、割算回路で直流電圧の定格値
V_driとの割算が行われる。この結果をI′_dpiとする
と、I_dpi′I_dwioのときはI_dpi＝I_dwio，I_dpi′＞I_dwi
oの
ときはI_dpi＝I_dpi′となるように＃ｉの直流送電系
統の電流が制御される。次にこの受電側の制御回
路を第４図に従つて説明する。

３２１は信号伝送装置９０から送られてきた電
流指令値I_dp1と電流マージン量ΔIdと直流系統
＃１を流れる実電流値I_df1を図示の極性で加算を
行う加算回路、３２２はこの加算回路の出力を増
巾する電流偏差増巾回路で、３２１，３２２で
＃１の定電流制御系を構成し、通常の状態では
ΔIdのために出力は正の最大値に飽和している。
３２３は信号伝送装置９０のもう一つの信号であ
る電力指令値P_dp1と最小運転電流値I_dwioとの除算
を行う割算回路、３２４はこの割算回路の出力が
定格直流電圧指令値V_dr1より小さいときV_dp1＝
P_dp1／I_dwio，V_dr1より大きいときはV_dp1＝V_dr1を
出力するリミツタ回路、３２５は＃１の直流電圧
をV_dp1に制御する定電圧制御回路、３２６は余裕
角制御回路で前記交直変換器３５が安定に運転で
きる最小の余裕角に相当する制御角の電圧値を出
力する。３２７は最小値選択回路で前記電流偏差
増幅回路３２２と定電圧制御回路３２５と余裕角
制御回路３２６の出力の内の最も低い電圧を選択
する。通常は定電圧制御回路３２５の出力が最も
低く、最小電圧選択回路によつて選択される。３
２８はこの最小電圧選択回路の出力の大きさに比
例した制御パルスを出力する自動パルス移相器で
ある。この回路と同じ回路が他の制御回路３０７
〜３０９にも備えられている。この回路の動作
は、通常状態では集中制御装置８０からの電力指
令値P_dpi（ｉ＝１，２，３，４）と最小運転電流
値I_dwioとの除算を行い、V_dpi＝P_dpi／I_dwioV_driの
ときはV_dpi＝P_dpi／I_dwio，V_dpi＝P_dpi／I_dwio＞V_dri
のときはV_dpi＝V_driが直流系統＃ｉの直流電圧設
定値となり、該系統の直流電圧がV_dpiとなるよう
に制御される。

次に前記電力分配回路３０１の詳細を第５図を
用いて説明する。８１１〜８１３は加算回路で以
下に記した演算を行う。

811；P_G−P_dp1＝P_dp2 812；P_G−P_dp1−P_dp2＝P_dp3 813；P_G−P_dp1−P_dp2−P_dp3＝P_dp4 ８２１〜８２４は関数発生回路で入力値が負の
ときは零、正で各変換装置の所定の送電々力に達
するまでは出力は入力と１対１、それ以上では所
定の送電々力値に出力値がリミツトされる特性を
もつ。勿論、運転状況に応じてこの所定の送電々
力を定格値にもできるし、それ以下にもできる。
８３１〜８３４はスイツチ回路で各々８４１〜８
４４に示す比較回路の出力信号が“１”となつた
ときオン（導通）、“０”のときはオフ（不導通）
となる。この比較回路８４１〜８４４は発電機出
力指令値P_Gpと比較基準値P₁〜P₄との比較を行
い、P_Gp＞Pi（ｉ＝１，２，３，４）となつたとき
出力が“０”から“１”に変化し、直流系統＃ｉ
（ｉ＝１，２，３，４）の起動指令（DEB指令）
を出すとともにスイツチ回路８３１〜８３４にス
イツチオン指令を出す。比較基準値Pi（ｉ＝１，
２，３，４）は以下の様にこの場合設定する。

P₁＝０ P₂＝P_dr1 P₃＝P_dr1＋P_dr2 P₄＝P_dr1＋P_dr2＋P_dr3 ここに、P_dri（ｉ＝１，２，３）は前記の変換
装置の所定の送電々力に対応した値である。

８１４は加算回路でPc＝P_GP−（P_df1＋P_df2＋
P_df3＋P_df4）の演算を行う。P_df1，P_df2……は各々
直流系統＃１，＃２……の実際の直流電力であ
る。８１５は同じく加算回路で前述の直流系統
＃１の電力指令値P_dp1に上記値を加算し、直流系
統＃１の修正された指令値P_dp1を作る。従つても
しP_GP−（P_df1＋P_df2＋P_df3＋P_df4）＝Pc０の場合
はP_dp1＝P_dp1＋Pc，Pc０の場合はP_dp1＝P_dp1−
Pcとなり直流系統＃１の直流電力を振つて電源
発電機の出力P_GPと直流系統の送電々力を一致さ
せる。Pc＝０のときは当然のことながらP_dp1＝
P_dp1で修正は行われない。

今、発電機の出力指令値P_GPがP₁＜P_GPP₂のと
きは直流系統＃１が電力指令値P_dp1＝P_Gで運転さ
れ、 P₂＜P_GPのときは P_dp1＝P_dr1， P_dp2＝P_GP−P_dr1 P₃＜P_GP₄のときは P_dp1＝P_dr1， P_dp2＝P_dr2， P_dp3＝P_GP−P_dr1−P_dr2 P₄＜P_Gのときは P_dp1＝P_dr1， P_dp2＝P_dr2， P_dp3＝P_dr3， P_dp4＝P_GP−P_dr1−P_dr2−P_dr3 で運転される。

これら第３図〜第５図の制御回路による運転を
行つたときの動作概略図を第６図に示す。

時刻t₁でまず＃１の直流系統を起動し直流電流
は最小運転電流I_dwioで、発電機出力に応じて直流
電圧を制御し、直流電圧が定格値に達したところ
（時刻t′₁）で次に直流電流を制御して直流系の出
力を発電機出力に合わせる。電流設定値が所定値
となつたところ（時刻t₂）で、次に直流系統＃２
〜＃４を同様に起動することにより、安定な起動
が可能となる。

この場合、第１に起動される直流送電系統の電
力増加と発電機のそれとが一致しないときは過渡
的に電力の過不足が生じ周波数に変動を伴う可能
性があるが、それは関数発生器８２１の傾きを発
電機の出力上昇カーブにできるだけ近似させて吸
収させる他はない。

本発明の他の実施例を第７図〜第９図に示す。
前述の実施例では直流系統＃１〜＃４を順次、既
起動の系統の目標電力を修正しながら電圧制御で
起動していくものを示したが、ここでは起動時の
電圧制御を行う交直変換装置を前もつて決めてお
き、残りは定格状態でのみ運転を行う場合を示
す。尚、図の実施例では直流系統＃１を起動時の
電圧制御を行う交直変換装置として示している前
図と同じ番号のものは同じものを示しているので
異つたものについてのみ説明を行う。

第７図は直流系統送電端の制御回路のブロツク
図を示す。３０２は前述の第３図と同様の制御回
路、３１７は前記集中制御装置８０の出力信号の
電力指令値P_dp2と直流系統＃２の実直流電圧の除
算を行う割算回路でこの演算により直流系統＃２
の電流指令値I_dp2が作られ、定電流制御系の設定
入力となり、直流電流が設定値I_dp2と等しくなる
ように制御される。この設定値は同時に信号伝送
装置９０で、相手側の受電端にも送られる。この
ような制御ブロツク３０３′と同じものが３０
４′，３０５′にも備わつている。

第８図は直流系統受電端の制御回路のブロツク
図を示している。３０６は前述の第３図と同様の
制御回路、３２９は前記信号伝送装置９０の電力
指令信号P_dp2と直流電流の定格値に相当する設定
値I_pr2の除算を行い、定電圧制御回路３２５の電
圧設定値V_dp2を作成する割算回路である。このよ
うな制御ブロツク３０７′と同様のものが３０
８′，３０９′にも備わつており、いずれも直流系
統＃ｉ（ｉ＝２，３，４）の直流電圧が電圧設定
値V_dpiと等しくなるように制御される。

第９図にこの場合の集中制御装置８０の電力分
配回路３０１の詳細を示す。８３１は全発電機出
力の設定値P_GPと直流系統の実電力値P_d1，P_d2，
P_d3，P_d4を図示の極性で加算する加算回路、８３
２〜８３４は比較回路で、入力P_GPの値がPi（ｉ＝
２，３，４）より大きくなつたとき出力が“０”
から“１”へ変化する。

ここで P₂＝P_dr2 P₃＝P_dr2＋P_dr3 P₄＝P_dr2＋P_dr3＋P_dr4 P_dri（ｉ＝２，３，４）は各々直流系統＃ｉの定
格直流電力に相当する設定値、とする。比較回路
８３２〜８３４の出力が“１”の状態となつたと
き、各々の直流系統＃ｉに起動指令を出すと同時
にスイツチ８３５〜８３７をオンする。P_dr2，
P_dr3，P_dr4は各々直流系統＃２，＃３，＃４の定
格直流電力の設定値を示し、スイツチがオンとな
るとP_dpi＝P_pri（ｉ＝２，３，４）の電力指令値を
各直流系統に送る。

この電力分配回路の動作の説明を次に行う。ま
ずP_GPP₂＝P_dr2のときは直流系統＃２，＃３，
＃４は停止であり、P_dp1＝P_GP−P_d1の設定値で前
述第３〜第５図に示したと同様に起動が行われ運
転される。次に、P₃＝P_dr3P_GPP₂＝P_dr2のと
きは比較回路８３２が“１”となり、直流系統
＃２が直流電力設定値P_dr2（＝定格直流電力）で
起動され、P_dp1＝P_GP−P_d1−P_d2の演算が行われ、
直流系統＃１は直流電流、直流電圧を減らし、
P_GPの増大に伴つて最初の起動時と同様に運転が
行われる。以下同様な手順で直流系の起動が順次
行われる。

第１０図にこのときの動作タイムチヤートを示
す。直流系統＃２，＃３，＃４は従来考えられて
いる通常の起動の後、定常運転となり、直流系統
＃１は発電機の出力に合わせて起動・停止をくり
返し、電力のバランスをとつて系統の安定化を図
つている。尚、上述の実施例では起動時の電圧制
御を行う交直変換装置を＃１のみとしたがこれを
＃１，＃２としても更に増やしても同様に行える
ことは明らかである。この実施例の方法によれ
ば、設備容量の大きくなるのは直流系統＃１のみ
で済み、直流系統の経済的な設計が可能となる。

以上のように本発明によれば直流系統の起動に
おける電源発電機の周波数変動を抑制し、系統の
安定な運転が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明の対象とする孤立電源からの直
流送電系統の１構成図、第２図、第１図の系統に
おける起動時の動作説明図、第３図〜第５図、本
発明の１実施例を示す制御回路のブロツク図、第
６図、第３図〜第５図の制御回路で起動した場合
の動作説明図、第７図〜第９図、本発明の他の実
施例を示す制御回路のブロツク図、第１０図、第
７図〜第９図の制御回路で起動した場合の動作説
明図。 １１…発電機群、２１〜２８…変換器用変圧
器、３１〜３８…交直変換器、４１〜４８…直流
リアクトル、５１〜５４…直流送電線（本線）、
６１，６２…直流送電線（中性線）、７１…交流
系統、８０…集中制御装置、８１，８２…変換所
制御保護装置、９０…信号伝送装置、３０１…電
力分配回路、３０２〜３０９…制御回路、３１１
…割算器、３１３…最大値選択回路、３１４…加
算回路、３１５…偏差増幅回路、３１６…自動パ
ルス移相器、３２１…加算回路、３２２…偏差増
幅回路、３２３…割算回路、３２４…リミツタ回
路、３２５…定電圧制御回路、３２６…余裕角リ
ミツタ回路、３２７…最小値選択回路、３２８…
自動パルス移相器、８１１〜８１５…加算回路、
８２１〜８２４…関数発生回路、８３１〜８３４
…スイツチ回路、８４１〜８４４…比較回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源となる発電機に複数の直流送電系統が並
   列接続された直流送電系統の起動方法において、
   発電機の出力増加に応じて順次直流送電系統を起
   動するとともに、直流送電系統が新らたに起動さ
   れるとき既に運転されている直流送電系統の送電
   電力が新たに起動される直流送電系統による送電
   電力と発電機の出力の増加分との差だけ低減され
   ることを特徴とする直流送電系統の起動方法。 ２ 第１項において、新らたに起動される直流送
   電系統は直流電流が当該送電系統の最小電流だけ
   所定時間ステツプ状になるようになされた後ラン
   プ状に所定値まで増加されるものとされるととも
   に、直流電圧が前記時間でランプ状に増加され所
   定値に達するものとされたことを特徴とする直流
   送電系統の起動方法。 ３ 第１項において、新らたに起動される直流送
   電系統は直流電流が当該送電系統の最小電流だけ
   ステツプ状になるようになされた後ランプ状に所
   定値まで増加されるものとされるとともに直流電
   圧が所定値までステツプ状に増加されることを特
   徴とする直流送電系統の起動方法。