(57)【要約】【課題】部品点数を抑制しつつ、部品の破損を抑制することができる直流電流遮断装置を提供すること。【解決手段】実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記スイッチング要素は、前記ダイオードと並列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容する。前記ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断する。前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路の方向に電気的に導通させる。【選択図】図１
2020013656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端が第１直流送電線路に接続される第１断路器と、
第２端が第２直流送電線路に接続される第２断路器と、
前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられた機械式遮断器と、
前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられた転流回路と、
前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に直列に設けられた半導体遮断器およびダイオードと、
前記ダイオードと並列に設けられたスイッチング要素と、を備え、
前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容し、
前記ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断し、
前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路の方向に電気的に導通させる、
直流電流遮断装置。
【請求項２】
前記スイッチング要素は、サイリスタである、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。
【請求項３】
前記スイッチング要素は、半導体スイッチング素子である、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。
【請求項４】
前記第１直流送電線路と前記第２直流送電線路とを電気的に遮断する場合において、前記第１断路器が開状態であり、且つ前記第２断路器が閉状態である場合に、少なくとも前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路の方向に電気的に導通させる第１状態に前記スイッチング要素を制御する制御部、を更に備える、
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の直流電流遮断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１直流送電線路と前記第２直流送電線路とを電気的に遮断する場合において、前記第１状態に前記スイッチング要素を制御した後、前記転流回路を停止させ、前記停止させたタイミングから、前記半導体遮断器が前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容する状態に制御されるタイミングまでのいずれかのタイミングにおいて、前記第１状態に前記スイッチング要素を制御する、
請求項４に記載の直流電流遮断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１直流送電線路と前記第２直流送電線路とを電気的に導通させる場合において、前記第１断路器が閉状態に制御されるまでの間、前記第１状態に前記スイッチング要素を制御する、
請求項４又は５に記載の直流電流遮断装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１直流送電線路と前記第２直流送電線路とを電気的に導通させる場合において、前記転流回路を動作可能状態にさせ、且つ前記第１断路器と前記第２断路器と前記機械式遮断器とを閉状態に制御した後、方向にかかわらず電流を遮断する第２状態に前記スイッチング要素を制御する、
請求項６に記載の直流電流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の直流送電線が格子状に構成された直流送電網による電力の送電が行われている。直流送電網においては事故が発生した場合、特定の送電線のみを遮断し、残りの送電線によって電力の送電を継続する場合がある。機械式遮断器と半導体遮断器の双方を備え、直流送電線路に流れる電流を遮断する直流電流遮断装置に関する技術が知られている。
【０００３】
ところで、直流電流遮断装置には、半導体遮断器と、これと直列に接続されるダイオードとが備えられる場合がある。この場合、機械式遮断器が開状態に制御された後、半導体遮断器およびダイオードには、直流送電線路に印加される電圧相当の電圧が印加され、半導体遮断器およびダイオードが破損する場合がある。半導体遮断器およびダイオードの破損を抑制する方法として、複数のダイオードを直列に接続し、直流送電線路に印加される電圧相当の耐圧をダイオードに持たせる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、直流電流遮断装置の部品点数が増加してしまうという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６２７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、部品点数を抑制しつつ、部品の破損を抑制することができる直流電流遮断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。前記転流回路は、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられる。前記半導体遮断器および前記ダイオードは、前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に直列に設けらる。前記スイッチング要素は、前記ダイオードと並列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容する。前記ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断する。前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路に流れる電流を許容する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の直流電流遮断装置１の構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態の直流電流遮断装置１が、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させる場合の一連の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施形態のステップＳ１０６における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。
【図４】実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。
【図５】実施形態の第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御された後の直流電流遮断装置１の状態を示す図である。
【図６】実施形態のステップＳ１２４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。
【図７】実施形態の直流電流遮断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施形態のステップＳ２０８〜Ｓ２１２における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の直流電流遮断装置を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（実施形態）
［構成］
図１は、実施形態の直流電流遮断装置１の構成の一例を示す図である。直流電流遮断装置１は、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させ、または遮断する装置である。以降の説明において、第１直流送電線路ＬＮ１における直流電圧を第１電圧ＶＤＣ１と記載し、第２直流送電線路ＬＮ２における直流電圧を第２電圧ＶＤＣ２と記載する。第１電圧ＶＤＣ１や第２電圧ＶＤＣ２は、例えば、数十〜数百［ｋＶ］程度の電圧である。例えば、第１直流送電線路ＬＮ１側には、送電設備が存在し、第２直流送電線路ＬＮ２側には、需要家が存在する。この場合、通常、第１電圧ＶＤＣ１が第２電圧ＶＤＣ２よりも大きい電圧となる。したがって、通常であれば第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に電流が流れる。
【００１０】
図１に示される通り、直流電流遮断装置１は、例えば、第１断路器１０と、機械式遮断器２０と、第２断路器３０と、半導体遮断器４０と、アレスタ５０と、ダイオード６０と、サイリスタ７０と、リアクトル８０と、転流回路９０と、制御部１００とを備える。第１断路器１０は、第１端子１０ａと、第２端子１０ｂとを備える。機械式遮断器２０は、第１端子２０ａと、第２端子２０ｂとを備える。第２断路器３０は、第１端子３０ａと、第２端子３０ｂとを備える。
【００１１】
第１断路器１０の第１端子１０ａには、第１直流送電線路ＬＮ１が接続される。図示するリアクトルＬ１は、第１直流送電線路ＬＮ１が有するインダクタンス成分を仮想的に示すものである。第１断路器１０の第２端子１０ｂは、機械式遮断器２０の第１端子２０ａに接続されている。
【００１２】
機械式遮断器２０の第２端子２０ｂは、第２断路器３０の第１端子３０ａに接続されている。第２断路器３０の第２端子３０ｂには、第２直流送電線路ＬＮ２が接続されている。第１断路器１０、機械式遮断器２０、および第２断路器３０が設けられる線路は、「第１線路」の一例である。
【００１３】
半導体遮断器４０は、例えば、互いに直列に接続された複数（図では４つ）のスイッチング部を備える。スイッチング部は、それぞれ、互いに並列に接続されたスイッチング素子とダイオードとを備える。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子である。ただし、スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されない。スイッチング素子は、自己消弧を実現可能なスイッチング素子であれば、いかなる素子でもよい。以降の説明では、スイッチング素子がＩＧＢＴである場合について説明する。また、以降の説明において、スイッチング部のスイッチング素子のエミッタを、「スイッチング部のエミッタ」とも記載し、スイッチング部のスイッチング素子のコレクタを、「スイッチング部のコレクタ」とも記載する。
【００１４】
半導体遮断器４０において、あるスイッチング部のエミッタと、当該スイッチング部に隣り合うスイッチング部のコレクタとが接続されている。また、半導体遮断器４０の端部に位置するスイッチング部のコレクタは、第１直流送電線路ＬＮ１に接続される。また、半導体遮断器４０の他の端部に位置するスイッチング部のエミッタは、ダイオード６０のアノードに接続されている。
【００１５】
アレスタ５０は、半導体遮断器４０に対して並列に接続されている。アレスタ５０は、半導体遮断器４０が開状態（つまり、スイッチング素子がオフの状態）に制御されたことにより発生するサージ電圧を吸収する。
【００１６】
ダイオード６０と、サイリスタ７０とは、互いに並列に接続されている。具体的には、ダイオード６０のカソードと、サイリスタ７０のアノードとが互いに接続され、ダイオード６０のアノードと、サイリスタ７０のカソードとが接続されている。ダイオード６０のカソードには、リアクトル８０の一端が接続されている。リアクトル８０の他の一端は、第２断路器３０の第１端子３０ａが接続されている。半導体遮断器４０、ダイオード６０、およびリアクトル８０が設けられる線路は、「第３線路」の一例である。
【００１７】
上述した接続関係により、ダイオード６０は、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を許容し、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流を遮断する。
【００１８】
また、上述した接続関係により、サイリスタ７０は、オフの状態において、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する。また、サイリスタ７０は、オンの状態において、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に電気的に導通させ、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を遮断する。サイリスタ７０のオンの状態は、「第１状態」の一例であり、サイリスタ７０のオフの状態は、「第２状態」の一例である。
【００１９】
なお、直流電流遮断装置１は、サイリスタ７０に代えて、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２方向に流れる電流、および第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流の双方を遮断する状態（つまり、第１状態）と、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に電気的に導通させ、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流を遮断する状態（つまり、第２状態）との切り替えができる素子を備える構成であってもよい。他の素子とは、例えば、スイッチング素子である。
【００２０】
転流回路９０は、例えば、複数のダイオード（図示するダイオード９２，９４）と、複数のスイッチング部（スイッチング部９６，９８）と、コンデンサ９９とを備える。コンデンサ９９は、例えば、有極性の電解コンデンサである。スイッチング部９６，９８は、それぞれ、スイッチング素子と、ダイオードとを備える。
【００２１】
スイッチング部９６，９８が備えるスイッチング素子と、ダイオードとは、互いに並列に接続されている。具体的には、ダイオードのカソードと、スイッチング素子のコレクタとが接続され、ダイオードのアノードと、スイッチング素子のエミッタとが接続されている。ダイオード９２のアノードと、スイッチング部９６のコレクタとが互いに接続されている。スイッチング部９８のエミッタと、ダイオード９４のカソードとが互いに接続されている。ダイオード９２のカソードと、スイッチング部９８のコレクタと、コンデンサ９９の正極とが互いに接続されている。スイッチング部９６のエミッタと、ダイオード９４のアノードと、コンデンサ９９の負極とが互いに接続されている。
【００２２】
ダイオード９２のアノードと、スイッチング部９６のコレクタとの接続点は、第１線路における第２端子１０ｂと第１端子２０ａとの間の箇所に接続されている。スイッチング部９８のエミッタと、ダイオード９４のカソードとの接続点は、ダイオード６０のカソードと、リアクトル８０とが接続される線路（つまり、第３線路）に接続される。転流回路９０が設けられる線路は、「第２線路」の一例である。
【００２３】
制御部１００は、第１断路器１０、機械式遮断器２０、第２断路器３０、および半導体遮断器４０の開閉制御、並びにサイリスタ７０のオンとオフの切り替え制御、転流回路９０の動作の制御等を行う。
【００２４】
［動作（通常導通状態→遮断）］
直流電流遮断装置１によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に導通されている状態（以下、通常導通状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：閉状態
・機械式遮断器２０：閉状態
・第２断路器３０：閉状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・サイリスタ７０：オフの状態
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサ９９：充電された状態
【００２５】
図２は、実施形態の直流電流遮断装置１が、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させる場合の一連の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、各電力系統間の電力の供給（融通）を制御する制御システムから、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断させることを示す信号（以下、遮断指示信号）を受信したか否かを判定し（ステップＳ１０２）、遮断指示信号を受信するまでの間待機する。制御部１００は、遮断指示信号を受信した場合、第１断路器１０と、機械式遮断器２０とを開状態に制御する（ステップＳ１０４）。次に、制御部１００は、転流回路９０（スイッチング部９６，９８）をオンの状態に制御する（ステップＳ１０６）。
【００２６】
図３は、実施形態のステップＳ１０６における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。上述したように、直流電流遮断装置１の第１断路器１０と、機械式遮断器２０とは、ステップＳ１０４において開状態に制御されるが、接点を単に切り離しても接点間にアークが生じるため、電気的に遮断することができない。この状態で、制御部１００が転流回路９０を動作させることにより、転流回路９０が備えるスイッチング部９６，９８は、オンの状態に制御される。すると、転流回路９０は、コンデンサ９９に蓄電される電力を放電し、コンデンサ９９の正極からスイッチング部９８、リアクトル８０、機械式遮断器２０、およびスイッチング部９６を介してコンデンサ９９の負極までを電流が還流する回路を形成する。この回路が形成されるのは、リアクトル８０に対して上述した向きによってダイオード６０が接続されていることにより、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に流れる電流が遮断されるためである。この回路を還流する電流は、機械式遮断器２０において第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向に流れる電流と逆方向の電流であるため、機械式遮断器２０に生じたアークを打ち消すように作用する。この結果、機械式遮断器２０に流れる電流がゼロになり、機械式遮断器２０が電気的な遮断状態となる。
【００２７】
図２に戻り、制御部１００は、機械式遮断器２０が電気的に遮断されたか（つまり、機械式遮断器２０が機械的にも電気的にも開状態に制御されたか）否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御部１００は、例えば、機械式遮断器２０の両端の電圧や流れる電流を測定した値が所定の値以下であれば、機械式遮断器２０が電気的に遮断されたと判定する。制御部１００は、機械式遮断器２０が機械的にも電気的にも開状態に制御された場合、転流回路９０（スイッチング部９６，９８）をオフの状態に制御する（ステップＳ１１０）。次に、制御部１００は、サイリスタ７０をオンの状態に制御する（ステップＳ１１２）。次に、制御部１００は、半導体遮断器４０を閉状態（つまり、スイッチング素子をオンの状態）に制御する（ステップＳ１１４）。これにより、直流電流遮断装置１は、第１線路を介して流れていた第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２との間の電流が、第３線路を介して流れる状態になる。
【００２８】
図４は、実施形態のステップＳ１１４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。ステップＳ１１４の状態では、転流回路９０がオフの状態に制御されているため、第１直流送電線路ＬＮ１から第２直流送電線路ＬＮ２の方向（図示する第１方向ｄｒ１）に流れる電流は、半導体遮断器４０、ダイオード６０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第１経路ｒｔ１と、第１断路器１０、ダイオード９２、コンデンサ９９、ダイオード９４、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して流れる第２経路ｒｔ２とに分岐する。ただし、第１経路ｒｔ１と、第２経路ｒｔ２とでは、第２経路ｒｔ２の方が電流が流れにくいため、第２経路ｒｔ２を第１方向ｄｒ１に流れる電流は、徐々に第１経路ｒｔ１に遷移する。第１方向ｄｒ１に流れる電流が、第１経路ｒｔ１に遷移することにより、第１断路器１０は、遮断される（つまり、第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御される）。
【００２９】
図５は、実施形態の第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御された後の直流電流遮断装置１の状態を示す図である。図５に示される通り、この状態において、第１電圧ＶＤＣ１が第２電圧ＶＤＣ２よりも高い場合、半導体遮断器４０、ダイオード６０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して、第１方向ｄｒ１に電流が流れる。また、この状態において、第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも高い場合、第２断路器３０、リアクトル８０、サイリスタ７０、および半導体遮断器４０を介して、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向（図示する第２方向ｄｒ２）に電流が流れる。第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも高い場合とは、例えば、第１直流送電線路ＬＮ１側で事故が起きた場合や、起動時に第２直流送電線路ＬＮ２側が先に課電された場合である。
【００３０】
図２に戻り、制御部１００は、第１断路器１０が電気的に遮断されたか（つまり、第１断路器１０が機械的にも電気的にも開状態に制御されたか）否かを判定する（ステップＳ１１６）。制御部１００は、例えば、第１断路器１０の両端の電圧や流れる電流を測定した値が所定の値以下であれば、第１断路器１０が電気的に遮断されたと判定する。制御部１００は、第１断路器１０が電気的に遮断されたと判定した場合、半導体遮断器４０を開状態（つまり、スイッチング素子をオフの状態）に制御する（ステップＳ１１８）。半導体遮断器４０が開状態に制御されることに伴い発生するサージ電圧は、アレスタ５０によって吸収される。次に、制御部１００は、アレスタ５０によってサージ電圧が十分に吸収されたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制御部１００は、例えば、半導体遮断器４０の両端の電圧を測定した値や流れる電流が所定の値以下であれば、サージ電圧が十分に吸収されたと判定してもよく、半導体遮断器４０が開状態に制御されてから所定の時間が経過した場合、サージ電圧が十分に吸収されたと判定してもよい。
【００３１】
制御部１００は、アレスタ５０によってサージ電圧が十分に吸収されたと判定した場合、第２断路器３０を開状態に制御する（ステップＳ１２２）。次に、制御部１００は、サイリスタ７０をオフの状態に制御する（ステップＳ１２４）。
【００３２】
図６は、実施形態のステップＳ１２４における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。図６に示される通り、直流電流遮断装置１は、ステップＳ１０２からステップＳ１２２の処理を実行することにより、第１断路器１０、機械式遮断器２０、第２断路器３０、および半導体遮断器４０を開状態に制御し、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に遮断することができる。
【００３３】
［遮断制御に関するまとめ］
ここで、仮にサイリスタ７０が接続されていない直流遮断装置（以下、比較例装置）を想定すると、比較例装置が図５に示される状態になり、且つ第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも高い場合、ダイオード６０に第２電圧ＶＤＣ２から第１電圧ＶＤＣ１を差し引いた大きさの逆電圧が印加され、ダイオード６０が破損する場合がある。この逆電圧は最大で直流送電線電圧相当になる。ダイオード６０の破損を抑制する方法としては、複数のダイオード６０を直列に接続し、逆電圧相当の耐圧をダイオード６０に持たせる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、直流電流遮断装置の部品点数が増加してしまうという課題があった。
【００３４】
この点、実施形態の直流電流遮断装置１は、ダイオード６０に並列に接続されているサイリスタ７０を備えることにより、サイリスタ７０のオンの状態において、ダイオード６０に大きな逆耐圧がかかることを防ぐ。したがって、本実施形態の直流電流遮断装置１によれば、部品点数を抑制しつつ、逆電圧によるダイオード６０の破損を抑制することができる。
【００３５】
［遮断状態→導通］
直流電流遮断装置１によって第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とが電気的に遮断されている状態（以下、遮断状態）において、各部は以下のような状態となっている。
・第１断路器１０：開状態
・機械式遮断器２０：開状態
・第２断路器３０：開状態
・半導体遮断器４０：開状態（スイッチング素子がオフの状態）
・サイリスタ７０：オフの状態
・転流回路９０：オフの状態
・転流回路９０が備えるコンデンサ９９：充電されていない状態
【００３６】
＜直流電流遮断装置１の動作＞
図７は、実施形態の直流電流遮断装置１が、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させる場合の一連の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部１００は、各電力系統間の電力の供給（融通）を制御する制御システムから、第１直流送電線路ＬＮ１と、第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させることを示す信号（以下、導通指示信号）を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０２）、導通指示信号を受信するまでの間待機する。制御部１００は、導通指示信号を受信した場合、コンデンサ９９を充電する（ステップＳ２０４）。制御部１００は、例えば、コンデンサ９９の充放電を制御するコントローラ（不図示）を制御し、コンデンサ９９を充電する。コンデンサは予め充電されていてもよい。次に、制御部１００は、サイリスタ７０をオンの状態に制御する（ステップＳ２０６）。次に、制御部１００は、第２断路器３０を閉状態に制御する（ステップＳ２０８）。次に、制御部１００は、機械式遮断器２０を閉状態に制御する（ステップＳ２１０）。次に、制御部１００は、第１断路器１０を閉状態に制御する（ステップＳ２１２）。次に、制御部１００は、サイリスタ７０をオフの状態に制御する（ステップＳ２１４）。
【００３７】
図８は、実施形態のステップＳ２０６における直流電流遮断装置１の状態を示す図である。図８に示される通り、ステップＳ２０６の状態において、第１電圧ＶＤＣ１が第２電圧ＶＤＣ２よりも高い場合、半導体遮断器４０、ダイオード６０、リアクトル８０、および第２断路器３０を介して、第１方向ｄｒ１に電流が流れ、第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも高い場合、第２断路器３０、リアクトル８０、サイリスタ７０、および半導体遮断器４０を介して、第２方向ｄｒ２に電流が流れる。第２電圧ＶＤＣ２が第１電圧ＶＤＣ１よりも高い場合とは、例えば、起動時に第２直流送電線路ＬＮ２側が先に課電された場合である。
【００３８】
［実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態の直流電流遮断装置１において、制御部１００は、第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させる場合において、第１断路器１０が閉状態に制御されるまでの間、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に電気的に導通させるサイリスタ７０を制御する。これにより、本実施形態の直流電流遮断装置１は、第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２とを導通させる場合であっても、逆電圧によるダイオード６０の破損を抑制することができる。また、第２直流送電線路ＬＮ２から第１直流送電線路ＬＮ１の方向に電気的に導通させる状態にする素子として、サイリスタ７０を用いることにより、機械式スイッチを用いる場合と比較して、高速に状態を遷移させることができる。
【００３９】
また、本実施形態の直流電流遮断装置１において、制御部１００は、第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２とを電気的に導通させる場合において、転流回路９０を動作可能状態にさせ（つまり、コンデンサ９９を充電し）、且つ第１断路器１０と第２断路器３０と機械式遮断器２０とを閉状態にに制御した後、方向にかかわらず電流を遮断する第２状態（つまり、オフの状態）にサイリスタ７０を制御する。これにより、本実施形態の直流電流遮断装置１は、第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２とを、導通状態にした後、遮断状態にさせる際に転流回路９０を適切に動作させ、第１直流送電線路ＬＮ１と第２直流送電線路ＬＮ２とを適切に遮断することができる。
【００４０】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の直流電流遮断装置は、第１断路器と、第２断路器と、機械式遮断器と、転流回路と、半導体遮断器と、ダイオードと、スイッチング要素とを持つ。前記第１断路器は、第１端が第１直流送電線路に接続される。前記第２断路器は、第２端が第２直流送電線路に接続される。前記機械式遮断器は、前記第１断路器の第２端と、前記第２断路器の第１端とを接続する第１線路に設けられる。前記転流回路は、前記第１線路における前記第１断路器と前記機械式遮断器との間の箇所から分岐して前記第２断路器の第１端に接続される第２線路に設けられる。前記半導体遮断器および前記ダイオードは、前記第１断路器の第１端側と、前記第２線路における前記転流回路と前記第２断路器との間の箇所とを接続する第３線路に直列に設けらる。前記スイッチング要素は、前記ダイオードと並列に設けられる。前記半導体遮断器は、与えられた信号に応じて、前記第１直流送電線路から前記第２直流送電線路に流れる電流を許容する。前記ダイオードは、前記第２直流送電線路から前記半導体遮断器に流れる電流を選択的に遮断する。前記スイッチング要素は、与えられた信号に応じて、少なくとも前記第２直流送電線路から前記第１直流送電線路の方向に電気的に導通させる。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…直流電流遮断装置、１０…第１断路器、２０…機械式遮断器、３０…第２断路器、４０…半導体遮断器、５０…アレスタ、６０、９２、９４…ダイオード、７０…サイリスタ、８０…リアクトル、９０…転流回路、９６…スイッチング部、９８…スイッチング部、９９…コンデンサ、Ｌ１…リアクトル、１０ａ、２０ａ、３０ａ…第１端子、１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ…第２端子、ＬＮ１…第１直流送電線路、ＬＮ２…第２直流送電線路、ＶＤＣ１…第１電圧、ＶＤＣ２…第２電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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