(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流系統と直流送電系統との間に交流直流変換器を有する構成に適用される直流送電系統の保護システムであって、
前記直流送電系統と前記交流直流変換器との間には直流遮断器が設けられ、
前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には、当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続されており、
前記直流送電系統の事故時には前記バイパススイッチを投入して、前記交流系統から前記直流送電系統への直流電力の供給を遮断する
ことを特徴とする直流送電系統の保護システム。
【請求項２】
前記バイパススイッチの投入後に、前記直流遮断器にて遮断を行うことを特徴とする請求項１に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項３】
前記交流直流変換器の外部の直流側に限流器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項４】
前記交流直流変換器の内部の各相に限流器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項５】
前記バイパススイッチは、前記変換器セル毎に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項６】
前記バイパススイッチは、２個以上の前記変換器セルが直列接続されたセル群に対して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項７】
前記交流直流変換器の直流側を対地に接地する接地開閉器が設けられていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項８】
前記直流送電系統が３つ以上の交流系統を直流線路で連系する多端子直流送電系統であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項９】
前記バイパススイッチに代えて双方向半導体スイッチを適用したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項１０】
前記直流遮断器として、予め充電したコンデンサから放電を行うことにより、リアクトルとの共振性電流を直流電流に重畳して電流零点を形成する強制消弧方式の直流遮断器を適用したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項１１】
前記直流遮断器として、アークと転流回路との相互作用に基づく電流の拡大振動現象により電流零点を形成する自励振動消弧方式の直流遮断器を適用したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項１２】
前記直流遮断器として、半導体素子によって遮断を行う半導体方式の直流遮断器を適用したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直流送電系統の保護システム。
【請求項１３】
交流系統と直流送電系統との間に設けられ、前記交流系統からの交流電力を直流電力に変換し直流遮断器を介して前記直流送電系統に供給する交流直流変換器であって、
前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には、当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続されており、
前記交流直流変換器の内部の各相に限流器を備えたことを特徴とする交流直流変換器。
【請求項１４】
交流系統と直流送電系統との間に設けられ、前記交流系統からの交流電力を直流電力に変換し直流遮断器を介して前記直流送電系統に供給する交流直流変換器であって、
前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には、当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続されており、
前記バイパススイッチは、前記変換器セル毎に設けられていることを特徴とする交流直流変換器。
【請求項１５】
交流系統と直流送電系統との間に設けられ、前記交流系統からの交流電力を直流電力に変換し直流遮断器を介して前記直流送電系統に供給する交流直流変換器であって、
前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には、当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続されており、
前記バイパススイッチは、２個以上の前記変換器セルが直列接続されたセル群に対して設けられていることを特徴とする交流直流変換器。
【請求項１６】
交流系統と直流送電系統との間には交流直流変換器が設けられ、前記交流系統と前記交流直流変換器との間には交流遮断器が設けられ、前記直流送電系統と前記交流直流変換器との間には直流遮断器が設けられ、前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続される構成に適用される直流送電系統の遮断方法であって、
前記直流送電系統の事故発生時に前記バイパススイッチを投入するステップと、
前記バイパススイッチの投入後に前記交流遮断器を遮断するステップと、
前記交流遮断器の遮断後に前記直流遮断器を遮断するステップと、
を含むことを特徴とする直流送電系統の遮断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流送電系統の保護システムおよび交流直流変換器ならびに直流送電系統の遮断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等の自己消弧形半導体素子を適用した自励式直流送電においては、直流線路にて地絡もしくは極間短絡事故（以下単に「事故」という）が発生した場合、交流電力を直流電力に変換する変換器（以下「交流直流変換器」と記載する）の制御を停止したとしても、交流直流変換器素子保護用の還流ダイオードを介して電流が交流側より流れ込むため、事故電流が増加し続ける。この事故電流を遮断する直流遮断器が直流線路に設けられていない場合、例えば下記特許文献１では、交流直流変換器に繋がる交流系統の交流遮断器を遮断することにより事故除去を行っている。
【０００３】
また直流遮断器によって直流線路事故除去を行うことも考えられる。例えば下記特許文献２では、直流遮断器を用いた各種の遮断方式が提案されている。この場合、さらに下記特許文献３では、直流回路に限流装置を挿入し、事故電流を限流することで、直流遮断器の責務軽減を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５５８８５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１２３９２１号公報
【特許文献３】特開２００９−０１１１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１のように直流線路事故を交流遮断器によって除去する手法の場合、交流遮断器の遮断時間に数十ｍｓ程度要する上に、交流遮断器の遮断後にも直流側には回路時定数による減衰電流が一定の時間流れ続け、電流零点形成の後に事故点のアークが消滅するまで待たねばならず、系統の再起動までに時間を要するという課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２のように、直流遮断器によって直流線路事故除去を行う場合、自励式直流送電においては事故時の直流電流が高速に立ち上がり、そのピークも大きいという特徴があるため、直流遮断器は事故電流が立ち上がる前に遮断を行う高速動作責務もしくはピーク値に達した後の大電流を遮断する大電流遮断責務を要求され、直流遮断器が大型化して、装置が高価となるという課題があった。
【０００７】
さらに上記特許文献３のように、限流装置を直流線路に挿入して事故時の電流を抑制する場合、その限流素子はｋＡオーダーもの電流を限流する能力が必要となる上、高電圧・大電流への耐量を要求されるため、やはり大規模化が避けられないという課題があった。限流素子の大規模化はコストの増大のみならず、直流送電時の通電ロスにも繋がるため、これを回避することが求められることは言うまでもない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機器の大型化、高コスト化を回避しつつ、直流送電系統の再起動までの時間を短縮化することができる直流送電系統の保護システムおよび交流直流変換器ならびに直流送電系統の遮断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流系統と直流送電系統との間に交流直流変換器を有する構成に適用される直流送電系統の保護システムであって、前記直流送電系統と前記交流直流変換器との間には直流遮断器が設けられ、前記交流直流変換器の内部、もしくは、外部かつ交流側には、当該交流直流変換器を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続されており、前記直流送電系統の事故時には前記バイパススイッチを投入して、前記交流系統から前記直流送電系統への直流電力の供給を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、機器の大型化、高コスト化を回避しつつ、直流送電系統の再起動までの時間を短縮化することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る直流送電系統の保護システムの一構成例を示す図である。
【図２】図２は、変換器セルの回路構成例を示す図である。
【図３】図３は、変換器セルの図２とは異なる回路構成例を示す図である。
【図４】図４は、変換器セルの図２および図３とは異なる回路構成例を示す図である。
【図５】図５は、図２の変換器セルを用いて構成される交流直流変換器の一構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の保護システムにおける直流電流の波形例および各機器の動作シーケンス例を示す図である。
【図７】図７は、直流線路事故を交流遮断器によって除去する場合の従来技術に係る直流電流波形を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る保護システムの一構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２における直流電流波形を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る保護システムにおける交流直流変換器の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係る保護システムにおける交流直流変換器の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態５に係る保護システムの一構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態６に係る保護システムの一構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態７に係る保護システムの一構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態８に係る保護システムの交流直流変換器におけるセルの構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器（強制消弧方式）の構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器（自励振動消弧方式）の構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器（半導体方式）の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る直流送電系統の保護システム、交流直流変換器および直流送電系統の遮断方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る直流送電系統の保護システム（以下単に「保護システム」という）の一構成例を示す図である。実施の形態１に係る保護システムは、図１に示すように、交流遮断器３、交流直流変換器５、直流遮断器７および制御装置３０を備えて構成される。
【００１４】
交流直流変換器５には、変圧器２を介して交流系統１からの交流電力が供給される。変圧器２と交流直流変換器５とを電気的に接続する交流線路４には交流遮断器３が設けられ、また、交流直流変換器５の直流側に接続され、直流送電系統の電力線路である直流線路６には、直流遮断器７が設けられている。制御装置３０は、少なくとも交流遮断器３、交流直流変換器５および直流遮断器７を制御する制御部であり、交流系統および直流送電系統の要所に配置される図示しないセンサによる計測情報ＩＮＦを用いて、交流遮断器３、交流直流変換器５および直流遮断器７を制御するための制御信号（ＡＣ＿Ｓ，ＳＷ，ＤＣ＿Ｓ）を生成して出力する。
【００１５】
図２は、交流直流変換器５の構成単位であるセル（以下「変換器セル」という）９の回路構成例を示す図であり、図３および図４は、変換器セル９の他の回路構成例を示す図である。また、図５は、図２の変換器セル９を用いて構成される交流直流変換器５の一構成例を示す図である。
【００１６】
変換器セル９は、図２に示すように、トランジスタ素子の一例であるＩＧＢＴと、このＩＧＢＴに逆並列に接続されるダイオードを具備する２個のスイッチング素子９ａ，９ｂが直列に接続され、この直列接続されたスイッチング素子９ａ，９ｂの両端にコンデンサ９ｃが接続され、スイッチング素子９ｂの両端から引き出された端子がセル端子９ｄとされる構成である。変換器セル９の何れか一方のスイッチング素子（図２の例では、スイッチング素子９ｂ）の両端（コレクタ端子およびエミッタ端子）にはバイパススイッチ８が接続される。
【００１７】
バイパススイッチ８は、セル端子９ｄ間に接続され、接点を閉じることでスイッチング素子９ｂを短絡可能に構成されるスイッチ（開閉器）であり、大電流を長時間通電可能であるため、事故電流の通電が可能である。なお、セル内のスイッチング素子９ａ，９ｂは一般的に電流容量の小さい素子で構成され、バイパススイッチ８の機能はスイッチング素子９ａ，９ｂによっては実現し得ない。
【００１８】
なお、変換器セル９の内部構成は図２に示す構成に限定されるものではなく、図３に示すようなスイッチング素子９ａ，９ｂを並列接続した構成や、図４に示すようなスイッチング素子９ａ，９ｂを直並列構成し、スイッチング素子９ａ，９ｂの各接続点にバイパススイッチ８を接続するようなより複雑な制御を行う構成も考えられ、変換器セル９がこれら図３および図４に示すような構成であっても本発明は適用可能である。
【００１９】
交流直流変換器５の内部構成は図５のようになっており、変換器セル９が交流側の各相に複数直列接続された構成であり、セル端子９ｄを直列に接続することで構成することができる。なお、定常運転時において、交流遮断器３、直流遮断器７は投入状態であり、バイパススイッチ８は開放状態である。
【００２０】
つぎに、実施の形態１に係る保護システムにおける事故時の挙動について、図６および図７を参照して説明する。図６は、実施の形態１の保護システムにおける直流電流ＩDCの波形例および各機器の動作シーケンス例を示す図である。図７は、上記特許文献１のように直流線路事故を交流遮断器によって除去する場合の直流電流波形を示す図である。これらの図において、横軸は時間、縦軸は直流線路に流れる直流電流ＩDCである。また、横軸に示す各記号の意味は、以下の通りである。
【００２１】
ｔf：事故発生（図６，７）
ｔBP-C：バイパススイッチ投入（図６）
ｔAC-O：交流遮断器遮断（図６，７）
ｔex：零点生成、アーク消滅（図７）
ｔDC-O：直流遮断器遮断（図６）
ｔAC-C：交流遮断器投入（図６，７）
直流遮断器投入、バイパススイッチ開放（図６）
ｔres：変換器運転再開（図６，７）
【００２２】
直流線路における事故を交流遮断器によって除去する場合、図７に示すように、交流遮断器の遮断時間（ｔf〜ｔAC-O)に数十ｍｓ程度要する。また、交流遮断器の遮断後にも直流側には回路時定数による減衰電流が一定の時間流れ続ける（ｔAC-O〜ｔex）。さらに、電流零点形成の後に事故点のアークが消滅するまで待たねばならないため（ｔex〜ｔAC-C）、系統の再起動までに長い時間を要していた（ｔAC-C〜ｔres）。
【００２３】
一方、実施の形態１に係る保護システムでの事故時の挙動は以下の通りとなる。まず、定常状態においては直流電流の定格値が流れているが、時刻ｔfにおいて直流線路６で事故が発生すると、直流電流が急激に立ち上がる。しかしながら、時刻ｔBP-Cにおいて各変換器セル９内のバイパススイッチ８を全て同時に投入すると、交流側が短絡状態となり、直流側に電流が流れ込まなくなる。したがって、ｔBP-Cの時点から直流電流は回路の時定数により減衰して行く。その後、交流遮断器３は時刻ｔAC-Oにおいて、交流側の短絡電流を遮断する。そして、時刻ｔDC-Oにおいて、減衰した直流電流を直流遮断器７により遮断して、事故を除去する。なお、事故除去後は、時刻ｔAC-Cにおいて、交流遮断器３および直流遮断器７を投入し、各変換器セル９内のバイパススイッチ８を全て同時に開放するが、これらの動作は順不同であり、変換器運転再開時刻ｔresまでに、これら全ての動作が実施されていればよい。
【００２４】
なお、上記の説明では、各変換器セル９内のバイパススイッチ８の全てを同時に投入する、または、全てを同時に開放すると説明したが、各バイパススイッチ８の特性のばらつきにより、投入タイミングおよび開放タイミングに多少のばらつきが生じることは許容される。ただし、各バイパススイッチ８間における投入タイミングおよび開放タイミングのばらつきが小さいことが好ましいことは言うまでもない。
【００２５】
実施の形態１に係る保護システムによれば、上記の挙動を引き出すことができ、従来の交流遮断器のみで事故を除去する方式よりも高速な事故除去が可能となり、交流直流変換器５の運転再開時刻を早めることが可能となる。
【００２６】
以上説明したように、実施の形態１に係る保護システムによれば、バイパススイッチにて事故電流を高速に減衰させ、その減衰電流を直流遮断器で遮断することとしたので、系統全体の高速な再起動を実現することが可能となる。
【００２７】
また、実施の形態１に係る保護システムによれば、直流遮断器は減衰した直流電流を遮断すればよいため、システムの規模の縮小が期待でき、各機器に過大な責務が課されることを抑制でき、系統構成全体としての低コスト化を図ることが可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る保護システムの一構成例を示す図である。実施の形態２は、実施の形態１の構成に加え、直流線路６の回路抵抗分を増加させる限流器１０を備えた構成である。この限流器１０は例えば半導体素子などの高速スイッチと抵抗体を並列構成した機器によって構成される。なお、その他の構成については、図１に示した実施の形態１の構成と同一もしくは同等であり、それらの構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
図９は、実施の形態２における直流電流波形を示す図である。なお、横軸に示す各記号の意味は、以下の通りである。
【００３０】
ｔf：事故発生
ｔBP-C：バイパススイッチ投入
ｔlim：限流器動作
ｔAC-O：交流遮断器遮断
ｔDC-O：直流遮断器遮断
ｔAC-C：交流遮断器投入、直流遮断器投入およびバイパススイッチ開放
ｔres：変換器運転再開
【００３１】
時刻ｔBP-Cにおいて、バイパススイッチ８を投入することにより、直流電流は回路時定数で減衰する波形となる。その後、時刻ｔlimにおいて、限流器１０を動作させることにより、回路時定数が小さくなり、直流電流は更に高速に減衰を始める。これらの挙動により、事故除去までの時間は、実施の形態１に比して短縮することが可能となる。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態２に係る保護システムによれば、限流器の適用によりさらに高速な系統の再起動が可能となる。
【００３３】
実施の形態３．
図１０は、実施の形態３に係る保護システムにおける交流直流変換器の構成例として、図５とは異なる構成を示す図である。実施の形態３においては、図５に示す実施の形態１の構成において、交流直流変換器５の内部における各相に、線路の抵抗分を増加させる限流器１０を付加した構成である。
【００３４】
図５に示す交流直流変換器５を用いれば、実施の形態２と同様の動作で事故時の直流電流を急速に減衰させ、事故除去までの時間を短縮することが可能となる。また、実施の形態３においては限流器１０が交流直流変換器５の各相に設けられていることから、限流器１０は各相に分流した電流を限流すればよく、限流器１０の個数は増えるもののそれぞれの規模を低減することが可能となる。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態３に係る保護システムによれば、限流器の適用によりさらに高速な系統の再起動が可能となる。
【００３６】
実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る保護システムにおける交流直流変換器の構成例として、図５および図１０とは異なる構成を示す図である。実施の形態４においては、複数のセル９（図１１の例では２つのセル）を一群とするセル群に対して１つのバイパススイッチ８を接続する構成である。
【００３７】
図１１に示す交流直流変換器５を用いれば、バイパススイッチ８の定格電圧は上昇するものの、バイパススイッチ８の個数を減らすことが可能となり、全体的なコストを低減することが可能となる。また、スイッチの個数を減少させることにより、制御の同時性を確保することが容易となり、信頼性の向上が期待できる。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態４に係る保護システムによれば、セル群に対して１つのバイパススイッチを設けることとしたので、コストを削減しつつ、信頼性を向上させることが可能となる。
【００３９】
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５に係る保護システムの一構成例を示す図である。実施の形態５においては、交流直流変換器５の直流側端子間に１個以上（図１２では１個を例示）のバイパススイッチ８を接続する構成である。
【００４０】
図１２に示す保護システムを用いれば、直流事故時にはバイパススイッチ８を投入することで、実施の形態１と同様の効果が期待できる。また、実施の形態５においては、バイパススイッチ８は直流側端子間に最低１個設置すればその効果を得られるため、交流直流変換器５の各相にバイパススイッチ８を必要とする実施の形態４よりも、バイパススイッチ８の個数を低減でき、更なる信頼性向上が期待できる。また、交流直流変換器５の外部にバイパススイッチ８を設置することも可能となるため、直流送電系統におけるレイアウトの柔軟性も増すという効果も期待できる。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態５に係る保護システムによれば、交流直流変換器の直流側端子間にバイパススイッチを設けることとしたので、バイパススイッチの個数を減らすことが可能となり、全体的なコスト削減を図りつつ、制御の同時性を確保し、信頼性を向上させることが可能となる。
【００４２】
実施の形態６．
図１３は、実施の形態６に係る保護システムの一構成例を示す図である。実施の形態６においては、交流直流変換器５を接地する接地開閉器１１が交流直流変換器５における直流側の正極および負極のそれぞれに設けられる構成である。
【００４３】
図１３に示す保護システムを用いれば、事故時には対地に接続された各接地開閉器１１を動作させることで実施の形態１と同様の効果が期待できる。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態６に係る保護システムによれば、交流直流変換器における直流側の正極および負極のそれぞれに接地開閉器を設けることとしたので、構成機器の個数を低減することができ、コスト削減を図りつつ、信頼性を向上させることが可能となる。
【００４５】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７に係る保護システムの一構成例を示す図である。実施の形態７は、３つ以上の交流系統１を直流線路６で連系させた多端子直流送電系統において、各交流直流変換器５の交流側には交流遮断器３を設け、各交流直流変換器５の直流側における直流線路６の両側に直流遮断器７を設ける構成である。なお、各交流直流変換器５の内部には、バイパススイッチ８を有する構成である（図２参照）。
【００４６】
事故点の直近に位置する交流直流変換器５の運転については、実施の形態１と同様である。すなわち、交流直流変換器５のバイパススイッチ８を投入することにより直流電流を減衰させ、その減衰電流を直流遮断器７によって遮断することで高速再起動を行う。事故点の直近に位置する交流直流変換器５を高速再起動することにより、事故点よりも遠方に位置する交流直流変換器５は、事故の影響を受けて停止する前に直流線路電圧が回復し、停止することなく運転継続することが可能となる。
【００４７】
なお、図１４に示す実施の形態７に示す保護システムに、実施の形態２〜６に示す構成を適用してもよいことは言うまでもない。
【００４８】
以上説明したように、多端子系統に適用可能な実施の形態７に係る保護システムによれば、事故点の直近に位置する交流直流変換器を高速再起動することができるので、事故点よりも遠方に位置する交流直流変換器を停止させることなく運転継続することができ、事故時の系統影響を局限することが可能となる。
【００４９】
実施の形態８．
図１５は、実施の形態８に係る保護システムの交流直流変換器におけるセルの構成例として、図２とは異なる構成を示す図である。実施の形態８においては、図２に示すバイパススイッチ８に代えて、双方向半導体スイッチ１２をセル端子９ｄ間に設ける構成である。
【００５０】
なお、実施の形態８に示す構成を、実施の形態２〜７を適用した保護システムに適用してもよいことは言うまでもない。
【００５１】
定常運転時において、双方向半導体スイッチ１２はオフ状態であり電流は流れない。一方、直流線路６で事故が発生した際には、双方向半導体スイッチ１２をオン状態とすることで交流側は短絡状態となり、直流側には電流が流れ込まなくなる。ここで、双方向半導体スイッチ１２に適用される素子は大電流を長時間通電可能な大容量素子の適用を想定しており、事故電流の通電が可能である。なお、セル内のスイッチング素子９ａ，９ｂは一般的に電流容量の小さい素子で構成され、事故発生時にはオフ動作または他の機器によるバイパスを行うことが必須であるため、上記の動作はスイッチング素子９ａ，９ｂによっては実現し得ない。以上の動作により、実施の形態１〜７と同様の効果を得ることができる。また、双方向半導体スイッチを適用することにより、バイパススイッチよりもさらに高速な動作が可能となる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態８に係る保護システムによれば、双方向半導体スイッチにて事故電流を高速に減衰させ、その減衰電流を直流遮断器で遮断することとしたので、系統全体の高速な再起動を実現することが可能となる。
【００５３】
実施の形態９．
図１６は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器７の構成例を示す図であり、実施の形態１〜８における直流遮断器７について、強制消弧方式の直流遮断器を適用した形態である。
【００５４】
強制消弧方式は、投入スイッチ１７を投入し、ＤＣ電源１６等の手段によって予め充電されたコンデンサ１４から電荷の放電を行うことにより、リアクトル１５との共振性電流を直流電流に重畳させて電流零点を形成し、遮断部１３にて遮断を行う直流遮断器の方式である。遮断部１３の遮断後は、バリスタ１８が遮断部１３に発生する過電圧を抑制するように動作する。
【００５５】
このように構成された強制消弧方式の直流遮断器７を用いれば、高速な直流電流の遮断が可能となり、系統全体の再起動時間を高速化することが可能となる。
【００５６】
また、上述した実施の形態１〜８に係る保護システムに適用される直流遮断器では、減衰した直流電流を遮断すればよいため、コンデンサ１４およびリアクトル１５による共振性電流の波高値を低減することができ、コンデンサ１４および、その充電装置として機能するＤＣ電源１６の規模を縮小することが可能となる。
【００５７】
実施の形態１０．
図１７は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器７の構成例を示す図であり、実施の形態１〜８における直流遮断器７について、自励振動消弧方式の直流遮断器を適用した形態である。
【００５８】
自励振動消弧方式は、アークと、コンデンサ１４およびリアクトル１５との相互作用に基づく電流の拡大振動現象により電流零点を形成する直流遮断器の方式である。遮断部１３の遮断後は、バリスタ１８が遮断部１３に発生する過電圧を抑制するように動作する。
【００５９】
このような自励振動消弧方式の直流遮断器７は、構成が簡易であり、低コストで実現可能である。このため、系統全体の再起動時間を高速化することが低コストで実現可能である。
【００６０】
また、上述した実施の形態１〜８に係る保護システムに適用される直流遮断器では、減衰した直流電流を遮断すればよいため、拡大振動減少により発生する電流波高値を低減することができ、コンデンサ１４の規模を縮小することが可能となる。
【００６１】
実施の形態１１．
図１８は、実施の形態１〜８に係る保護システムに適用可能な直流遮断器７の構成例を示す図であり、実施の形態１〜８における直流遮断器７について、半導体方式の直流遮断器を適用した形態である。
【００６２】
半導体方式は、半導体素子１９によって直流電流を遮断する方式であり、比較的高コストなものの、実施の形態９，１０に示す機械式の直流遮断器よりも高速な動作が可能である。半導体素子１９の遮断後は、バリスタ１８が半導体素子１９に発生する過電圧を抑制するように動作する。
【００６３】
このような半導体方式の直流遮断器７を用いる手法は、半導体素子と機械式スイッチとの組み合わせによるものと考えることができる。このため、半導体素子と機械式スイッチの利点を活用することができ、系統全体の再起動時間をさらに高速化することが可能である。
【００６４】
また、上述した実施の形態１〜８に係る保護システムに適用される直流遮断器では、減衰した直流電流を遮断すればよいため、遮断を行う半導体素子の電流容量を低減でき、半導体素子１９の規模を縮小することが可能となる。また遮断時のエネルギーが低減できるため、バリスタ１８の規模も縮小することが可能となる。
【００６５】
なお、以上の実施の形態１〜１１に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明は、機器の大型化、高コスト化を回避しつつ、直流送電系統の再起動までの時間を短縮化することができる直流送電系統の保護システムとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１  交流系統、２  変圧器、３  交流遮断器、４  交流線路、５  交流直流変換器、６  直流線路、７  直流遮断器、８  バイパススイッチ、９  セル、９ａ，９ｂ  スイッチング素子、９ｃ  コンデンサ、９ｄ  セル端子、１０  限流器、１１  接地開閉器、１２  双方向半導体スイッチ、１３  遮断部、１４  コンデンサ、１５  リアクトル、１６  ＤＣ電源、１７  投入スイッチ、１８  バリスタ、１９  半導体素子、３０  制御装置。
【要約】
交流系統１と交流／直流変換器５との間には交流遮断器３が設けられ、直流線路６と交流／直流変換器５との間には直流遮断器７が設けられる。交流／直流変換器５には、交流／直流変換器５を構成する変換器セルを短絡可能なバイパススイッチが接続される。直流線路６の事故時にはバイパススイッチを投入して、交流系統１から直流線路６への直流電力の供給を遮断する。【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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