(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第１アームおよび第２アームを含み、直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器と、
前記交流系統と前記電力変換器との間の経路上に直列に接続された交流遮断器と電流制御回路とを備え、
前記電流制御回路は、並列接続された限流抵抗と、断路器とを含み、
前記電力変換器の初期充電後において、前記断路器に投入を指示するとともに、前記電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、前記電流制御回路の他端側に位置する第２のノードとの間の線路のインピーダンスが第１の閾値以上であり、かつ前記電流制御回路に流れる一定時間内の電流の累積値が第２の閾値以上の場合に、前記交流遮断器を開放する制御装置をさらに備えた、電力制御システム。
【請求項２】
前記第１のノードは、前記電力変換器の交流端子と接続し、
前記第１のノードの電圧を検出する第１の検出器をさらに備える、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の検出器が検出した前記第１のノードの電圧に基づいて、前記電力変換器の交流電圧指令値を生成する、請求項２記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記第１のノードは、前記電力変換器の交流端子と接続し、
前記第１のノードの電圧は、前記電力変換器の交流電圧指令値である、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記第２のノードは、第１の交流系統母線と接続し、
前記第２のノードの電圧を検出する第２の検出器をさらに備える、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項６】
前記第２の検出器が検出した前記第２のノードの電圧に基づいて、前記第１の交流系統母線と第２の交流系統母線とを接続する送電線に流れる電流を導通または遮断する保護装置をさらに備える、請求項５記載の電力制御システム。
【請求項７】
前記第２のノードは、前記電流制御回路の他端と直接接続し、
前記第２のノードの電圧を検出する第２の検出器をさらに備える、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項８】
前記電流制御回路に流れる電流を検出する電流検出器をさらに備える、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記電流検出器が検出した電流に基づいて、前記電力変換器の交流電圧指令値を生成する、請求項８記載の電力制御システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、さらに、前記電力変換器の初期充電時において、前記断路器に開放を指示するとともに、前記電流制御回路に流れる前記一定時間内の電流の累積値が前記第２の閾値以上の場合に、前記交流遮断器を開放する、請求項１記載の電力制御システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記電力変換器の前記初期充電時において前記断路器に開放を指示するときに、前記断路器へのスイッチ信号を第１のレベルに設定し、前記電力変換器の前記初期充電時後において前記断路器に投入を指示するときに、前記断路器へのスイッチ信号を第２のレベルに設定し、
前記第１のノードと、前記第２のノードの間の線路のインピーダンスを算出するインピーダンス算出器と、
前記算出されたインピーダンスが前記第１の閾値以上であるときに、開放判定信号を第１のレベルに設定し、前記算出されたインピーダンスが前記第１の閾値未満であるときに、開放判定信号を第２のレベルに設定する断路器開放判定器と、
前記スイッチ信号と前記開放判定信号との論理演算を実行する第１の論理回路と、
前記電流制御回路に流れる前記一定時間内の電流の累積値が前記第２の閾値以上のときに、過電流判定信号を第１のレベルに設定し、前記電流制御回路に流れる前記一定時間内の電流の累積値が前記第２の閾値未満のときに、前記過電流判定信号を第２のレベルに設定する過電流判定器と、
前記過電流判定信号と、前記第１の論理回路の出力信号との論理演算を実行する第２の論理回路とを備える、請求項１０記載の電力制御システム。
【請求項１２】
前記交流系統が、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３相交流系統であり、
前記電流制御回路、前記インピーダンス算出器、前記断路器開放判定器、前記第１の論理回路、前記過電流判定器、および前記第２の論理回路は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相について設けられ、
前記制御装置は、
Ｕ相の前記第２の論理回路の出力と、Ｖ相の前記第２の論理回路の出力と、Ｗ相の前記第２の論理回路の出力のうち少なくとも１つが第１のレベルのときに、前記交流遮断器を開放するトリップ信号を出力するトリップ指示回路を備える、請求項１１記載の電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＭＣ（Modular  Multilevel  Converter）型の電力変換器内のキャパシタを初期充電するときに、キャパシタへ急激な電流が流れるのを抑制する必要がある。たとえば、特許文献１（特開２０１８−７２９５号公報）のシステムでは、電力変換器の運転時よりも初期充電時にキャパシタに流れる電流を小さくするために、充電用の限流抵抗と、限流抵抗と並列に接続された断路器とを備える。【０００３】
電力変換器の初期充電時には、断路器が開放されることによって、交流系統から限流抵抗を通って、電力変換器に電流が流れる。電力変換器の運転時には、断路器が投入されることによって、交流系統から断路器を通って、電力変換器に電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−７２９５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、電力変換器の運転時において、断路器を投入設定したにもかかわらず、断路器の接点不良などによって、断路器が完全には閉じず、限流抵抗に電流が流れる場合がある。限流抵抗に一定時間内に流れる電流の累積値が大きくなると、限流抵抗が焼損することがある。【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる電力制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力制御システムは、１以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第１アームおよび第２アームを含み、直流系統と交流系統との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器と、交流系統と電力変換器との間の経路上に直列に接続された交流遮断器と電流制御回路とを備える。電流制御回路は、並列接続された限流抵抗と、断路器とを含む。電力制御システムは、電力変換器の初期充電後において、断路器に投入を指示するとともに、電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路の他端側に位置する第２のノードとの間の線路のインピーダンスが第１の閾値以上であり、かつ電流制御回路に流れる一定時間内の電流の累積値が第２の閾値以上の場合に、交流遮断器を開放する制御装置をさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電力制御システムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】電力変換器の概略構成図である。
【図３】図２の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。
【図４】実施の形態１における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成とを説明するための図である。
【図５】実施の形態１における制御装置５０による制御機能の一部を構成する電力変換制御系２００のブロック図である。
【図６】実施の形態１における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。
【図７】制御装置５０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【図９】実施の形態２における制御装置５０による制御機能の一部を構成する電力変換制御系３００のブロック図である。
【図１０】実施の形態２における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。
【図１１】実施の形態３における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【図１２】実施の形態３における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。
【図１３】（ａ）は、断路器３２ｕが開放されたときの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧Ｖ３ａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｂ）は、断路器３２ｕが開放されたときのΔＶｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｃ）は、断路器３２ｕが開放されたときの電流Ｉａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｄ）は、断路器３２ｕが開放されたときのインピーダンスＲｕのシミュレーション波形を表わす図である。
【図１４】（ａ）は、断路器３２ｕが投入されたときの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧Ｖ３ａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｂ）は、断路器３２ｕが投入されたときのΔＶｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｃ）は、断路器３２ｕが投入されたときの電流Ｉａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。（ｄ）は、断路器３２ｕが投入されたときのインピーダンスＲｕのシミュレーション波形を表わす図である。
【図１５】実施の形態４における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【図１６】実施の形態４における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１１】
実施の形態１．
＜電力制御システムの構成例＞
図１は、電力制御システムの概略構成の一例を示す図である。この電力制御システムは、単極構成の直流送電系統の電力を制御するためのシステムである。直流系統である正極側の直流送電線１４Ｐおよび負極側の直流送電線１４Ｎを介して、２つの交流系統８０，８０Ａ間で電力が送受される。
【００１２】
交流系統８０は、交流遮断器１２、変圧器１３および電流制御回路３０を介して電力変換器２に接続される。交流遮断器１２と、変圧器１３と、電流制御回路３０は、交流系統８０と、電力変換器２との間の経路上に、直列に接続される。交流系統８０Ａは、交流遮断器１２Ａ、変圧器１３Ａおよび電流制御回路３０Ａを介して電力変換器２Ａに接続される。交流遮断器１２Ａと、変圧器１３Ａと、電流制御回路３０Ａは、交流系統８０Ａと、電力変換器２Ａとの間の経路上に、直列に接続される。電力変換器２，２Ａは直流送電線１４Ｐ，１４Ｎ（以下、「直流送電線１４」または「直流系統１４」とも総称する。）に接続される。
【００１３】
交流系統８０から交流系統８０Ａに電力が送電される。具体的には、電力変換器２は順変換器として動作し、電力変換器２Ａは逆変換器として動作する。電力変換器２により交流電力が直流電力に変換される。この変換された直流電力が直流送電線１４Ｐ，１４Ｎを介して直流送電される。受電端において電力変換器２Ａにより直流電力が交流電力に変換され、変圧器１３Ａを介して交流系統８０Ａに供給される。電力変換器２が逆変換器として動作し、電力変換器２Ａが順変換器として動作する場合には、上記と逆の変換動作が行われる。
【００１４】
制御装置５０は、電力変換器２の動作を制御する。制御装置５０Ａは、電力変換器２Ａの動作を制御する。保護装置６０は、交流系統８０を保護するために各種処理を実行する。中央制御装置９０は、制御装置５０，５０Ａおよび保護装置６０の各装置の上位装置に相当する。中央制御装置９０は、制御装置５０，５０Ａおよび保護装置６０の各装置と通信可能に構成されており、各装置間の情報を中継し、または各装置に指示を与える。
【００１５】
電流制御回路３０は、交流系統８０と電力変換器２との間に流れる電流を制御する。電流制御回路３０は、限流抵抗３１と、限流抵抗３１に並列接続された断路器３２とを含む。断路器３２の投入および開放は、制御装置５０によって制御される。この断路器の代わりに遮断器を用いてもよい。
【００１６】
変圧器１３は、例えば、一次巻線に設けられた複数のタップを切り換え、変圧比操作により電圧を調整するタップ付変圧器である。タップ位置は、制御装置５０によって制御される。
【００１７】
交流遮断器１２が開放されると、交流系統８０と電力変換器２との間に流れる交流電流が遮断される。交流遮断器１２が投入されると、交流系統８０と電力変換器２との間に交流電流が流れる。
【００１８】
制御装置５０は、電力変換器２の動作制御、断路器３２の開放および投入制御、変圧器１３のタップ位置制御、交流遮断器１２の開放および投入制御などを実行する。
【００１９】
電力変換器２Ａ、交流遮断器１２Ａ、変圧器１３Ａ、電流制御回路３０Ａおよび制御装置５０Ａは、それぞれ電力変換器２、交流遮断器１２、変圧器１３、電流制御回路３０および制御装置５０と同様の構成を有する。
【００２０】
（電力変換器の構成）
図２は、電力変換器の概略構成図である。図２を参照して、電力変換器２は、自励式の電圧型電力変換器で構成されている。具体的には、電力変換器２は、直列接続された複数のサブモジュール７を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。「サブモジュール」は、「変換器セル」とも呼ばれる。電力変換器２は、直流系統（具体的には、直流送電線１４Ｐ，１４Ｎ）と、交流系統８０との間で電力変換を行なう。
【００２１】
電力変換器２は、正極直流端子（すなわち、高電位側直流端子）Ｎｐと、負極直流端子（すなわち、低電位側直流端子）Ｎｎとの間に並列に接続された複数のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗ（不特定のものを示す場合、レグ回路４と記載する）を含む。
【００２２】
レグ回路４は、交流を構成する複数相の各々に設けられる。レグ回路４は、交流系統８０と直流送電線１４Ｐおよび１４Ｎとの間に接続され電力変換を行なう。図２には、交流系統８０が３相交流系統の場合が示され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応して３個のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが設けられている。
【００２３】
レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ設けられた交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗは、電流制御回路３０、変圧器１３および交流遮断器１２を介して交流系統８０に接続される。図２では、図解を容易にするために、交流端子Ｎｖ，Ｎｗと電流制御回路３０との接続は図示していない。
【００２４】
各レグ回路４に共通に接続された高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎは、それぞれ直流送電線１４Ｐおよび１４Ｎに接続される。
【００２５】
交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗに代えてレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ一次巻線を設け、この一次巻線と磁気結合する二次巻線を介してレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが変圧器１３に交流的に接続されるようにしてもよい。この場合、一次巻線を下記のリアクトル８Ａ，８Ｂとしてもよい。すなわち、レグ回路４は、交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗまたは上記の一次巻線など、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗに設けられた接続部を介して電気的に（すなわち直流的または交流的に）交流系統８０と接続される。
【００２６】
レグ回路４ｕは、高電位側直流端子Ｎｐから交流端子Ｎｕまでの上アーム５ｕと、低電位側直流端子Ｎｎから交流端子Ｎｕまでの下アーム６ｕとを含む。上アーム５ｕと下アーム６ｕとの接続点である交流端子Ｎｕが電流制御回路３０を介して、変圧器１３と接続される。レグ回路４ｖは、高電位側直流端子Ｎｐから交流端子Ｎｕまでの上アーム５ｖと、低電位側直流端子Ｎｎから交流端子Ｎｕまでの下アーム６ｖとを含む。上アーム５ｖと下アーム６ｖとの接続点である交流端子Ｎｖが電流制御回路３０を介して、変圧器１３と接続される。レグ回路４ｗは、高電位側直流端子Ｎｐから交流端子Ｎｕまでの上アーム５ｗと、低電位側直流端子Ｎｎから交流端子Ｎｕまでの下アーム６ｗとを含む。上アーム５ｗと下アーム６ｗとの接続点である交流端子Ｎｗが電流制御回路３０を介して、変圧器１３と接続される。
【００２７】
高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎが、それぞれ直流送電線１４Ｐおよび１４Ｎに接続される。レグ回路４ｖ，４ｗについても同様の構成を有しているので、以下、レグ回路４ｕを代表として説明する。
【００２８】
上アーム５ｕは、カスケード接続された複数の正側のサブモジュール７と、リアクトル８Ａとを含む。複数の正側のサブモジュール７およびリアクトル８Ａは、直列接続されている。
【００２９】
同様に、下アーム６ｕは、カスケード接続された複数の負側のサブモジュール７と、リアクトル８Ｂとを含む。複数の負側のサブモジュール７およびリアクトル８Ｂは、直列接続されている。
【００３０】
リアクトル８Ａが挿入される位置は、レグ回路４ｕの上アーム５ｕのいずれの位置であってもよく、リアクトル８Ｂが挿入される位置は、レグ回路４ｕの下アーム６ｕのいずれの位置であってもよい。リアクトル８Ａ，８Ｂはそれぞれ複数個あってもよい。各リアクトルのインダクタンス値は互いに異なっていてもよい。さらに、上アーム５ｕのリアクトル８Ａのみ、もしくは、下アーム６ｕのリアクトル８Ｂのみを設けてもよい。
【００３１】
リアクトル８Ａ，８Ｂは、交流系統８０または直流送電線１４などの事故時に事故電流が急激に増大しないように設けられている。
【００３２】
制御装置５０は、制御に使用される電気量（電流、電圧など）を複数の検出器から取得する。具体的には、複数の検出器は、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂ、直流電流検出器１６、各レグ回路４に設けられたアーム電流検出器９Ａ，９Ｂなどを含む。
【００３３】
各検出器によって検出された信号は、制御装置５０に入力される。制御装置５０は、検出信号に基づいて各サブモジュールの運転状態を制御するための運転指令を出力する。
【００３４】
図２では図解を容易にするために、各検出器から制御装置５０に入力される信号の信号線と、制御装置５０および各サブモジュール７間で入出力される信号の信号線とは、一部まとめて記載されているが、実際には検出器ごとおよびサブモジュール７ごとに設けられている。各サブモジュール７と制御装置５０との間の信号線は、送信用と受信用とが別個に設けられていてもよい。例えば、これらの信号は耐ノイズ性の観点から光ファイバを介して伝送される。
【００３５】
以下、各検出器について具体的に説明する。
直流電圧検出器１１Ａは、直流送電線１４Ｐに接続された高電位側直流端子Ｎｐの直流電圧Ｖｄｃｐを検出する。直流電圧検出器１１Ｂは、直流送電線１４Ｎに接続された低電位側直流端子Ｎｎの直流電圧Ｖｄｃｎを検出する。
【００３６】
直流電流検出器１６は、高電位側直流端子Ｎｐに流れる直流電流Ｉｄｃを検出する。
Ｕ相用のレグ回路４ｕに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム５ｕに流れる上アーム電流Ｉｐｕおよび下アーム６ｕに流れる下アーム電流Ｉｎｕをそれぞれ検出する。同様に、Ｖ相用のレグ回路４ｖに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｖおよび下アーム電流Ｉｎｖをそれぞれ検出する。Ｗ相用のレグ回路４ｗに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｗをそれぞれ検出する。
【００３７】
（サブモジュールの構成例）
図３は、図２の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図３に示すサブモジュール７は、ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢと、エネルギー蓄積器としての直流コンデンサ２４とを含む。
【００３８】
ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢは、互いに直列接続されたスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂと、ダイオード２３Ａ，２３Ｂとを含む。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂとそれぞれ逆並列（すなわち、並列かつ逆バイアス方向）に接続される。直流コンデンサ２４は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの直列接続回路と並列に接続され、直流電圧を保持する。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの接続ノードは高電位側の入出力端子２６Ｐと接続される。スイッチング素子２２Ｂと直流コンデンサ２４の接続ノードは低電位側の入出力端子２６Ｎと接続される。
【００３９】
通常動作時には、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの一方がオン状態となり、他方がオフ状態となる。スイッチング素子２２Ａがオン状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオフ状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間には直流コンデンサ２４の両端間の電圧が印加される。逆に、スイッチング素子２２Ａがオフ状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオン状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間は０Ｖとなる。
【００４０】
したがって、図３に示すサブモジュール７は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを交互にオン状態とすることによって、零電圧または直流コンデンサ２４の電圧に依存した正電圧を出力することができる。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂに逆方向電圧が印加されたときの保護のために設けられている。
【００４１】
各スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂには、オン動作とオフ動作の両方を制御可能な自己消弧型のスイッチング素子が用いられる。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）またはＧＣＴ（Gate  Commutated  Turn-off  Thyristor）である。
【００４２】
上記で説明したサブモジュール７の構成は一例であって、他の構成のサブモジュール７を本実施の形態に適用してもよい。例えば、サブモジュール７は、フルブリッジ型の変換回路、またはスリークオーターブリッジ型の変換回路を用いて構成されていてもよい。
【００４３】
図４は、実施の形態１における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成とを説明するための図である。
【００４４】
交流母線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗと、交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗとの間に、交流遮断器１２、変圧器１３、および電流制御回路３０ｕ，３０ｖ，３０ｗが直列に接続される。
【００４５】
電流制御回路３０ｕは、並列接続された限流抵抗３１ｕと、断路器３２ｕとを備える。電流制御回路３０ｖは、並列接続された限流抵抗３１ｖと、断路器３２ｖとを備える。電流制御回路３０ｗは、並列接続された限流抵抗３１ｗと、断路器３２ｗとを備える。
【００４６】
制御装置５０は、断路器３２ｕ，３２ｖ，３２ｗにスイッチ信号ＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗを出力する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電時に、スイッチ信号ＳＷｕを「１」に設定することによって、断路器３２ｕの開放を指示する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電後の運転時に、スイッチ信号ＳＷｕを「０」に設定することによって、断路器３２ｕの投入を指示する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電時に、スイッチ信号ＳＷｖを「１」に設定することによって、断路器３２ｖの開放を指示する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電後の運転時に、スイッチ信号ＳＷｖを「０」に設定することによって、断路器３２ｖの投入を指示する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電時に、スイッチ信号ＳＷｗを「１」に設定することによって、断路器３２ｗの開放を指示する。制御装置５０は、電力変換器２の初期充電後の運転時に、スイッチ信号ＳＷｗを「０」に設定することによって、断路器３２ｗの投入を指示する。
【００４７】
電圧検出器８３ｕは、電流制御回路３０ｕの一端Ｐ１ｕ側に位置する交流端子Ｎｕ（第１のノード）のＵ相の電圧Ｖ１ａｃｕを検出する。電圧検出器８３ｖは、電流制御回路３０ｖの一端Ｐ１ｖ側に位置する交流端子Ｎｖ（第１のノード）のＶ相の電圧Ｖ１ａｃｖを検出する。電圧検出器８３ｗは、電流制御回路３０ｗの一端Ｐ１ｗ側に位置する交流端子Ｎｗ（第１のノード）のＷ相の電圧Ｖ１ａｃｗを検出する。
【００４８】
電圧検出器８１ｕは、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕ側に位置する交流母線１８ｕ（第２のノード）のＵ相の電圧Ｖ２ａｃｕを検出する。電圧検出器８１ｖは、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖ側に位置する交流母線１８ｖ（第２のノード）のＶ相の電圧Ｖ２ａｃｖを検出する。電圧検出器８１ｖは、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｗ側に位置する交流母線１８ｖ（第２のノード）のＷ相の電圧Ｖ２ａｃｗを検出する。
【００４９】
電流検出器８２ｕは、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕと変圧器１３との間に配置される。電流検出器８２ｕは、交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕを検出する。電流検出器８２ｖは、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖと変圧器１３との間に配置される。電流検出器８２ｖは、交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖを検出する。電流検出器８２ｗは、電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗと変圧器１３との間に配置される。電流検出器８２ｗは、交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗを検出する。
【００５０】
交流系統８０は、交流母線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗと、交流母線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗと、送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと、発電機８１と、負荷８９とを含む。図４では、Ｖ相のＬｖ，４３ｖ，４４ｖ、Ｗ相のＬｗ，４３ｗ，４４ｗは省略されている。
【００５１】
交流母線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、交流遮断器１２、変圧器１３および電流制御回路３０ｕ，３０ｖ，３０ｗを介して電力変換器２に接続される。
【００５２】
交流母線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗと交流母線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗとの間には、送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが設けられている。
【００５３】
交流遮断器４１は、交流母線１８ｕ，１８ｖ，１８ｖおよび送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ間を開閉する。交流遮断器４２は、交流母線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗおよび送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ間を開閉する。交流遮断器４１，４２は、保護装置６０からの制御指令に従って、送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を導通または遮断する。
【００５４】
交流母線１９ｕ，１９ｖ，１９ｗには、発電機８１および負荷８９が接続される。発電機８１は、例えば、比較的短時間で起動可能な水力発電機である。負荷８９は、例えば、工場、一般家庭等の需要家である。
【００５５】
電圧検出器４６ｕは、交流母線１９ｕの電圧を検出する。電圧検出器４６ｖは、交流母線１９ｖの電圧を検出する。電圧検出器４６ｗは、交流母線１９ｗの電圧を検出する。
【００５６】
電流検出器４３ｕ，４４ｕは、送電線Ｌｕに流れる送電線電流を検出する。図示しない電流検出器４３ｖ，４４ｖは、送電線Ｌｖに流れる送電線電流を検出する。図示しない電流検出器４３ｗ，４４ｗは、送電線Ｌｗに流れる送電線電流を検出する。
【００５７】
保護装置６０は、送電線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの保護制御に使用される電気量（電流、電圧など）を取得する。保護装置６０は、電流検出器４３ｕ，４４ｕから送電線Ｌｕに流れる送電線電流値を取得し、電圧検出器８１ｕ，４６ｕから交流母線１８ｕ，１９ｕの電圧を取得する。保護装置６０は、電流検出器４３ｖ，４４ｖから送電線Ｌｖに流れる送電線電流値を取得し、電圧検出器８１ｖ，４６ｖから交流母線１８ｖ，１９ｖの電圧を取得する。保護装置６０は、電流検出器４３ｗ，４４ｗから送電線Ｌｗに流れる送電線電流値を取得し、電圧検出器８１ｗ，４６ｗから交流母線１８ｗ，１９ｗの電圧を取得する。保護装置６０は、これらの電気量に基づいて、予め定められた保護演算（リレー演算）を実行し、保護演算結果に基づいて送電線に事故が発生したと判断した場合に、トリップ指令を交流遮断器４１，４２に送信して、交流遮断器４１，４２を開放（ＯＦＦ状態に制御）する。保護装置６０は、リレー演算要素として、例えば、過電流リレー、過電圧リレー、不足電圧リレー、電流差動リレーなど種々のリレー演算要素を用いることができる。
【００５８】
図５は、実施の形態１における制御装置５０による制御機能の一部を構成する電力変換制御系２００のブロック図である。図５に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。
【００５９】
電力変換制御系２００は、電圧指令値生成部２０１と、ゲート制御部２５０，２６０とを含む。
【００６０】
ゲート制御部２５０は、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの正側の変換器セルを構成する各スイッチング素子にゲート信号Ｇｐｕ，Ｇｐｖ，Ｇｐｗをそれぞれ供給する。ゲート制御部２６０は、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの負側の変換器セルを構成する各スイッチング素子にゲート信号Ｇｎｕ，Ｇｎｖ，Ｇｎｗをそれぞれ供給する。電圧指令値生成部２０１は、ゲート制御部２５０，２６０に電圧指令値Ｖｐｒｅｆ，Ｖｎｒｅｆをそれぞれ供給する。電圧指令値生成部２０１は、交流制御部２１０と、直流制御部２２０と、指令値合成部２３０，２４０とを含む。
【００６１】
交流制御部２１０には、電流検出器８２ｕ，８２ｖ，８２ｗによって検出されたＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電流Ｉａｃｕ，Ｉａｃｖ，Ｉａｃｗ（総称する場合、交流電流Ｉａｃと記載）と、電圧検出器８３ｕ，８３ｖ，８３ｗで検出されたＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧Ｖａｃｕ，Ｖａｃｖ，Ｖａｃｗ（総称する場合、交流電圧Ｖａｃと記載）が入力される。交流制御部２１０は、交流電流Ｉａｃと交流電圧Ｖａｃとに基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕ，Ｖａｃｒｅｆｖ，Ｖａｃｒｅｆｗ（総称する場合、交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆと記載する）を生成する。
【００６２】
直流制御部２２０には、直流電流検出器１６によって検出された直流電流Ｉｄｃと、直流電圧検出器１１Ａによって検出される直流電圧Ｖｄｃｐと、直流電圧検出器１１Ｂによって検出される直流電圧Ｖｄｃｎとが入力される。直流制御部２２０は、入力された直流電圧Ｖｄｃｐ，Ｖｄｃｎおよび直流電流Ｉｄｃに基づいて、直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆを生成する。
【００６３】
指令値合成部２３０は、Ｕ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｕ相の正側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕを生成する。指令値合成部２３０は、Ｖ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｖと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｖ相の正側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｐｒｅｆｖを生成する。指令値合成部２３０は、Ｗ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｗと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｗ相の正側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｐｒｅｆｗを生成する。生成された電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗ（総称する場合または不特定のものを示す場合、電圧指令値Ｖｐｒｅｆと記載する）は、ゲート制御部２５０に入力される。
【００６４】
指令値合成部２４０は、Ｕ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｕ相の負側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｎｒｅｆｕを生成する。指令値合成部２４０は、Ｖ相交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｖと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｖ相の負側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｎｒｅｆｖを生成する。指令値合成部２４０は、Ｗ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｗと直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆとを合成することによって、Ｗ相の負側のサブモジュール７用の電圧指令値Ｖｎｒｅｆｗを生成する。生成された電圧指令値Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｗ（総称する場合または不特定のものを示す場合、電圧指令値Ｖｎｒｅｆと記載する）は、ゲート制御部２６０に入力される。
【００６５】
ゲート制御部２５０は、指令値合成部２３０で合成されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗに基づいて、各相の正側のサブモジュール７を構成するスイッチング素子に、対応するゲート信号Ｇｐｕ，Ｇｐｖ，Ｇｐｗを与える。
【００６６】
ゲート制御部２６０は、指令値合成部２４０で合成されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｗに基づいて、各相の負側のサブモジュール７を構成するスイッチング素子に、対応するゲート信号Ｇｎｕ，Ｇｎｖ，Ｇｎｗを与える。
【００６７】
図６は、実施の形態１における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。図６に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。
【００６８】
トリップ制御系９００は、インピーダンス算出器９６ｕ，９６ｖ，９６ｗと、断路器開放判定器９１ｕ，９１ｖ，９１ｗと、第１の論理回路９３ｕ，９３ｖ，９３ｗと、第２の論理回路９４ｕ，９４ｖ，９４ｗと、トリップ指示回路９５とを備える。
【００６９】
インピーダンス算出器９６ｕは、電圧検出器８３ｕで検出された交流端子Ｎｕの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧検出器８１ｕで検出された交流母線１８ｕの電圧Ｖ２ａｃｕと、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕを算出する。
【００７０】
ΔＶｕ＝Ｖ１ａｃｕ−Ｖ２ａｃｕ・・・（Ａ１）
Ｚｕ＝ΔＶｕ／Ｉａｃｕ・・・（Ａ２）
ΔＶｕ＝|ΔＶｕ|｛ｃｏｓ（θ１ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｕ）｝・・・（Ａ３）
Ｉａｃｕ＝|Ｉａｃｕ|｛ｃｏｓ（θ２ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｕ）｝・・・（Ａ４）
Ｒｕ＝|Ｚｕ|ｃｏｓ（θ１ｕ−θ２ｕ）・・・（Ａ５）
|Ｚｕ|＝|ΔＶｕ|／|Ｉａｃｕ|・・・（Ａ６）
式（Ａ３）〜（Ａ６）において、|Ｘ|は、Ｘの絶対値を表わす。
【００７１】
断路器開放判定器９１ｕは、交流母線１８ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕが基準値ＴＨ１ｕ以上のときに、断路器３２ｕが開放状態であると判定して、開放判定信号Ａｕを「１」に設定する。断路器開放判定器９１ｕは、交流母線１８ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕが基準値ＴＨ１ｕ未満のときに、断路器３２ｕが投入状態であると判定して、開放判定信号Ａｕを「０」に設定する。
【００７２】
ここで、Ｒｕ０＜ＴＨ１ｕ≦Ｒｕ１である。断路器３２ｕが開放状態とは、断路器３２ｕが正常のため、開放を指示するスイッチ信号ＳＷｕに従って断路器３２ｕが完全に開放された状態と、断路器３２ｕに異常があるため、投入を指示するスイッチ信号ＳＷｕに関わらず、断路器３２ｕが完全には投入されていない状態を含む。
【００７３】
断路器３２ｕが完全に投入されている（閉じている）ときのインピーダンスＲｕの値がＲｕ０である。断路器３２ｕが完全に閉じているときには、電流制御回路３０ｕ内において、電流の大部分が断路器３２ｕに流れる。断路器３２ｕが完全に開放しているときのインピーダンスＲｕの値がＲｕ１である。断路器３２ｕが完全に開放しているときには、電流制御回路３０ｕ内において、電流が限流抵抗３１ｕにのみ流れる。
【００７４】
第１の論理回路９３ｕは、スイッチ信号ＳＷｕと、開放判定信号Ａｕとの論理和である断路器状態信号Ｂｕを出力する。電力変換器２の初期充電時に、断路器３２ｕに開放を指示するために、スイッチ信号ＳＷｕが「１」に設定されたときに、断路器状態信号Ｂｕは、「１」となる。また、電力変換器２の初期充電後の運転時に、断路器３２ｕに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｕが「０」に設定されたが、断路器３２ｕの異常によって断路器３２ｕが開放状態と判定されたときに、断路器状態信号Ｂｕは、「１」となる。
【００７５】
過電流判定器９２ｕは、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｕ以上のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＵ相の過電流が流れたと判定する。過電流判定器９２ｕは、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｕ未満のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＵ相の過電流が流れなかったと判定する。たとえば、過電流判定器９２ｕは、カウンタを備え、カウンタが、一定時間内の電流Ｉａｃｕの大きさをカウントし、一定時間経過後にカウント値がリセットされるものとしてもよい。
【００７６】
過電流判定器９２ｕは、過電流が流れたと判定したときには、過電流判定信号Ｃｕを「１」に設定し、過電流が流れなかったと判定したときには、過電流判定信号Ｃｕを「０」に設定する。
【００７７】
第２の論理回路９４ｕは、断路器状態信号Ｂｕと過電流判定信号Ｃｕとの論理積であるＵ相判定信号Ｄｕを出力する。電力変換器２の初期充電時か、あるいは電力変換器２の運転時に断路器３２ｕが開放状態と判定されたとき（条件１ｕ）、かつ交流系統８０と電力変換器２との間にＵ相の過電流が流れたとき（条件２ｕ）に、Ｕ相判定信号Ｄｕは、「１」となる。
【００７８】
インピーダンス算出器９６ｖは、電圧検出器８３ｖで検出された交流端子Ｎｖの電圧Ｖ１ａｃｖと、電圧検出器８１ｖで検出された交流母線１８ｖの電圧Ｖ２ａｃｖと、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｕを算出する。
【００７９】
ΔＶｖ＝Ｖ１ａｃｖ−Ｖ２ａｃｖ・・・（Ｂ１）
Ｚｖ＝ΔＶｖ／Ｉａｃｖ・・・（Ｂ２）
ΔＶｖ＝|ΔＶｖ|｛ｃｏｓ（θ１ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｖ）｝・・・（Ｂ３）
Ｉａｃｖ＝|Ｉａｃｖ|｛ｃｏｓ（θ２ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｖ）｝・・・（Ｂ４）
Ｒｖ＝|Ｚｖ|ｃｏｓ（θ１ｖ−θ２ｖ）・・・（Ｂ５）
|Ｚｖ|＝|ΔＶｖ|／|Ｉａｃｖ|・・・（Ｂ６）
断路器開放判定器９１ｖは、交流母線１８ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｖが基準値ＴＨ１ｖ以上のときに、断路器３２ｖが開放状態であると判定して、開放判定信号Ａｖを「１」に設定する。断路器開放判定器９１ｖは、交流母線１８ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｖが基準値ＴＨ１ｖ未満のときに、断路器３２ｖが投入状態であると判定して、開放判定信号Ａｖを「０」に設定する。
【００８０】
ここで、Ｒｖ０＜ＴＨ１ｖ≦Ｒｖ１である。断路器３２ｖが開放状態とは、断路器３２ｖが正常のため、開放を指示するスイッチ信号ＳＷｖに従って断路器３２ｖが完全に開放された状態と、断路器３２ｖに異常があるため、投入を指示するスイッチ信号ＳＷｖに関わらず、断路器３２ｖが完全には投入されていない状態を含む。
【００８１】
断路器３２ｖが完全に投入されている（閉じている）ときのインピーダンスＲｖの値がＲｖ０である。断路器３２ｖが完全に閉じているときには、電流制御回路３０ｖ内において、電流の大部分が断路器３２ｖに流れる。断路器３２ｖが完全に開放しているときのインピーダンスＲｖの値がＲｖ１である。断路器３２ｖが完全に開放しているときには、電流制御回路３０ｖ内において、電流が限流抵抗３１ｖにのみ流れる。
【００８２】
第１の論理回路９３ｖは、スイッチ信号ＳＷｖと、開放判定信号Ａｖとの論理和である断路器状態信号Ｂｖを出力する。電力変換器２の初期充電時に、断路器３２ｖに開放を指示するために、スイッチ信号ＳＷｖが「１」に設定されたときに、断路器状態信号Ｂｖは、「１」となる。また、電力変換器２の初期充電後の運転時に、断路器３２ｖに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｖが「０」に設定されたが、断路器３２ｖの異常によって断路器３２ｖが開放状態と判定されたときに、断路器状態信号Ｂｖは、「１」となる。
【００８３】
過電流判定器９２ｖは、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｖ以上のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＶ相の過電流が流れたと判定する。過電流判定器９２ｖは、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｖの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｖ未満のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＶ相の過電流が流れなかったと判定する。
【００８４】
過電流判定器９２ｖは、過電流が流れたと判定したときには、過電流判定信号Ｃｖを「１」に設定し、過電流が流れなかったと判定したときには、過電流判定信号Ｃｖを「０」に設定する。
【００８５】
第２の論理回路９４ｖは、断路器状態信号Ｂｖと過電流判定信号Ｃｖとの論理積であるＶ相判定信号Ｄｖを出力する。電力変換器２の初期充電時か、あるいは電力変換器２の運転時に断路器３２ｖが開放状態と判定されたとき（条件１ｖ）、かつ交流系統８０と電力変換器２との間にＶ相の過電流が流れたとき（条件２ｖ）に、Ｖ相判定信号Ｄｖは、「１」となる。
【００８６】
インピーダンス算出器９６ｗは、電圧検出器８３ｗで検出された交流端子Ｎｗの電圧Ｖ１ａｃｗと、電圧検出器８１ｗで検出された交流母線１８ｗの電圧Ｖ２ａｃｗと、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｗと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗを算出する。
【００８７】
ΔＶｗ＝Ｖ１ａｃｗ−Ｖ２ａｃｗ・・・（Ｃ１）
Ｚｗ＝ΔＶｗ／Ｉａｃｗ・・・（Ｃ２）
ΔＶｗ＝|ΔＶｗ|｛ｃｏｓ（θ１ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｗ）｝・・・（Ｃ３）
Ｉａｃｗ＝|Ｉａｃｗ|｛ｃｏｓ（θ２ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｗ）｝・・・（Ｃ４）
Ｒｗ＝|Ｚｗ|ｃｏｓ（θ１ｗ−θ２ｗ）・・・（Ｃ５）
|Ｚｗ|＝|ΔＶｗ|／|Ｉａｃｗ|・・・（Ｃ６）
断路器開放判定器９１ｗは、交流母線１８ｕと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗが基準値ＴＨ１ｗ以上のときに、断路器３２ｗが開放状態であると判定して、開放判定信号Ａｗを「１」に設定する。断路器開放判定器９１ｗは、交流母線１８ｗと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗが基準値ＴＨ１ｗ未満のときに、断路器３２ｗが投入状態であると判定して、開放判定信号Ａｗを「０」に設定する。
【００８８】
ここで、Ｒｗ０＜ＴＨ１ｗ≦Ｒｗ１である。断路器３２ｗが開放状態とは、断路器３２ｗが正常のため、開放を指示するスイッチ信号ＳＷｗに従って断路器３２ｗが完全に開放された状態と、断路器３２ｗに異常があるため、投入を指示するスイッチ信号ＳＷｗに関わらず、断路器３２ｗが完全には投入されていない状態を含む。
【００８９】
断路器３２ｗが完全に投入されている（閉じている）ときのインピーダンスＲｗの値がＲｗ０である。断路器３２ｗが完全に閉じているときには、電流制御回路３０ｗ内において、電流の大部分が断路器３２ｗに流れる。断路器３２ｗが完全に開放しているときのインピーダンスＲｗの値がＲｗ１である。断路器３２ｗが完全に開放しているときには、電流制御回路３０ｗ内において、電流が限流抵抗３１ｗにのみ流れる。
【００９０】
第１の論理回路９３ｗは、スイッチ信号ＳＷｗと、開放判定信号Ａｗとの論理和である断路器状態信号Ｂｗを出力する。電力変換器２の初期充電時に、断路器３２ｗに開放を指示するために、スイッチ信号ＳＷｗが「１」に設定されたときに、断路器状態信号Ｂｗは、「１」となる。また、電力変換器２の初期充電後の運転時に、断路器３２ｗに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｗが「０」に設定されたが、断路器３２ｗの異常によって断路器３２ｗが開放状態と判定されたときに、断路器状態信号Ｂｗは、「１」となる。
【００９１】
過電流判定器９２ｗは、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｗ以上のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＷ相の過電流が流れたと判定する。過電流判定器９２ｗは、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷＵ相の電流Ｉａｃｗの一定時間内の累積値が基準値ＴＨ２ｗ未満のときには、交流系統８０と電力変換器２との間にＷ相の過電流が流れなかったと判定する。
【００９２】
過電流判定器９２ｗは、過電流が流れたと判定したときには、過電流判定信号Ｃｗを「１」に設定し、過電流が流れなかったと判定したときには、過電流判定信号Ｃｗを「０」に設定する。
【００９３】
第２の論理回路９４ｗは、断路器状態信号Ｂｗと過電流判定信号Ｃｗとの論理積であるＷ相判定信号Ｄｗを出力する。電力変換器２の初期充電時か、あるいは電力変換器２の運転時に断路器３２ｗが開放状態と判定されたとき（条件１ｗ）、かつ交流系統８０と電力変換器２との間にＷ相の過電流が流れたとき（条件２ｗ）に、Ｗ相判定信号Ｄｗは、「１」となる。
【００９４】
トリップ指示回路９５は、Ｕ相判定信号Ｄｕ、Ｖ相判定信号Ｄｖ、Ｗ相判定信号Ｄｗのうちの少なくとも１つが「１」に設定されているときに、トリップ指示信号ＴＲを「１」に設定する。トリップ指示回路９５は、Ｕ相判定信号Ｄｕ、Ｖ相判定信号Ｄｖ、Ｗ相判定信号Ｄｗのうちのすべてが「０」に設定されているときに、トリップ指示信号ＴＲを「０」に設定する。トリップ指示信号ＴＲは、交流遮断器１２に送られる。トリップ指示信号ＴＲが「１」のときに、交流遮断器１２は開放される。トリップ指示信号ＴＲが「０」のときに、交流遮断器１２は投入される。
【００９５】
（制御装置５０のハードウェア構成）
図７は、制御装置５０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００９６】
制御装置５０は、いわゆるデジタルリレー装置と同様の構成を有する。制御装置５０は、ＡＤ（アナログ・デジタル）変換部５３０と、演算処理部５３５と、ＩＯ（Input  and  Output）部５４３と、整定・表示部５４７とを備える。
【００９７】
ＡＤ変換部５３０の前段に、アーム電流検出器９ａ，９ｂ、電圧検出器８３ｕ，８３ｖ，８３ｗ、電圧検出器８１ｕ，８１ｖ，８１ｗ、電流検出器８２ｕ，８２ｖ，８２ｗ、直流電流検出器１６、および直流電圧検出器１１ａ，１１ｂからの入力信号を、制御装置５０の内部での信号処理に適した電圧レベルに変換するための複数の変成器（不図示）が設けられていてもよい。
【００９８】
ＡＤ変換部５３０は、アナログフィルタ５３１と、ＡＤ変換器５３２とを含む。アナログフィルタ５３１は、ＡＤ変換の際の折返し誤差を除去するために設けられたローパスフィルタである。ＡＤ変換器５３２は、アナログフィルタ５３１を通過した信号をデジタル値に変換する。
【００９９】
図７では、ＡＤ変換部５３０の入力は１チャンネルのみ代表的に示されているが、実際には、各検出器からの信号を受けるために多入力の構成となっている。したがって、より詳細には、ＡＤ変換部５３０は、複数のアナログフィルタ５３１と、複数のアナログフィルタ５３１を通過した信号を選択するためのマルチプレクサ（不図示）とを含む。
【０１００】
演算処理部５３５は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）５３６と、メモリ５３７と、バスインターフェース５３８，５３９と、これらを接続するバス５４０とを含む。ＣＰＵ５３６は、制御装置５０の全体の動作を制御する。メモリ５３７は、ＣＰＵ５３６の主記憶として用いられる。さらに、メモリ５３７は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含むことにより、プログラムおよび信号処理用の設定値などを格納する。
【０１０１】
なお、演算処理部５３５は、演算処理機能を有する回路によって構成されていればよく、図７の例には限定されない。たとえば、演算処理部５３５は、複数のＣＰＵを備えていてもよい。また、演算処理部５３５は、ＣＰＵなどのプロセッサに代えて、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）によって構成されていてもよいし、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）によって構成されていてもよい。もしくは、演算処理部５３５は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、およびＦＰＧＡのうちのいずれかの組み合わせによって構成されていてもよい。
【０１０２】
ＩＯ部５４３は、通信回路５４４と、デジタル入力回路５４５と、デジタル出力回路５４６とを含む。通信回路５４４は、各変換器セル７に出力するための光信号を生成する。通信回路５４４から出力された信号は、光中継装置５５５を介してサブモジュール７に伝送される。デジタル入力回路５４５およびデジタル出力回路５４６は、ＣＰＵ５３６と外部装置との間で通信を行う際のインターフェース回路である。たとえば、デジタル出力回路５４６は、交流遮断器１２にトリップ信号を出力する。
【０１０３】
整定・表示部５４７は、整定値の入力および表示のためのタッチパネル５４８を備える。タッチパネル５４８は、液晶パネルのような表示装置とタッチパッドのような入力装置とを組わせた入出力インターフェースである。タッチパネル５４８は、バスインターフェース５３９を介してバス５４０と接続される。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態によれば、電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路の他端側に位置する第２のノードの間の線路のインピーダンスと、電流制御回路に流れる電流に基づいて、交流遮断器を開放することによって、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる。本実施の形態では、限流抵抗に電流が流れたか否かを判定するための１つの電流検出器、および２つの電圧検出器を用いてインピーダンスを算出した。これらの検出器は、他の制御のためにも使用することができるので、限流抵抗に電流が流れたか否かを判定するためだけに、検出器を設けなくてもよい。たとえば、限流抵抗に電流が流れたかどうかを判定するために、限流抵抗に直列に電流検出器を設けた場合に、この電流検出器は、他の制御のために使用することができない。
【０１０５】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【０１０６】
実施の形態２の電力制御システムが、実施の形態１の電力制御システムと相違する点は、電圧検出器８３ｕ，８３ｖ，８３ｗを備えない点である。実施の形態２では、制御装置５０は、交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗの検出された電圧Ｖ１ａｃｕ，Ｖ１ａｃｖ，Ｖ１ａｃｗに代えて、制御装置５０が算出する交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕ，Ｖａｃｒｅｆｖ，Ｖａｃｒｅｆを用いて、交流遮断器１２の投入および開放を制御する。
【０１０７】
本実施の形態では、電圧検出器８３ｕ，８３ｖ，８３ｗを備えないため、電力変換制御系が、実施の形態１の電力変換制御系２００と相違する。
【０１０８】
図９は、実施の形態２における制御装置５０による制御機能の一部を構成する電力変換制御系３００のブロック図である。図９に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。
【０１０９】
電力変換制御系３００は、キャパシタ電圧制御部３１０と、交流電流制御部３２０と、直流電圧制御部３３０と、直流電流制御部３４０と、制御出力合成部３４５とを含む。
【０１１０】
キャパシタ電圧制御部３１０は、各変換器セル７に配置された電圧検出部による検出値に基づいて、各変換器セル７内の直流コンデンサ２４のキャパシタ電圧Ｖｃａｐをキャパシタ電圧指令値Ｖｃａｐ＊に追従させるように充放電するための制御演算を実行して、電圧バランス制御指令ｋｂａｌおよび交流電流指令値Ｉａｃ＊を生成する。電力変換器２において、各変換器セル７内のキャパシタ電圧Ｖｃａｐは、交流系統８０および直流送電線１４Ｐ，１４Ｎの間での送受電電力のバランスに従って変化する。キャパシタ電圧制御部３１０は、検出されたキャパシタ電圧Ｖｃａｐの平均値を、キャパシタ電圧指令値Ｖｃａｐ＊と一致させるための充放電電流を発生するように、交流電流Ｉａｃの交流電流指令値Ｉａｃ＊を生成する。
【０１１１】
交流電流制御部３２０は、交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗに対して流入または流出する交流電流Ｉａｃを、キャパシタ電圧制御部３１０からの交流電流指令値Ｉａｃ＊に追従させるための制御演算を実行して、交流電流制御指令ｋｉａｃを生成する。交流電流Ｉａｃ（Ｕ相の電流Ｉａｃｕ、Ｖ相の電流Ｉａｃｖ、Ｗ相の電流Ｉａｃｗ）は、電流検出器８２ｕ，８２ｖ，８２ｗによって検出される。
【０１１２】
直流電圧制御部３３０は、直流電圧検出器１１Ａによって検出される直流電圧Ｖｄｃｐと直流電圧検出器１１Ｂによって検出される直流電圧Ｖｄｃｎとの差である直流電圧Ｖｄｃを直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆに追従させるための制御演算を実行して、直流電圧制御指令ｋｖｄｃを生成する。
【０１１３】
直流電流制御部３４０は、直流電流検出器１６によって検出された直流電流Ｉｄｃを直流電流指令値Ｉｄｃ＊に追従させるための制御演算を実行して、直流電流制御指令ｋｉｄｃを生成する。
【０１１４】
制御出力合成部３４５は、交流電流制御部３２０からの交流電流制御指令ｋｉａｃと、直流電圧制御部３３０からの直流電圧制御指令ｋｖｄｃと、直流電流制御部３４０からの直流電流制御指令ｋｉｄｃと、キャパシタ電圧制御部３１０からの電圧バランス制御指令ｋｂａｌとを合成して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕ，Ｖａｃｒｅｆｖ，Ｖａｃｒｅｆｗを生成する。
【０１１５】
制御出力合成部３４５からの出力電圧指令に従って、各変換器セル７からの出力電圧を制御するための各半導体スイッチング素子のオンオフを制御するゲート制御信号（図示せず）が生成される。
【０１１６】
図１０は、実施の形態２における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。図１０に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。図１０のトリップ制御系９００が、図６の実施の形態１のトリップ制御系９００と相違する点は、インピーダンス算出器９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの入力である。
【０１１７】
インピーダンス算出器９６ｕは、制御装置５０によって算出されるＵ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕと、電圧検出器８１ｕで検出された交流母線１８ｕの電圧Ｖ２ａｃｕと、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕを算出する。
【０１１８】
ΔＶｕ＝Ｖａｃｒｅｆｕ−Ｖ２ａｃｕ・・・（Ｄ１）
Ｚｕ＝ΔＶｕ／Ｉａｃｕ・・・（Ｄ２）
ΔＶｕ＝|ΔＶｕ|｛ｃｏｓ（θ１ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｕ）｝・・・（Ｄ３）
Ｉａｃｕ＝|Ｉａｃｕ|｛ｃｏｓ（θ２ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｕ）｝・・・（Ｄ４）
Ｒｕ＝|Ｚｕ|ｃｏｓ（θ１ｕ−θ２ｕ）・・・（Ｄ５）
|Ｚｕ|＝|ΔＶｕ|／|Ｉａｃｕ|・・・（Ｄ６）
インピーダンス算出器９６ｖは、制御装置５０によって算出されるＶ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｖと、電圧検出器８１ｖで検出された交流母線１８ｖの電圧Ｖ２ａｃｖと、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｖを算出する。
【０１１９】
ΔＶｖ＝Ｖａｃｒｅｆｖ−Ｖ２ａｃｖ・・・（Ｅ１）
Ｚｖ＝ΔＶｖ／Ｉａｃｖ・・・（Ｅ２）
ΔＶｖ＝|ΔＶｖ|｛ｃｏｓ（θ１ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｖ）｝・・・（Ｅ３）
Ｉａｃｖ＝|Ｉａｃｖ|｛ｃｏｓ（θ２ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｖ）｝・・・（Ｅ４）
Ｒｖ＝|Ｚｕ|ｃｏｓ（θ１ｖ−θ２ｖ）・・・（Ｅ５）
|Ｚｖ|＝|ΔＶｖ|／|Ｉａｃｖ|・・・（Ｅ６）
インピーダンス算出器９６ｗは、制御装置５０によって算出されるＷ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｗと、電圧検出器８１ｗで検出された交流母線１８ｗの電圧Ｖ２ａｃｗと、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗとに基づいて、以下の式に従って、交流母線１８ｗと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗを算出する。
【０１２０】
ΔＶｗ＝Ｖａｃｒｅｆｗ−Ｖ２ａｃｗ・・・（Ｆ１）
Ｚｗ＝ΔＶｗ／Ｉａｃｗ・・・（Ｆ２）
ΔＶｗ＝|ΔＶｗ|｛ｃｏｓ（θ１ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｗ）｝・・・（Ｆ３）
Ｉａｃｗ＝|Ｉａｃｗ|｛ｃｏｓ（θ２ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｗ）｝・・・（Ｆ４）
Ｒｗ＝|Ｚｗ|ｃｏｓ（θ１ｗ−θ２ｗ）・・・（Ｆ５）
|Ｚｗ|＝|ΔＶｗ|／|Ｉａｃｗ|・・・（Ｆ６）
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路の他端側に位置する第２のノードの間の線路のインピーダンスと、電流制御回路に流れる電流に基づいて、交流遮断器を開放することによって、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる。本実施の形態では、さらに、１つの電圧検出器と、１つの電流検出器によってインピーダンスを求めることができるので、実施の形態１よりも電圧センサの数を減らすことができる。
【０１２１】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【０１２２】
実施の形態３の電力制御システムが、実施の形態１の電力制御システムと相違する点は、電圧検出器８４ｕ，８４ｖ，８４ｗを備える点である。
【０１２３】
電圧検出器８４ｕは、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕ（第２のノード）のＵ相の電圧Ｖ３ａｃｕを検出する。電圧検出器８４ｖは、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖ（第２のノード）のＶ相の電圧Ｖ３ａｃｖを検出する。電圧検出器８４ｗは、電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗ（第２のノード）のＷ相の電圧Ｖ３ａｃｗを検出する。実施の形態３では、制御装置５０は、電圧検出器８１ｕ，８１ｖ，８１ｗで検出される電圧Ｖ２ａｃｕ，Ｖ２ａｃｖ，Ｖ２ａｃｗに代えて、電圧検出器８４ｕ，８４ｖ，８４ｗで検出される電圧Ｖ３ａｃｕ，Ｖ３ａｃｖ，Ｖ３ａｃｗを用いて、交流遮断器１２の投入および開放を制御する。
【０１２４】
図１２は、実施の形態３における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。図１２に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。図１２のトリップ制御系９００が、図６の実施の形態１のトリップ制御系９００と相違する点は、インピーダンス算出器９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの入力である。
【０１２５】
インピーダンス算出器９６ｕは、電圧検出器８３ｕで検出された交流端子Ｎｕの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧検出器８４ｕで検出された電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕのＵ相の電圧Ｖ３ａｃｕと、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕを算出する。
【０１２６】
ΔＶｕ＝Ｖ１ａｃｕ−Ｖ３ａｃｕ・・・（Ｇ１）
Ｚｕ＝ΔＶｕ／Ｉａｃｕ・・・（Ｇ２）
ΔＶｕ＝|ΔＶｕ|｛ｃｏｓ（θ１ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｕ）｝・・・（Ｇ３）
Ｉａｃｕ＝|Ｉａｃｕ|｛ｃｏｓ（θ２ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｕ）｝・・・（Ｇ４）
Ｒｕ＝|Ｚｕ|ｃｏｓ（θ１ｕ−θ２ｕ）・・・（Ｇ５）
|Ｚｕ|＝|ΔＶｕ|／|Ｉａｃｕ|・・・（Ｇ６）
インピーダンス算出器９６ｖは、電圧検出器８３ｖで検出された交流端子Ｎｖの電圧Ｖ１ａｃｖと、電圧検出器８４ｖで検出された電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖのＶ相の電圧Ｖ３ａｃｖと、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｖを算出する。
【０１２７】
ΔＶｖ＝Ｖ１ａｃｖ−Ｖ３ａｃｖ・・・（Ｈ１）
Ｚｖ＝ΔＶｖ／Ｉａｃｖ・・・（Ｈ２）
ΔＶｖ＝|ΔＶｖ|｛ｃｏｓ（θ１ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｖ）｝・・・（Ｈ３）
Ｉａｃｖ＝|Ｉａｃｖ|｛ｃｏｓ（θ２ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｖ）｝・・・（Ｈ４）
Ｒｖ＝|Ｚｖ|ｃｏｓ（θ１ｖ−θ２ｖ）・・・（Ｈ５）
|Ｚｖ|＝|ΔＶｖ|／|Ｉａｃｖ|・・・（Ｈ６）
インピーダンス算出器９６ｗは、電圧検出器８３ｗで検出された交流端子Ｎｗの電圧Ｖ１ａｃｗと、電圧検出器８４ｗで検出された電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗのＷ相の電圧Ｖ３ａｃｗと、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗを算出する。
【０１２８】
ΔＶｗ＝Ｖ１ａｃｗ−Ｖ３ａｃｗ・・・（Ｉ１）
Ｚｗ＝ΔＶｗ／Ｉａｃｗ・・・（Ｉ２）
ΔＶｗ＝|ΔＶｗ|｛ｃｏｓ（θ１ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｗ）｝・・・（Ｉ３）
Ｉａｃｗ＝|Ｉａｃｗ|｛ｃｏｓ（θ２ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｗ）｝・・・（Ｉ４）
Ｒｗ＝|Ｚｗ|ｃｏｓ（θ１ｗ−θ２ｗ）・・・（Ｉ５）
|Ｚｗ|＝|ΔＶｗ|／|Ｉａｃｗ|・・・（Ｉ６）
実施の形態３のインピーダンスＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、対象となる経路が相違するため、実施の形態１のインピーダンスＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗと相違するが、実施の形態３でも、実施の形態１と同様にして、断路器開放判定器９１ｕ，９１ｖ，９１ｗで用いる基準値ＴＨ１ｕ，ＴＨ１ｖ，ＴＨ１ｗが設定される。
【０１２９】
次に、断路器３２が開放されているときと、投入されているときの電圧、電流、インピーダンスを比較する。
【０１３０】
図１３（ａ）は、断路器３２ｕが開放されたときの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧Ｖ３ａｃｕのシミユレーション波形を表わす図である。断路器３２ｕが開放されているときには、電圧Ｖ１ａｃｕと電圧Ｖ３ａｃｕ３とが相違する。
【０１３１】
図１３（ｂ）は、断路器３２ｕが開放されたときのΔＶｕのシミュレーション波形を表わす図である。電圧Ｖ１ａｃｕと電圧Ｖ３ａｃｕが相違するため、ΔＶｕが一定値「０」とならない。
【０１３２】
図１３（ｃ）は、断路器３２ｕが開放されたときの電流Ｉａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。図１３（ｂ）、図１３（ｃ）の例では、電流Ｉａｃｕと、ΔＶｕの位相が等しい。
【０１３３】
図１３（ｄ）は、断路器３２ｕが開放されたときのインピーダンスＲｕのシミュレーション波形を表わす図である。ΔＶｕが一定値「０」でないため、インピーダンスＲｕが一定値|ΔＶｕ|／|Ｉａｃｕ|となる。
【０１３４】
図１４（ａ）は、断路器３２ｕが投入されたときの電圧Ｖ１ａｃｕと、電圧Ｖ３ａｃｕのシミユレーション波形を表わす図である。断路器３２ｕが投入されているときには、電圧Ｖ１ａｃｕと電圧Ｖ３ａｃｕとが同じになる。
【０１３５】
図１４（ｂ）は、断路器３２ｕが投入されたときのΔＶｕのシミュレーション波形を表わす図である。電圧Ｖ１ａｃｕと電圧Ｖ３ａｃｕとが同一のため、ΔＶｕが一定値「０」となる。
【０１３６】
図１４（ｃ）は、断路器３２ｕが投入されたときの電流Ｉａｃｕのシミュレーション波形を表わす図である。
【０１３７】
図１４（ｄ）は、断路器３２ｕが投入されたときのインピーダンスＲｕのシミュレーション波形を表わす図である。ΔＶｕが一定値「０」のため、インピーダンスＲｕが一定値「０」となる。
【０１３８】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路の他端側に位置する第２のノードの間の線路のインピーダンスと、電流制御回路に流れる電流に基づいて、交流遮断器を開放することによって、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる。本実施の形態では、さらに、１つの電圧検出器と、１つの電流検出器によってインピーダンスを求めることができるので、実施の形態３よりも電圧センサの数を減らすことができる。
【０１３９】
実施の形態４．
図１５は、実施の形態４における交流系統８０の構成と、交流系統８０と電力変換器２の間の構成を説明するための図である。
【０１４０】
実施の形態４の電力制御システムが、実施の形態１の電力制御システムと相違する点は、電圧検出器８４ｕ，８４ｖ，８４ｗを備える点と、電圧検出器８３ｕ，８３ｖ，８３ｗを備えない点である。実施の形態４では、制御装置５０は、交流端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗの検出された電圧Ｖ１ａｃｕ，Ｖ１ａｃｖ，Ｖ１ａｃｗに代えて、制御装置５０が算出する交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕ，Ｖａｃｒｅｆｖ，Ｖａｃｒｅｆを用い、かつ電圧検出器８１ｕ，８１ｖ，８１ｗで検出される電圧Ｖ２ａｃｕ，Ｖ２ａｃｖ，Ｖ２ａｃｗに代えて、電圧検出器８４ｕ，８４ｖ，８４ｗで検出される電圧Ｖ３ａｃｕ，Ｖ３ａｃｖ，Ｖ３ａｃｗを用いて、交流遮断器１２の投入および開放を制御する。
【０１４１】
電圧検出器８４ｕは、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕのＵ相の電圧Ｖ３ａｃｕを検出する。電圧検出器８４ｖは、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖのＶ相の電圧Ｖ３ａｃｖを検出する。電圧検出器８４ｗは、電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗのＷ相の電圧Ｖ３ａｃｗを検出する。
【０１４２】
図１６は、実施の形態４における制御装置５０による制御機能の一部を構成するトリップ制御系９００のブロック図である。図１６に示される各ブロックの機能は、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現することができる。図１６のトリップ制御系９００が、図６の実施の形態１のトリップ制御系９００と相違する点は、インピーダンス算出器９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの入力である。
【０１４３】
インピーダンス算出器９６ｕは、制御装置５０によって算出されるＵ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｕと、電圧検出器８４ｕで検出された電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕのＵ相の電圧Ｖ３ａｃｕと、電流検出器８２ｕで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＵ相の電流Ｉａｃｕとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｕの他端Ｐ２ｕと、交流端子Ｎｕとの間の経路のインピーダンスＲｕを算出する。
【０１４４】
ΔＶｕ＝Ｖａｃｒｅｆｕ−Ｖ３ａｃｕ・・・（Ｊ１）
Ｚｕ＝ΔＶｕ／Ｉａｃｕ・・・（Ｊ２）
ΔＶｕ＝|ΔＶｕ|｛ｃｏｓ（θ１ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｕ）｝・・・（Ｊ３）
Ｉａｃｕ＝|Ｉａｃｕ|｛ｃｏｓ（θ２ｕ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｕ）｝・・・（Ｊ４）
Ｒｕ＝|Ｚｕ|ｃｏｓ（θ１ｕ−θ２ｕ）・・・（Ｊ５）
|Ｚｕ|＝|ΔＶｕ|／|Ｉａｃｕ|・・・（Ｊ６）
インピーダンス算出器９６ｖは、制御装置５０によって算出されるＶ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｖと、電圧検出器８４ｖで検出された電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖのＶ相の電圧Ｖ３ａｃｖと、電流検出器８２ｖで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＶ相の電流Ｉａｃｖとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｖの他端Ｐ２ｖと、交流端子Ｎｖとの間の経路のインピーダンスＲｖを算出する。
【０１４５】
ΔＶｖ＝Ｖａｃｒｅｆｖ−Ｖ３ａｃｖ・・・（Ｋ１）
Ｚｖ＝ΔＶｖ／Ｉａｃｖ・・・（Ｋ２）
ΔＶｖ＝|ΔＶｖ|｛ｃｏｓ（θ１ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｖ）｝・・・（Ｋ３）
Ｉａｃｖ＝|Ｉａｃｖ|｛ｃｏｓ（θ２ｖ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｖ）｝・・・（Ｋ４）
Ｒｖ＝|Ｚｖ|ｃｏｓ（θ１ｖ−θ２ｖ）・・・（Ｋ５）
|Ｚｖ|＝|ΔＶｖ|／|Ｉａｃｖ|・・・（Ｋ６）
インピーダンス算出器９６ｗは、制御装置５０によって算出されるＷ相の交流電圧指令値Ｖａｃｒｅｆｗと、電圧検出器８４ｗで検出された電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗのＷ相の電圧Ｖ３ａｃｗと、電流検出器８２ｗで検出された交流系統８０と電力変換器２との間に流れるＷ相の電流Ｉａｃｗとに基づいて、以下の式に従って、電流制御回路３０ｗの他端Ｐ２ｗと、交流端子Ｎｗとの間の経路のインピーダンスＲｗを算出する。
【０１４６】
ΔＶｗ＝Ｖａｃｒｅｆｗ−Ｖ３ａｃｗ・・・（Ｌ１）
Ｚｗ＝ΔＶｗ／Ｉａｃｗ・・・（Ｌ２）
ΔＶｗ＝|ΔＶｗ|｛ｃｏｓ（θ１ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ１ｗ）｝・・・（Ｌ３）
Ｉａｃｗ＝|Ｉａｃｗ|｛ｃｏｓ（θ２ｗ）＋ｉｓｉｎ（θ２ｗ）｝・・・（Ｌ４）
Ｒｗ＝|Ｚｗ|ｃｏｓ（θ１ｗ−θ２ｗ）・・・（Ｌ５）
|Ｚｗ|＝|ΔＶｗ|／|Ｉａｃｗ|・・・（Ｌ６）
実施の形態４のインピーダンスＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、対象となる経路が相違するため、実施の形態１のインピーダンスＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗと相違するが、実施の形態４でも、実施の形態１と同様にして、断路器開放判定器９１ｕ，９１ｖ，９１ｗで用いる基準値ＴＨ１ｕ，ＴＨ１ｖ，ＴＨ１ｗが設定される。
【０１４７】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様に、電流制御回路の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路の他端側に位置する第２のノードの間の線路のインピーダンスと、電流制御回路に流れる電流に基づいて、交流遮断器を開放することによって、限流抵抗に過大な電流が流れるのを防止することができる。本実施の形態では、さらに、１つの電圧検出器と、１つの電流検出器によってインピーダンスを求めることができるので、実施の形態３よりも電圧センサの数を減らすことができる。
【０１４８】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
【０１４９】
（１）電流検出器の位置
上述の実施形態では、電流検出器８２ｕ，８２ｖ，８２ｗは、電流制御回路３０ｕ，３０ｖ，３０ｗの他端Ｐ２ｕ，Ｐ２ｖ，Ｐ２ｗと変圧器１３との間に配置されるものとしたが、これに限定されるものではない。たとえば、交流遮断器１２と変圧器１３との間に配置されるものとしてもよい。
【０１５０】
（２）インピーダンス算出器
インピーダンス算出器９６ｕは、断路器３２ｕに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｕが「０」に設定されたときに限り、インピーダンスＲｕを算出するものとしてもよい。インピーダンス算出器９６ｖは、断路器３２ｖに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｖが「０」に設定されたときに限り、インピーダンスＲｖを算出するものとしてもよい。インピーダンス算出器９６ｗは、断路器３２ｗに投入を指示するためにスイッチ信号ＳＷｗが「０」に設定されたときに限り、インピーダンスＲｗを算出するものとしてもよい。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５２】
２，２Ａ  電力変換器、４ｕ，４ｖ，４ｗ  レグ回路、５ｕ，５ｖ，５ｗ  上アーム、６ｕ，６ｖ，６ｗ  下アーム、７  サブモジュール、８Ａ，８Ｂ  リアクトル、９Ａ，９Ｂ  アーム電流検出器、１１Ａ，１１Ｂ  直流電圧検出器、１２，１２Ａ  交流遮断器、１３，１３Ａ  変圧器、１４Ｎ，１４Ｐ  直流送電線、１６  直流電流検出器、１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ，１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ  交流母線、２０ＨＢ  変換回路、２２Ａ，２２Ｂ  スイッチング素子、２３Ａ，２３Ｂ  ダイオード、２４  直流コンデンサ、２６Ｎ，２６Ｐ  入出力端子、３０，３０Ａ，３０ｕ，３０ｖ，３０ｗ  電流制御回路、３１，３１Ａ，３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ  限流抵抗、３２，３２Ａ，３２ｕ，３２ｖ，３２ｗ  断路器、４１，４２  遮断器、４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ，４４ｕ，４４ｖ，４４ｗ，８２ｕ，８２ｖ，８２ｗ  電流検出器、４６ｕ，４６ｖ，４６ｗ，８１ｕ，８１ｖ，８１ｗ，８３ｕ，８３ｖ，８３ｗ，８４ｕ，８４ｖ，８４ｗ  電圧検出器、５０，５０Ａ  制御装置、６０  保護装置、８０，８０Ａ  交流系統、８１  発電機、８９  負荷、９０  中央制御装置、９１ｕ，９１ｖ，９１ｗ  断路器開放判定器、９３ｕ，９３ｖ，９３ｗ  第１の論理回路、９４ｕ，９４ｖ，９４ｗ  第２の論理回路、９５  トリップ指示回路、９６ｕ，９６ｖ，９６ｗ  インピーダンス算出器、２００，３００  電力変換制御系、２０１  電圧指令値生成部、２０５ｋ，２０５ｍ  ゲート制御部、２１０  交流制御部、２２０  直流制御部、２３０，２４０  指令値合成部、３１０  キャパシタ電圧制御部、３２０  交流電流制御部、３３０  直流電圧制御部、３４０  直流電流制御部、３４５  制御出力合成部、５３０  ＡＤ変換部、５３１  アナログフィルタ、５３２  ＡＤ変換器、５３５  演算処理部、５３６  ＣＰＵ、５３７  メモリ、５３８，５３９  バスＩ／Ｆ、５４０  バス、５４３  ＩＯ部、５４４  通信回路、５４５  デジタル入力回路、５４６  デジタル出力回路、５４７  整定・表示部、５４８  整定・表示用タッチパネル、５５５  光中継装置、９００  トリップ制御系、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  送電線、Ｎｎ  低電位側直流端子、Ｎｐ  高電位側直流端子、Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ  交流入力端子。
【要約】
自励式の電力変換器（２）は、１以上のスイッチング素子をそれぞれ有する第１アームおよび第２アームを含み、直流系統（１４）と交流系統（８０）との間で電力変換を行なう。交流遮断器（１２）と電流制御回路（３０）とは、交流系統（８０）と電力変換器（２）との間の経路上に直列に接続される。電流制御回路（３０）は、並列接続された限流抵抗（３１）と、断路器（３２）とを含む。制御装置（５０）は、電力変換器（２）の初期充電後において、断路器（３２）に投入を指示するとともに、電流制御回路（３０）の一端側に位置する第１のノードと、電流制御回路（３０）の他端側に位置する第２のノードとの間の線路のインピーダンスが第１の閾値以上であり、かつ電流制御回路（３０）に流れる一定時間内の電流の累積値が第２の閾値以上の場合に、交流遮断器（１２）を開放する。【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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