(57)【要約】      （修正有）【課題】多重電力供給構造にて制御式ＡＣ−ＤＣ変換装置を使用し、地域送電網あるいは地方利用集積地に給電する階層式制御ＤＣ環状送電線を提供し、全部のＡＣ電線及び/又はＤＣ電線における電力潮流を同時的に制御しながら全給電負荷地に対して制御が可能な電力を供給する安定したＡＣ−ＤＣ−ＡＣ給電網の提供。【解決手段】複数の地方ＡＣ利用地を有する地方ＡＣ利用集積地と、それら複数のＡＣ利用地に給電する給電装置と、ＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地に供給する少なくとも１つの遠方発電所または他の電力源とを含む。完全または部分的なＤＣ環状送電線は地方ＡＣ利用集積地と遠方発電所との間に設置され、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することで遠方発電所から受領したＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地から隔離する。電力需要に応じてＤＣ電力はＡＣ電力に戻され、給電装置がＡＣ電力を供給する。全地方ＡＣ利用地は遠方発電所から隔離されている。【選択図】図３
2008118845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地方ＡＣ送電網を周囲ＡＣ送電システムから隔離する電力送電システムであって、
(a)複数の地方ＡＣ利用地を有した地方ＡＣ利用集積地並びに前記複数の地方ＡＣ利用地に給電する少なくとも１つの給電装置と、
(b)ＡＣ送電線により前記地方ＡＣ利用集積地にＡＣ電力を供給するための少なくとも１つの遠方発電所と、
(c)前記地方ＡＣ利用集積地と前記遠方発電所との間に少なくとも部分的に設置された複数のＤＣ利用地を通過するＤＣ環状送電線であって、前記遠方発電所から受領したＡＣ電力を前記地方ＡＣ利用集積地から隔離するＤＣ環状送電線と、
(d)前記遠方発電所からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、前記ＤＣ環状送電線が通過する前記複数のＤＣ利用地の少なくとも他の一部にＡＣ/ＤＣ変換装置にて変換されたＤＣ電力を利用可能にするため、前記地方ＡＣ利用集積地の外部で前記ＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースする第１複数のＡＣ/ＤＣ変換装置と、
(e)前記ＤＣ環状送電線からのＤＣ電力をＡＣ電力に変換するため、前記ＤＣ環状送電線の内部で該ＤＣ環状送電網と電気的にインターフェースする第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置と、
を含んで構成され、
(f)前記ＡＣ電力を前記地方ＡＣ利用集積地に供給するため、前記給電装置は前記第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置を介して前記ＤＣ環状送電線と電気的に接続された前記地方利用集積地に近接し、全地方ＡＣ利用地は前記遠方発電所から隔離されている、
ことを特徴とする電力送電システム。
【請求項２】
ＤＣ環状送電線の停電を隔離し、本システム全体に停電が拡大することを防止するために前記ＤＣ環状送電線の所定箇所に設置された複数の隔離用ＤＣ−ＤＣ変換装置を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項３】
ＤＣ環状送電線と電気的に接続した少なくとも１つの地方ＡＣ発電装置を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項４】
遠方発電所で発電されたＡＣ電力は、高圧（ＨＶ）線、超高圧（ＥＨＶ）線、高圧ＤＣ（ＨＶＤＣ）線及びＤＣ送電線で成る群から選択されるＡＣ送電線を介して地方ＡＣ利用集積地に送電されることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項５】
遠方発電所から送られる予定の電力をＤＣ環状送電線を介して地方ＡＣ利用集積地から離れた市場に振り向けるため、制御されたＡＣ/ＤＣ変換装置を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項６】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態であり、該ＤＣ環状送電線に近接する少なくとも１つのＤＣ電力源を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項７】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態であり、該ＤＣ環状送電線に近接する複数の分散設置されたＡＣまたはＤＣ電力源を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項８】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態であり、該ＤＣ環状送電線に近接する複数の分散設置されたＤＣ電力源を含んでおり、該ＤＣ電力源は、燃料電池、マイクロタービン、太陽光発電装置、蓄電池、フライホイール、超伝導磁石、電気化学コンデンサ及びＤＣマイクログリッドで成る群から選択されることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項９】
バックアップ利用のために本送電システムと相互接続されており、類似はするが連続的ではない経路を通過する第２ＤＣ環状送電線を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電力送電システム。
【請求項１０】
地方ＡＣ送電網を周囲ＡＣ送電システムから隔離する電力送電システムであって、
(a)複数のＡＣ利用地を有した地方ＡＣ利用集積地並びに前記複数のＡＣ利用地に給電する少なくとも１つのＡＣ給電装置と、
(b)複数のＤＣ利用地を有した地方ＤＣ利用集積地並びに前記複数のＤＣ利用地に給電する少なくとも１つのＤＣ給電装置と、
(c)ＤＣ送電線により前記地方ＡＣ利用集積地にＡＣ電力を供給するための少なくとも１つの遠方発電所と、
(d)前記地方ＡＣ利用集積地及び前記地方ＤＣ利用集積地と前記遠方発電所との間に少なくとも部分的に設置された複数のＤＣ利用地を通過するＤＣ環状送電線であって、前記遠方発電所から受領したＡＣ電力を前記地方ＡＣ利用集積地及び前記ＤＣ利用集積地から隔離するＤＣ環状送電線と、
(e)前記発電所からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、前記ＤＣ環状送電線が通過する前記複数のＤＣ利用地の少なくとも他の一部にてＡＣ/ＤＣ変換装置の１つで変換されたＤＣ電力を利用可能にするための、前記地方ＡＣ利用集積地の外部で前記ＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースする第１複数のＡＣ/ＤＣ変換装置と、
(f)前記ＡＣ利用地に提供する目的で、前記ＤＣ環状送電線からのＤＣ電力をＡＣ電力に変換するための、前記ＤＣ環状送電線に近接して該ＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースする第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置と、
(g)前記ＤＣ環状送電線と前記ＤＣ利用集積地との間の電力交換を管理するための、前記ＤＣ環状送電線に近接して該ＤＣ環状送電網と電気的にインターフェースする複数のＤＣ/ＤＣ変換装置と、
を含んで構成され、
(h)前記ＡＣ電力を前記地方ＡＣ利用集積地に供給するため、前記地方ＡＣ利用集積地内の前記ＡＣ給電装置は前記第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置を介して前記ＤＣ環状送電線に電気的に接続され、全地方利用地は前記遠方発電所から隔離されており、
(i)前記ＤＣ電力を前記地方ＤＣ利用集積地に供給するため、前記地方ＤＣ利用集積地内の前記ＤＣ給電装置は前記複数のＤＣ/ＤＣ変換装置を介して前記ＤＣ環状送電線と電気的に接続している、
ことを特徴とする電力送電システム。
【請求項１１】
遠方発電所で発電されたＡＣ電力は、高圧（ＨＶ）または超高圧（ＥＨＶ）で成る群から選択されることを特徴とする請求項１０記載の電力送電システム。
【請求項１２】
遠方発電所から送られる予定の電力をＤＣ環状送電線を介して地方ＡＣ利用集積地から離れた市場に振り向けるための、制御されたＡＣ/ＤＣ変換装置を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の電力送電システム。
【請求項１３】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態であり、該ＤＣ環状送電線に近接する少なくとも１つのＤＣ電力源を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の電力送電システム。
【請求項１４】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態である複数の分散設置されたＡＣまたはＤＣ電力源を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の電力送電システム。
【請求項１５】
ＤＣ環状送電線と電気的に通信状態であり、該ＤＣ環状送電線に近接する複数の分散設置されたＤＣ電力源を含んでおり、該ＤＣ電力源は、燃料電池、マイクロタービン、太陽光発電装置、蓄電池、フライホイール、超伝導磁石、電気化学コンデンサ及びＤＣマイクログリッドで成る群から選択されることを特徴とする請求項１０記載の電力送電システム。
【請求項１６】
複数のＡＣ利用地を有した地方ＡＣ利用集積地と、該複数のＡＣ利用地に給電する給電装置と、ＡＣまたはＤＣ送電線を介して前記地方ＡＣ利用集積地にＡＣ電力を供給するための少なくとも１つの遠方発電所とを有した周囲ＡＣ送電システムから地方ＡＣ送電網を隔離する方法であって、
(a)前記地方ＡＣ利用集積地と、前記遠方発電所から電力を送電する遠方送電線との間に、複数のＤＣ利用地を通過するＤＣ環状送電線を少なくとも部分的に設置するステップと、
(b)前記ＤＣ環状送電線によって前記遠方発電所からの前記ＡＣ電力を前記地方利用集積地から隔離するステップと、
(c)前記発電所からの前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、該ＤＣ電力を前記ＤＣ環状送電線が通過する前記複数のＤＣ利用地の少なくとも一部に利用可能にするステップと、
(d)前記ＤＣ環状送電線からの前記ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するステップと、
(e)全地方ＡＣ利用地を前記遠方発電所から隔離させた状態で前記ＡＣ電力を前記地方ＡＣ利用集積地内に配電するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１７】
送電システム全体に影響が及ばないようにＤＣ環状送電線の停電を隔離するため、該ＤＣ環状送電線の所定箇所に複数の隔離用ＤＣ−ＤＣ変換装置を設置するステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの地方ＡＣ発電装置をＤＣ環状送電線内でＡＣ利用集積地と電気的に接続するステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
遠方発電所から送電される予定の電力をＤＣ環状送電線を介して地方ＡＣ利用集積地から離れた市場に振り向けるステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
ＤＣ環状送電線に近接させて少なくとも１つのＤＣ電力源を該ＤＣ環状送電線と電気的通信状態にて提供するステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
ＤＣ環状送電線に近接させて複数の分散ＡＣまたはＤＣ電力源を該ＤＣ環状送電線と電気的通信状態にて提供するステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
ＤＣ環状送電線に近接させて複数の分散ＤＣ電力源を該ＤＣ環状送電線と電気的通信状態にて提供するステップを含んでおり、該ＤＣ電力源は燃料電池、マイクロタービン、太陽光発電装置、蓄電池、フライホイール、超伝導磁石、電気化学コンデンサ及びＤＣマイクログリッドで成る群から選択されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
バックアップ利用の目的で、送電システムと相互接続状態である、類似はするが連続経路ではない第２ＤＣ環状送電線を提供するステップを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣ送電システムを利用したＡＣ送電システム管理性、システム安定性及び電力潮流制御性を改善する方法並びに装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
利用集積地（例えば、大量の継続的利用を伴う大都市または地域）は、典型的には地方発電装置（すなわち利用集積地内あるいはその隣接地における発電装置）と、遠方発電源からの遠方高電圧ＡＣまたはＤＣ送電線とを組み合わせることで地方ＡＣ送電網を介して給電される。しばしば、その地域は高電圧ＡＣ環状送電線で包囲あるいは部分包囲されている。場合によっては、他の遠方利用集積地向けの電力が給電され、あるいは地方ＡＣ送電網を介して送電される。このことは図１で概略的に図示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この構成配置は電圧安定性及びその地域の長距離送電線に発生する停電または故障による送電中断による影響を避けることができない。この影響は段階的に拡大する。さらに長距離送電線や地方送電網による給電を制御することは困難である。この制御には典型的には統一電力潮流制御装置（ＵＰＦＣ）のごとき高価なＡＣ制御装置あるいは他のフレキシブルなＡＣ送電システム（ＦＡＣＴＳ）が必要である。この状況では地域送電設備網や地方利用集積地が隔離されてはおらず、制御は不可能である。
【０００４】
その部分的問題解決策は地域送電網あるいは利用集積地全体を、図２で図示するように、例えばＡＣ環状送電線を介し、利用地に近接して設置され、送電網に接続されて統合的に制御される分散小型発電装置によって給電することである。発電装置は近隣利用地に給電するために必要に応じて配備でき、利用サイクル全体を通じて総数を増減させることができる。このようにすれば遠距離送電線における事故発生率は減少するであろう。しかしながら、小型発電装置の設置費用並びに人口集中地域においてそれらの位置を特定することの困難性等のためにこのような解決策には多くの困難が伴う。さらに、この解決策は地域全体に大容量の電力を供給することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１目的は、多重電力供給構造にて制御式ＡＣ−ＤＣ変換装置を使用し、大都市のごとき地域送電網あるいは地方利用集積地に給電する階層式制御ＤＣ環状送電線またはその一部を提供することである。これによって、全部のＡＣ電線及び/又はＤＣ電線における電力潮流を同時的に制御しながら全給電負荷地に対して完全なる制御が可能な電力を供給する高度に安定したＡＣ−ＤＣ−ＡＣ給電網が提供される。
【０００６】
本発明の１実施例によれば、ＤＣ送電システムは地方ＡＣ送電網を周囲のＡＣ送電システムから隔離する。複数の地方ＡＣ利用地及びそれら複数の地方ＡＣ利用地で利用される分散給電装置を有した地方ＡＣ利用集積地が提供される。１つの遠方ＡＣ利用地が提供できよう。少なくとも１つの遠方発電所がＡＣ電力をＡＣ送電線を介して地方ＡＣ利用集積地及び/又は遠方ＡＣ利用地に供給し、複数のＤＣ利用地を有したＤＣ環状送電線またはその一部が少なくとも部分的に地方ＡＣ利用集積地と遠方発電所及び遠方利用地との間に介在する。ＤＣ環状送電線は遠方発電所から受領したＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地から隔離する。第１複数のＡＣ/ＤＣ変換装置は、遠方発電所からのＡＣ電力をＤＣ環状送電線を流れるＤＣ電力に変換するために地方ＡＣ利用集積地の外部でＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースし、このＤＣ電力をＤＣ環状送電線によりそれら複数のＤＣ利用地の少なくとも一部に供給する。第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置は、ＤＣ環状送電線からのＤＣ電力を地方ＡＣ利用地あるいは遠方利用地に振り向けられるＡＣ電力に変換するためにＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースする。地方ＡＣ利用集積地内の分散給電装置は、全地方ＡＣ利用地が遠方発電所から隔離されている状態で、ＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地に供給するために第２複数のＡＣ/ＤＣ変換装置を介してＤＣ環状送電線に電気的に接続されている。地方ＡＣ利用集積地の外部に存在する送電線は、全地方ＡＣ利用地がこの送電操作から隔離されている状態で、ＡＣ電力を全遠方利用地に供給するために第２複数ＡＣ/ＤＣ変換装置を介してＤＣ環状送電線に電気的に接続されている。
【０００７】
本発明の別実施例によれば、故障によるシステム障害の発生を防止し、完全システム破壊を防止するためにＤＣ環状送電線における故障現象を隔離するため、ＤＣ環状送電線の所定位置に複数の隔離ＤＣ−ＤＣ変換装置が配置される。
【０００８】
本発明の別実施例によれば、少なくとも１つの地方ＡＣ発電装置がＡＣ利用集積地とＤＣ環状送電線を介して電気的に接続される。
【０００９】
本発明の別実施例によれば、遠方発電所で発電されたＡＣ電力が、高圧（ＨＶ）あるいは超高圧（ＥＨＶ）で成る送電線群から選択された送電線により地方送電網に供給される。
【００１０】
本発明の別実施例によれば、制御されたＡＣ/ＤＣ変換装置は遠方発電所から提供される予定の電力をＤＣ環状送電線によって地方ＡＣ利用集積地から離れた市場に振り向ける。
【００１１】
本発明の別実施例によれば、システムは、ＤＣ環状送電線と電気的に通信する地方ＡＣ利用集積地内に位置する少なくとも１つのＤＣ電力源を含む。ＤＣ環状送電線はＤＣ電力源をＡＣ利用地から隔離し、制御されたＤＣ電力源から送電する。
【００１２】
本発明の別実施例によれば、複数の広範に分散されたＤＣ電力源はＤＣ環状送電線と電気通信する地方ＡＣ利用集積地内に位置する。ＤＣ環状送電線はＡＣ利用地からＤＣ電力源を隔離し、制御されたＤＣ電力源からの送電を提供する。
【００１３】
本発明の別実施例によれば、ＡＣ−ＤＣ変換装置は電圧源変換装置である。
【００１４】
本発明の別実施例によれば、複数の広範に分散されたＤＣ電力源は、ＤＣ環状送電線と電気的に通信するＡＣ利用集積地内に位置し、燃料電池、マイクロタービン、太陽光発電装置、蓄電池及びＤＣマイクログリッドで成る群から選択される。ＤＣ環状送電線はＤＣ電力源をＡＣ利用地から隔離し、制御されたＤＣ電源からの送電を提供する。
【００１５】
本発明の別実施例によれば、第２ＤＣ環状送電線は本システムと相互接続されており、バックアップ利用のために類似はするが連続的ではない経路を通る。
【００１６】
本発明の別実施例によれば、地方ＡＣ送電網を周囲のＡＣシステムから隔離し、複数のＡＣ利用地、それらＡＣ利用地に給電するＡＣ給電装置及び複数のＤＣ利用地を有する地方ＤＣ利用集積地と、複数のＤＣ利用地に給電するＤＣ給電装置を有する地方ＡＣ利用集積地を含む。少なくとも１つの遠方発電所はＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地に供給する。複数のＤＣ利用地を通過するＡＣ環状送電線は少なくとも部分的に地方ＡＣ及び地方ＤＣ利用集積地と遠方発電所との間に提供される。ＤＣ環状送電線は遠方発電所からのＡＣ電力を地方ＡＣ及び地方ＤＣ利用集積地から隔離する。第１の複数ＡＣ/ＤＣ変換装置は地方ＡＣ利用集積地の外部のＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースしており、発電所からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、ＡＣ/ＤＣ変換装置の１つで変換されたＤＣ電力をＤＣ環状送電線が通過する複数のＤＣ利用地の他の少なくとも一部に利用させる。第２の複数ＡＣ/ＤＣ変換装置はＤＣ環状送電線からのＤＣ電力をＡＣ利用地に送電するためにＡＣ電力に変換するように地方ＡＣ利用集積地内でＤＣ環状送電線と電気的にインターフェースする。地方ＡＣ利用集積地内のＡＣ給電装置は、ＡＣ電力を地方ＡＣ利用集積地に供給するため、第２の複数ＡＣ/ＤＣ変換装置を利用してＤＣ環状送電線に電気的に接続される。全地方利用地は遠方発電所から隔離される。地方ＤＣ利用集積地内のＤＣ分散給電装置は、ＤＣ電力をＤＣ環状送電線に供給するために第２の複数ＡＣ/ＤＣ変換機でＤＣ環状送電線に電気的に接続されている。
【００１７】
本発明の別実施例によれば、複数の幅広く分散されたＤＣ電力源はＤＣ送電網と電気的に通信する地方ＡＣ送電網内に位置する。ＤＣ環状送電線はＤＣ電力源をＡＣ利用地から隔離し、制御されたＤＣ電力源からの送電を提供する。
【００１８】
本発明の１実施例による地方ＡＣ送電網を周囲ＡＣシステムから隔離する方法は、複数のＡＣ利用地を備えたＡＣ利用集積地と、それら複数の地方ＡＣ利用集積地に給電する給電装置と、ＡＣ電力をその地方ＡＣ利用集積地に供給する少なくとも１つの遠方発電所とを有したシステムを含む。この方法は地方ＡＣ利用集積地と遠方発電所との間で複数のＤＣ利用地を通過するＤＣ環状送電線を少なくとも部分的に設置し、そのＤＣ環状送電線によって送電される遠方発電所からのＡＣ電力を、地方ＡＣ利用集積地から隔離するステップを含む。その発電所からのＡＣ電力はＤＣ電力に変換され、ＤＣ環状送電線を介して複数ＤＣ利用地の他の少なくとも一部によって利用される。
【００１９】
ＤＣ環状送電線からのＤＣ電力はＡＣ電力に変換され、そのＡＣ電力は地方ＡＣ利用集積地内に分配され、全地方ＡＣ利用地は遠方発電所から隔離される。
【００２０】
本発明の別実施例によれば、この方法は、このシステムに悪影響が及ばないようにＤＣ環状送電線の停電を隔離するために、ＤＣ環状送電線の所定位置に複数の隔離ＤＣ−ＤＣ変換装置を設置するステップを含む。
【００２１】
本発明の別実施例によれば、この方法はＤＣ環状送電線内でＡＣ利用集積地に少なくとも１つの地方ＡＣ発電装置を電気的に接続するステップを含む。
【００２２】
本発明の別実施例によれば、この方法は遠方発電所から供給される予定の電力をＤＣ環状送電線を介して地方ＡＣ利用集積地から離れた市場に振り向けるステップを含む。
【００２３】
本発明の別実施例によれば、この方法はＤＣ環状送電線と電気的に通信する地方ＡＣ送電網に少なくとも１つのＤＣ電力源を提供するステップを含む。
【００２４】
本発明の別実施例によれば、この方法はＤＣ環状送電線と電気的に通信する地方ＡＣ送電網内に複数の幅広く分布したＤＣ電力源を提供するステップを含む。
【００２５】
本発明の別実施例によれば、この方法はＤＣ環状送電線と電気的に通信する地方ＡＣ送電網内に複数で幅広く分布し、燃料電池、マイクロタービン、太陽光発電装置、蓄電池及びＤＣマイクログリッドで成る群から選択されるＤＣ電力源を提供するステップを含む。
【００２６】
本発明の別実施例によれば、この方法は、このシステムと相互接続され、バックアップのために類似してはいるが連続的ではない第２のＤＣ環状送電線を提供するステップを含む。
【００２７】
本発明の目的の一部は前述した。本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を利用した本発明の詳細な説明により明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、いくつかの高圧（ＨＶ）あるいは超高圧（ＥＨＶ）ＡＣ送電線２によって給電される地方ＡＣ利用集積地あるいは領域１を含む典型的なＡＣ送電網を図示する。遠方発電所３（原子力発電所、火力発電所、等々）は地方ＡＣ利用集積地で消費されるか、地方ＡＣ利用集積地を通ってさらに遠い市場４に送られる電気を発電する。近隣あるいは地方の発電所５も地方及び/又は遠方市場への電気を発電する。この地方及びさらに遠く広がるＡＣ送電網の電力潮流はオームの法則によって規制される。すなわち能動的に制御することができない。電力は最小抵抗通路に流れ、利用不充分及び/又は過利用状態の送電となる可能性を秘める。ＨＶまたはＥＨＶ給電装置の故障は地方ＡＣ送電網に影響を及ぼし、停電を引き起こす。電圧不安定または崩壊は遠方発電所から遠方利用地への送電網を介した非規制電力潮流によって地方ＡＣ送電網において発生する。
【００２９】
図２はＡＣ送電網１内を通過する利用地電力潮流を制御する問題に対する部分的解決策を図示する。この場合、地域送電網あるいは利用集積地は、利用地の近くに設置された小型ＡＣ発電装置により電力供給され、地方送電網に接続され、ＡＣ環状送電線（図示せず）のごとき統一形態で制御される。地方発電装置５は必要に応じて設置され、近隣利用地に給電する。その給電量は利用サイクルを通して上下する。外部ＡＣグリッドへの主たる接続は存在しない。よって、地方送電網を流れる予定または非予定電力潮流に関しては問題がない。
【００３０】
図３で示す本発明の好適実施例によるシステム１０は地方ＡＣ送電網（ＡＣ利用地及び発電装置）と外部ＡＣグリッドとの間にＤＣ環状送電線を設置することで地方ＡＣ送電網を周囲ＡＣシステムの残余部から完全に隔離する。システム１０は地方ＡＣ利用集積地または領域１１を含む。利用地は複数の高圧（ＨＶ）あるいは超高圧（ＥＨＶ）ＡＣ送電線１２を介して給電される。遠方発電所１３は地方ＡＣ利用集積地またはさらに遠方の市場１４で消費される電気を発電する。近隣または地方発電所１５も地方及び/又は遠方市場１４に電気を供給する。しかし、他のシステムとは異なり、地方であろうと遠方であろうと、全供給発電装置は利用地に直接的には接続されてはおらず、供給電気は高電力ＤＣ環状送電線１６を介してそれら利用地に到達しなければならない。ＤＣ環状送電線１６は部分的または全面的に標的利用領域１１を包囲する。標的利用領域１１とは、巨大な利用地を含むが、非制御電力潮流によって影響を受ける大都市あるいは利用集積地または大面積地域でもある。
【００３１】
地方領域に進入する各高圧ＡＣ線または超高圧ＡＣ線１２はＡＣ/ＤＣ変換装置１７を介してＤＣ環状送電線１６に接続される。ＡＣ/ＤＣ変換装置１７はＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ環状送電線１６で全ての他のＤＣ利用地あるいは消費者地にその電力を利用可能にする。好適なＡＣ/ＤＣ変換装置は電圧源コンバータ（ＶＳＣ）である。なぜなら、それを流通する電力の制御が容易だからである。地方ＡＣ送電網１１内で利用地に給電する全てのＡＣ副送電または給電装置はＡＣ/ＤＣ変換装置１７を介してＤＣ環状送電線１６に接続されている。このＡＣ/ＤＣ変換装置１７はＤＣ電力をＡＣ電力に戻す。このようにして全地方ＡＣ利用地は外部ＡＣシステムから完全に隔離される。
【００３２】
さらに、遠方発電所１３から遠方市場１４に送られる予定の電力は制御されたＶＳＣ１７を介してＤＣ環状送電線１６を横断しなければならない。これでシステム１１内の瞬間的電力需要に応じた全給電及び全利用地の完全制御が可能になる。これによって送電線の利用過剰あるいは利用不充分な状態が防止され、全ての利用地はその利用地に給電する送電線を除いて全送電線の事故に対して免疫性となる。ＤＣ環状送電線１６の停電は、環状送電線１６周囲の様々な場所に設置されたＤＣ−ＤＣ変換装置あるいはチョッパ１９を絶縁する手段によってシステム全体への拡大が阻止される。停電がＤＣ環状送電線１６に発生すると、ＤＣ−ＤＣ変換装置１９はＤＣ環状送電線１６の分割に利用され、停電区分を隔離する。好都合であればＤＣ−ＤＣ変換装置１９は環状送電線１６の電力潮流を積極的に制御するためにも使用できる。
【００３３】
図４はＤＣ送電システム１０のさらに詳細図である。システム１０は燃料電池及びマイクロタービン２１のごとき分散発電装置（ＤＧ）、太陽光発電装置２２のごとき分散再生エネルギー源、蓄電池２３のごときエネルギー保存装置及びＤＣマイクログリッド２４のごとき他種の地方発電装置並びに負荷地の一体化を提供する。これら技術の多くは在来出力としてＤＣ電力を発電する。ＡＣシステムに接続されると、これら技術はＤＣからＡＣへの変換を利用しなければならない。これら追加供給源は好適には直接的にＤＣ環状送電線１６に接続される。これにより必要に応じて、随従性不安定性または通常はこれら供給源と関係するグリッドとの不都合な相互作用を介在させずに利用可能なこれら供給源の配分が可能になる。
【００３４】
特に、本発明のシステムは領域送電網あるいは大都市等である地方利用集積地に給電する従来式高圧ＡＣ送電網に置換される。またはそれらを増強する。ＤＣ環状送電線１６またはその一部は、多重給電構造の階層的に制御されるＡＣ−ＤＣ変換装置１７を利用して領域１１との全電力交換を仲介する。この構造により利用地及び/又は給電の内部及び外部の計画あるいは非計画変更のために完全制御が可能な超安定送電網が提供される。領域１１を通る電力潮流制御は、どのＡＣ送電線がどの電力レベルで設置されるべきかに関して完全に実行可能である。
【００３５】
本発明は図２で想定された相互に制御されている小型の分散ＡＣ発電装置の設置をシミュレーションし、その領域での基幹電力の供給を許す。ＡＣ発電装置に関わる設置場所、燃料供給及び他の環境問題は介在しない。本発明はさらに、完全隔離されており、周囲のＡＣ送電網から保護されている同期ＡＣゾーンを発生させる。このＡＣゾーンは電力潮流あるいは安定性分析プログラムで単純モデル化できる。広範な領域の多重ゾーンは可能である。ゾーン間接続性は公知である多様な基幹電力送電システム（例えば、ＥＨＶＡＣ、ＨＶＤＣ、等）によって提供される。
【００３６】
本発明は、燃料電池や太陽光発電装置（ＰＶ）のごとき高品質分散発電（ＤＧ）源あるいは蓄電池やフライホイールのごときエネルギー保存装置も提供する。あるいはそれらの簡単な利用を促進させる。これら分散技術のほとんどがＡＣ電力ではなくてＤＣ電力を出力するため、それらの地方利用地への接続及び制御はＤＣ環状送電線１６を介して容易に達成できる。同様に、ＤＣマイクログリッド２４は本発明のＤＣ送電システムとの接続によって地方ＡＣシステムと容易に一体化できる。
【００３７】
類似してはいるが連続しない経路に従って、付随目的のため及び信頼性増強のために第２の同一ＤＣ環状送電線がオプションで提供される。階層状プログラムを備えた標準制御システムハードウェア並びにソフトウェアが利用される。
【００３８】
環状送電線１６を形成するＤＣ送電線または送電ケーブルは従来型の高アンパシティの
ＨＶＤＣ架空電線や地下ＤＣケーブルまたは高アンパシティの低圧ＤＣ超伝導ケーブルが利用できる。システム保全のためには地下ケーブルが好適である。高電力リード線及び大規模環状送電線（長ケーブル路）のためにはＤＣ超伝導ケーブルが理想的であろう。
【００３９】
ＡＣ−ＤＣ変換装置１７は電圧源コンバータ（ＶＳＣ）でよいが、同様な機能を有した他のトポロジーでもよい。システム管理は知られた方法を活用した階層式である。階層式制御システムはシステム全体の主幹制御、全給電制御、利用地給電、並びに電力需要管理を提供する。１好適実施例では制御は中央エネルギー配給センターで実行され、遠方ＡＣ送電線から必要に応じて電力を受領し、制御する。あるいは、必要に応じて利用集積地内の利用地に制御電力を提供する。あるいは電力が領域に給電されるとき利用集積地内外の電力潮流を管理する。別好適実施例においては、１電力変換所が主体となり、全ての他の変換所は従属的であろう。この場合、主体の変換所が作動ＤＣ電圧を確立し、他の変換所は現行制御モードで作動しよう。標準通信システムが複数の変換所間で利用される。それぞれのＡＣ/ＤＣ変換装置１７のコントローラには地方制御システム及びフィルタが備えられ、互いに悪影響を及ぼすことなく、配電センターあるいは主体変換所のごとき階層式制御システムからの信号のみに反応する。
【００４０】
以上、ＤＣ送電システムを利用するＡＣ送電システムの活用性、信頼性及び電力潮流制御性を改善する方法並びに装置を解説した。本発明の様々な詳細は本発明の範囲内で適宜変更できる。前出の本発明好適実施例及び最良態様は本発明の説明のみを目的としており、本発明の制限は意図されない。本発明の範囲は「請求の範囲」によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は典型的なＡＣ送電網の概略図である。
【図２】図２はＡＣ送電網内の利用地電流を制御する問題に対する部分的解決法を示す概略図である。
【図３】図３は本発明の１実施例によるシステムの概略図であり、地方ＡＣ送電網（利用地及び発電装置）と外部ＡＣグリッドの間にＤＣ環状送電線を設置することで、このシステムがいかにして地方ＡＣ送電網を残りの周囲ＡＣシステムから隔離するかを図示する。
【図４】図４は本発明の１実施例によるシステムが他のタイプの地方発電装置と利用地の一体化をいかにして提供するかを概略的に図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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