(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流線路に流れる直流電流を遮断する遮断部を有する直流遮断器であって、
互いに直列に接続されているコンデンサ、リアクトルおよびスイッチを有する共振回路と、
各々が複数の非直線抵抗素子の積層体を含む複数のコラムを有し、前記コンデンサに並列に接続されている避雷器と、
前記遮断部と前記スイッチとの各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部と、
前記複数のコラムの各々における異常の有無を監視する監視部と、
前記複数のコラムのうちの少なくとも一部のコラムに異常がある場合に前記動作処理部の制御による前記遮断部および前記スイッチの動作をロックし、異常が解消された後に前記動作のロックを解除するロック処理部と、を備えることを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
前記監視部は、前記複数のコラムの各々の温度を検出した結果に基づいて、前記複数のコラムの各々における異常の有無を監視することを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項３】
前記監視部は、前記複数のコラムのうち、許容温度を超える温度上昇があった一部のコラムに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項２に記載の直流遮断器。
【請求項４】
異常が生じた前記一部のコラムを、前記複数のコラムのうち前記一部のコラム以外のコラムから切り離すための機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の直流遮断器。
【請求項５】
前記ロック処理部は、前記複数のコラムのうち切り離された前記一部のコラム以外の各コラムの温度が、動作再開のための基準としてあらかじめ設定された基準温度にまで低下した場合に、前記遮断部および前記スイッチの動作のロックを解除することを特徴とする請求項４に記載の直流遮断器。
【請求項６】
前記監視部は、前記複数のコラムの全体の温度が動作中断のための基準としてあらかじめ設定された第１の基準温度にまで上昇した場合に、前記複数のコラムの全体に異常があると判定することを特徴とする請求項２に記載の直流遮断器。
【請求項７】
前記ロック処理部は、前記複数のコラムの各々の温度が、動作再開のための基準としてあらかじめ設定された第２の基準温度にまで低下した場合に、前記遮断部および前記スイッチの動作のロックを解除することを特徴とする請求項６に記載の直流遮断器。
【請求項８】
直流線路に流れる直流電流を遮断する遮断部を有する直流遮断器であって、
互いに直列に接続されているコンデンサ、リアクトルおよびスイッチを有する共振回路と、
各々が複数の非直線抵抗素子の積層体を含む複数のコラムを有し、前記コンデンサに並列に接続されている避雷器と、
前記遮断部と前記スイッチとの各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部と、
前記複数のコラムの各々における異常の有無を監視する監視部と、
前記複数のコラムのうちの少なくとも一部のコラムに異常がある場合に、前記動作処理部の制御による前記遮断部および前記スイッチの動作をロックするロック処理部と、
異常が生じた前記一部のコラムを、前記複数のコラムのうち前記一部のコラム以外のコラムから切り離すための機構と、を備えることを特徴とする直流遮断器。
【請求項９】
直流線路に流れる直流電流を遮断する遮断部を有する直流遮断器であって、
互いに直列に接続されているコンデンサ、リアクトルおよびスイッチを有する共振回路と、
各々が複数の非直線抵抗素子の積層体を含む複数のコラムを有し、前記コンデンサに並列に接続されている避雷器と、
前記遮断部と前記スイッチとの各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部と、
前記複数のコラムの各々における異常の有無を監視する監視部と、
前記複数のコラムのうちの少なくとも一部のコラムに異常がある場合に、前記動作処理部の制御による前記遮断部および前記スイッチの動作をロックするロック処理部と、を備え、
前記監視部は、前記複数のコラムの各々の温度を検出した結果に基づいて前記複数のコラムの各々における異常の有無を監視し、前記複数のコラムの全体の温度が動作中断のための基準としてあらかじめ設定された第１の基準温度にまで上昇した場合に、前記複数のコラムの全体に異常があると判定することを特徴とする直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、避雷器を備える直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流遮断器は、直流電流に振動電流を重畳することによって電流零点を形成して、電流零点において直流電流を遮断する。直流遮断器としては、コンデンサおよびリアクトルを有する共振回路を備え、コンデンサの放電によって生じた共振電流を直流電流に重畳することによって消弧を行う強制消弧方式の直流遮断器が知られている。【０００３】
特許文献１には、直流電流を遮断する際におけるコンデンサの過電圧を抑制するための避雷器を備える直流遮断器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１６３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高電圧直流（High  Voltage  Direct  Current：ＨＶＤＣ）送電のための電力系統に設けられる直流遮断器では、避雷器が処理するエネルギーがＭＪオーダーに達する場合があることから、直流遮断器には、互いに並列に接続された複数のコラムを有する避雷器が使用される。複数のコラムの各々は、複数の非直線抵抗素子の積層体である。避雷器は、各コラムの少なくとも一部に異常が生じた場合に、異常が生じたコラムが高温になることによって、正常なエネルギー処理が困難な状態である故障に至ることがある。特許文献１に開示されている従来の直流遮断器では、避雷器の故障を未然に防止することができないという問題があった。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、避雷器の故障を未然に防止可能とする直流遮断器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる直流遮断器は、直流線路に流れる直流電流を遮断する遮断部を有する。本開示にかかる直流遮断器は、互いに直列に接続されているコンデンサ、リアクトルおよびスイッチを有する共振回路と、各々が複数の非直線抵抗素子の積層体を含む複数のコラムを有し、コンデンサに並列に接続されている避雷器と、遮断部とスイッチとの各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部と、複数のコラムの各々における異常の有無を監視する監視部と、複数のコラムのうちの少なくとも一部のコラムに異常がある場合に動作処理部の制御による遮断部およびスイッチの動作をロックし、異常が解消された後に動作のロックを解除するロック処理部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示にかかる直流遮断器は、避雷器の故障を未然に防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかる直流遮断器の構成を示す図
【図２】実施の形態１にかかる直流遮断器が有する避雷器の側面図
【図３】実施の形態１にかかる直流遮断器が有する避雷器の上面図
【図４】図２および図３に示す避雷器を構成するコラムの概略構成を示す図
【図５】図２および図３に示す避雷器によるエネルギーの処理について説明するための図
【図６】実施の形態１にかかる直流遮断器が有する制御回路を示すブロック図
【図７】図２および図３に示す避雷器を構成する複数のコラムの一部に異常が生じた場合における直流遮断器の動作について説明するための図
【図８】実施の形態１にかかる直流遮断器の動作手順を示すフローチャート
【図９】実施の形態２にかかる直流遮断器による動作について説明するための図
【図１０】実施の形態２にかかる直流遮断器の動作手順を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１または２にかかる直流遮断器が有する制御回路のハードウェア構成の例を示す第１の図
【図１２】実施の形態１または２にかかる直流遮断器が有する制御回路のハードウェア構成の例を示す第２の図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施の形態にかかる直流遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる直流遮断器の構成を示す図である。実施の形態１にかかる直流遮断器１は、機械部品より構成される機械式の直流遮断器（Direct  Current  Circuit  Breaker：ＤＣＣＢ）である。直流遮断器１は、電力系統の直流線路２に設けられている。実施の形態１において、電力系統は、ＨＶＤＣ送電を行う電力系統である。直流遮断器１は、直流線路２における短絡あるいは地絡といった事故の発生時に直流電流を遮断することによって、電力系統を保護する。直流遮断器１は、直流線路２を流れる直流電流に振動電流を重畳させることによって形成された電流零点において、直流電流を遮断する。
【００１２】
直流遮断器１は、直流線路２に設けられている遮断部３と、共振回路を構成するコンデンサ４、リアクトル５および高速スイッチ６と、ＤＣＣＢの耐電圧仕様に基づいた電圧レベルまでに過電圧を抑制するための避雷器７と、直流遮断器１の全体を制御する制御回路８とを有する。コンデンサ４と、リアクトル５と、高速スイッチ６とは、互いに直列に接続されている。コンデンサ４と、リアクトル５と、高速スイッチ６とは、遮断部３と並列に接続されている。避雷器７は、コンデンサ４および高速スイッチ６と並列に接続されている。
【００１３】
遮断部３は、振動電流と直流電流とが互いに打ち消し合うことによって形成される上述の電流零点において、直流電流を遮断する。すなわち、遮断部３は、強制消弧方式によって直流電流を遮断する。遮断部３は、電流の高速な遮断が可能な遮断器であって、例えば真空遮断器（Vacuum  Circuit  Breaker：ＶＣＢ）である。コンデンサ４とリアクトル５とは、コンデンサ４の放電により振動電流を生成する。高速スイッチ６は、電流零点の形成のための投入を行うスイッチである。
【００１４】
直流線路２には、事故の発生時に流れる直流電流である事故電流を検出する変流器９が設けられている。変流器９は、事故電流の検出結果を制御回路８へ出力する。なお、事故電流を検出する機器は、変流器９以外の機器であっても良い。制御回路８は、遮断部３と高速スイッチ６との各々へ、開動作のための指令と閉動作のための指令とを出力する。制御回路８は、直流遮断器１の外部の装置である制御盤へ、直流遮断器１の状況を示す信号を送る。制御盤の図示は省略する。制御回路８からの信号の送信先は、制御盤以外の装置であっても良い。
【００１５】
電力系統が定常状態である定常時において、遮断部３は閉状態とされ、かつ、高速スイッチ６は開状態とされる。コンデンサ４は、定常時における直流電圧、または外部電源などによって充電される。事故発生時には、遮断部３が開動作を行うとともに、高速スイッチ６が閉動作を行う。高速スイッチ６が閉状態となることによって、高速スイッチ６、コンデンサ４、リアクトル５および遮断部３を含むループにコンデンサ４からの電荷が放出される。コンデンサ４から電荷が放出されることによって、コンデンサ４からリアクトル５と遮断部３と高速スイッチ６とを通過する振動電流が流れる。これにより、直流遮断器１は、遮断部３において、事故電流である直流電流の向きとは逆向きの振動電流を事故電流に重畳させる。事故電流への振動電流の重畳によって電流零点が形成されたときに、開動作中の遮断部３におけるアークの消弧が完了する。避雷器７は、遮断部３によるアークの消弧後に発生する過電圧を抑制する。
【００１６】
次に、避雷器７の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる直流遮断器が有する避雷器の側面図である。図３は、実施の形態１にかかる直流遮断器が有する避雷器の上面図である。避雷器７は、水平方向においてアレイ状に並べられた複数のコラム２０を有する。図３に示す例では、避雷器７は１２個のコラム２０を有する。避雷器７を構成するコラム２０の数は任意とする。複数のコラム２０の各々は、互いに並列に接続されている。
【００１７】
上板２１には、複数のコラム２０の各々の上端が取り付けられている。下板２２には、複数のコラム２０の各々の下端が取り付けられている。上板２１および下板２２に取り付けられている状態の複数のコラム２０は、支持体２３によって支持されている。支持体２３によって支持されている複数のコラム２０の下方には、上板２１および下板２２から切り離されたコラム２０を収容可能な空間が確保されている。
【００１８】
図４は、図２および図３に示す避雷器を構成するコラムの概略構成を示す図である。コラム２０は、複数の非直線抵抗素子２４の積層体と、積層体が収容される容器２５と、積層体の上端に接続された課電側の電極２６と、積層体の下端に接続された接地側の電極２７とを有する。非直線抵抗素子２４は、酸化亜鉛を主成分とする焼結体である。積層体を構成する複数の非直線抵抗素子２４は、互いに直列に接続されている。容器２５は、絶縁材料からなる容器であって、磁器碍管またはポリマー碍管である。なお、図４には、コラム２０のうち複数の非直線抵抗素子２４の各々を通る断面を示している。
【００１９】
図５は、図２および図３に示す避雷器によるエネルギーの処理について説明するための図である。電流ＩＣＢは、遮断部３に流れる電流である。電圧ＶＣＢは、遮断部３に印加される電圧である。エネルギーＥは、避雷器７によって処理されるエネルギーである。図５には、事故発生後における電流ＩＣＢ、電圧ＶＣＢ、およびエネルギーＥの各変化をグラフによって表している。電流ＩＣＢのグラフにおいて、遮断部３を閉じた状態と仮定した場合における電流波形を破線によって示している。かかる電流波形は、直流電流と共振電流との合成による電流波形である。
【００２０】
時刻ｔ１において事故が発生してから、定常時の電流よりも大きい事故電流が直流線路２に流れることによって、電流ＩＣＢは増加する。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間の任意の時刻において、遮断部３は開動作を行う。また、時刻ｔ２において、高速スイッチ６は閉動作を行う。高速スイッチ６が閉状態となることによって共振回路に生じた振動電流を事故電流に重畳させることによって、直流遮断器１は電流零点を形成させる。これにより、直流遮断器１は、強制的に事故電流を遮断する。
【００２１】
強制的に事故電流を遮断することによって、系統には、Ｌをインダクタンス、Ｉを電流として、１／２×ＬＩ２と表される電磁エネルギーが残留する。避雷器７は、ある電圧値にまで電圧ＶＣＢが上昇した時刻ｔ３からエネルギーの処理を開始する。時刻ｔ３から時刻ｔ４において避雷器７がエネルギーを処理することによって、避雷器７は、電圧ＶＣＢの上昇を抑制させる。
【００２２】
避雷器７は、エネルギーを処理する期間において各コラム２０へ均一に電流が流れるように設計される。しかしながら、コラム２０に固有のインピーダンスといった特性の違いによって、各コラム２０に流れる電流にはばらつきが生じることがある。避雷器７を構成するコラム２０の数が多くなるほど、複数のコラム２０において、流れる電流の大きさが他のコラム２０とは異なるコラム２０が含まれる可能性が高くなる。このため、コラム２０の数が多くなるほど、各コラム２０に流れる電流のばらつきが大きくなる確率が高くなる。
【００２３】
複数のコラム２０の各々に流れる電流が不均一になると、流れる電流が大きいコラム２０における温度は、他のコラム２０における温度よりも上昇する。一部のコラム２０に電流が集中する状態が継続されると、コラム２０の温度が許容温度を超える異常によって、避雷器７は故障に至ることがある。ここで、許容温度とは、正常にエネルギーを処理する状態をコラム２０が維持することができる温度の最大値とする。
【００２４】
実施の形態１では、直流遮断器１は、複数のコラム２０の各々における温度を計測することによって、複数のコラム２０の各々における異常を監視する。直流遮断器１は、複数のコラム２０のうち一部のコラム２０に異常が生じた場合に、遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックすることによって、直流遮断器１の運用を停止する。また、直流遮断器１は、異常が生じたコラム２０を他のコラム２０から物理的に切り離す。これにより、直流遮断器１は、複数のコラム２０のうちの一部のコラム２０に異常が生じた場合における避雷器７の故障を未然に防止する。
【００２５】
図６は、実施の形態１にかかる直流遮断器が有する制御回路を示すブロック図である。図６には、制御回路８の構成要素と、制御回路８に接続されている構成要素とを示している。直流遮断器１は、避雷器７に設けられている各コラム２０の温度を検出する検出器１０と、切り離し機構１５とを有する。切り離し機構１５は、異常が生じた一部のコラム２０を他のコラム２０から切り離すための機構である。なお、図１では、検出器１０と切り離し機構１５との図示を省略している。
【００２６】
検出器１０は、例えば、複数のコラム２０の各々に取り付けられる接触型の温度センサを有する。温度センサは、容器２５に取り付けられる。検出器１０は、放射温度計または赤外線サーモグラフィといった非接触型の温度センサであっても良い。
【００２７】
制御回路８は、遮断部３と高速スイッチ６との各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部１１と、複数のコラム２０の各々における異常の有無を監視する監視部１２と、複数のコラム２０のうちの少なくとも一部のコラム２０に異常が生じた場合に、動作処理部１１の制御による遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックするロック処理部１３とを有する。実施の形態１において、監視部１２は、複数のコラム２０のうち、許容温度を超える温度上昇があった一部のコラム２０について異常が生じたと判定する。また、制御回路８は、直流遮断器１の外部の装置との通信を行う通信部１４を有する。
【００２８】
変流器９による事故電流の検出結果は、動作処理部１１へ入力される。事故電流の判断基準である閾値を超える電流が変流器９において検出された場合に、動作処理部１１は、開動作のための指令を遮断部３へ出力するとともに、閉動作のための指令を高速スイッチ６へ出力する。動作処理部１１は、遮断のための動作を行ったことの通知を通信部１４へ指示する。通信部１４は、直流遮断器１が遮断のための動作を行ったことを示す信号を、制御盤へ送信する。
【００２９】
検出器１０による温度の検出結果は、監視部１２へ入力される。監視部１２は、各コラム２０についての温度の検出結果を基に、温度があらかじめ設定された許容温度を超えたコラム２０が複数のコラム２０の中にあるか否かを判断する。監視部１２は、温度が許容温度を超えたコラム２０があった場合に、当該コラム２０において異常が生じたと判定する。監視部１２は、異常を生じたコラム２０があると判定した場合に、異常を生じたことを示す判定結果とともに、異常を生じたコラム２０を示す情報をロック処理部１３へ出力する。
【００３０】
ロック処理部１３は、異常が生じたことを示す判定結果が監視部１２から入力されると、遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックするための指令を動作処理部１１へ出力する。動作処理部１１は、ロック処理部１３からの指令に従って、遮断部３および高速スイッチ６の制御を停止する。直流遮断器１は、ロック処理部１３によるロックが解除されるまでの間、遮断部３を閉状態にて維持するとともに高速スイッチ６を開状態にて維持することによって、遮断のための動作をロックする。ロック処理部１３は、直流遮断器１が遮断のための動作をロックしたことの通知を通信部１４へ指示する。通信部１４は、直流遮断器１が遮断のための動作をロックしたことを示す信号を制御盤へ送信する。直流遮断器１が遮断のための動作をロックしている間、電力系統は当該直流遮断器１以外の保護手段によって保護される。
【００３１】
ロック処理部１３は、異常を生じたコラム２０を示す情報を切り離し機構１５へ出力する。切り離し機構１５は、ロック処理部１３からの情報に基づいて、異常が生じたコラム２０を他のコラム２０から切り離す。
【００３２】
図７は、図２および図３に示す避雷器を構成する複数のコラムの一部に異常が生じた場合における直流遮断器の動作について説明するための図である。図７に示す例では、複数のコラム２０のうちの１つであるコラム２０ａに異常が生じたとする。
【００３３】
切り離し機構１５は、異常を生じたコラム２０ａについて、上板２１からコラム２０ａの上端を取り外すとともに、下板２２からコラム２０ａの下端を取り外す。上板２１および下板２２からコラム２０ａが取り外されることによって、コラム２０ａは重力によって下方へ落下する。異常が生じたコラム２０ａは、下方へ落下することによって、他のコラム２０から物理的に切り離される。コラム２０ａは、他のコラム２０から物理的に切り離されることによって、他のコラム２０とは電気的に絶縁される。なお、切り離し機構１５によりコラム２０ａを他のコラム２０から切り離す方法は、実施の形態１にて説明するものに限られない。切り離し機構１５は、コラム２０ａを落下させる以外の方法によって、コラム２０ａを他のコラム２０から切り離しても良い。
【００３４】
監視部１２は、切り離されたコラム２０ａ以外の各コラム２０について、温度の検出結果の取得を継続する。監視部１２は、複数のコラム２０のうちコラム２０ａ以外の各コラム２０の温度が基準温度にまで低下したか否かを判定する。基準温度は、直流遮断器１による動作再開のための基準としてあらかじめ設定された温度とする。ロック処理部１３は、各コラム２０の温度が基準温度にまで低下した場合に、遮断部３および高速スイッチ６の動作のロックを解除する。
【００３５】
コラム２０ａが他のコラム２０から切り離された後、コラム２０ａは、作業者によって回収される。避雷器７には、異常を生じたコラム２０ａの代わりである新たなコラム２０が作業者によって補充される。なお、直流遮断器１は、新たなコラム２０を補充するための機構を備えていても良い。この場合、新たなコラム２０は、作業者によらず、当該機構によって自動的に補充される。ロック処理部１３は、各コラム２０の温度が基準温度にまで低下したことが確認されるとともに、コラム２０が補充された後に、ロックを解除しても良い。ロック処理部１３は、各コラム２０の温度が基準温度にまで低下したことが確認されたことによって、コラム２０が補充されたか否かに関わらずロックを解除しても良い。
【００３６】
図８は、実施の形態１にかかる直流遮断器の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、検出器１０は、避雷器７を構成する各コラム２０の温度を測定する。ステップＳ２において、監視部１２は、温度が許容温度を超えたコラム２０があるか否かを判断する。温度が許容温度を超えたコラム２０が無い場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、直流遮断器１は、手順をステップＳ１に戻す。
【００３７】
温度が許容温度を超えたコラム２０がある場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、ステップＳ３において、ロック処理部１３は、動作処理部１１の制御による遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックする。すなわち、ロック処理部１３は、直流遮断器１による遮断のための動作をロックする。ステップＳ４において、切り離し機構１５は、異常を生じたコラム２０を切り離す。
【００３８】
ステップＳ５において、監視部１２は、異常を生じたコラム２０以外の各コラム２０の温度は基準温度以下であるか否かを判断する。各コラム２０の温度が基準温度以下ではない場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、直流遮断器１は、手順をステップＳ５に戻す。各コラム２０の温度が基準温度以下である場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、ステップＳ６において、ロック処理部１３は、直流遮断器１による遮断のための動作のロックを解除する。これにより、直流遮断器１は、図８に示す手順による動作を終了する。
【００３９】
なお、監視部１２は、検出器１０によって検出される温度に基づいて異常の有無を監視するものに限られない。監視部１２は、複数のコラム２０の各々に流れる電流の検出結果に基づいて異常の有無を監視しても良い。この場合、検出器１０としては、複数のコラム２０の各々に流れる電流を検出する電流計が使用される。監視部１２は、各コラム２０について、コラム２０に流れる電流と他のコラム２０に流れる電流との差分を算出する。監視部１２は、算出された差分があらかじめ設定された閾値よりも大きいコラム２０について、電流が集中する異常が生じたと判定する。
【００４０】
実施の形態１にかかる直流遮断器１は、機械式の直流遮断器に限られない。直流遮断器１は、機械部品と半導体部品を組み合わせて構成されるハイブリッド式の直流遮断器であっても良い。
【００４１】
実施の形態１によると、直流遮断器１は、複数のコラム２０の各々における異常の有無を監視する監視部１２と、動作処理部１１の制御による遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックするロック処理部１３とを有する。監視部１２は、複数のコラム２０のうち、許容温度を超える温度上昇があった一部のコラム２０に異常が生じたと判定する。直流遮断器１は、一部のコラム２０において、電流が集中することによって許容温度を超える温度上昇があった場合に、遮断のための動作をロックすることによって、避雷器７の故障を未然に防止する。これにより、直流遮断器１は、避雷器７の故障を未然に防止することができるという効果を奏する。
【００４２】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２にかかる直流遮断器による動作について説明するための図である。実施の形態２にかかる直流遮断器１は、実施の形態１にかかる直流遮断器１と同様の構成を有する。実施の形態２にかかる直流遮断器１は、避雷器７を構成する複数のコラム２０の全体の温度が上昇する異常があった場合に、遮断のための動作をロックする。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００４３】
直流遮断器１では、複数のコラム２０の各々に均一に電流が流れる場合に、複数のコラム２０の全体の温度が均一に上昇することがある。避雷器７において想定される処理エネルギーに対し、避雷器７において互いに並列に接続させるコラム２０の数を多くするほど、多くのコラム２０に電流が流れることによって複数のコラム２０の全体の温度の上昇を抑えることが可能となる。ただし、想定される処理エネルギーに対して必要な数よりもコラム２０の数を多くすることによって複数のコラム２０の全体の温度の上昇を抑え得る一方、避雷器７に設けられるコラム２０の数が多くなることによって避雷器７が大型化することとなる。実施の形態２では、直流遮断器１は、複数のコラム２０の全体の温度が上昇した場合に、遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックすることによって、直流遮断器１の運用を停止する。これにより、直流遮断器１は、複数のコラム２０の全体の温度が上昇することによる避雷器７の故障を未然に防止する。また、直流遮断器１は、想定される処理エネルギーに対して必要な数よりもコラム２０の数を多くしなくても良い。
【００４４】
監視部１２は、各コラム２０についての温度の検出結果を基に、複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度にまで上昇したか否かを判断する。第１の基準温度は、直流遮断器１の動作中断のための基準としてあらかじめ設定された温度であって、上記の許容温度よりも低い温度とする。監視部１２は、複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度を超えた場合に、複数のコラム２０全体の温度が上昇する異常が生じたと判定する。すなわち、監視部１２は、複数のコラム２０の全体に異常があると判定する。監視部１２は、当該判定結果をロック処理部１３へ出力する。
【００４５】
ロック処理部１３は、複数のコラム２０の全体に異常が生じたことを示す判定結果が監視部１２から入力されると、遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックするための指令を動作処理部１１へ出力する。動作処理部１１は、ロック処理部１３からの指令に従って、遮断部３および高速スイッチ６の制御を停止する。直流遮断器１は、ロック処理部１３によるロックが解除されるまでの間、遮断部３を閉状態にて維持するとともに高速スイッチ６を開状態にて維持することによって、遮断のための動作をロックする。ロック処理部１３は、直流遮断器１が遮断のための動作をロックしたことの通知を通信部１４へ指示する。通信部１４は、直流遮断器１が遮断のための動作をロックしたことを示す信号を制御盤へ送信する。直流遮断器１が遮断のための動作をロックしている間、電力系統は当該直流遮断器１以外の保護手段によって保護される。
【００４６】
実施の形態２では、直流遮断器１は、コラム２０の切り離しを行わず、複数のコラム２０の全体が低下するまで待機する。監視部１２は、複数のコラム２０の各々について、温度の検出結果の取得を継続する。監視部１２は、複数のコラム２０の各々の温度が第２の基準温度にまで低下したか否かを判定する。第２の基準温度は、直流遮断器１による動作再開のための基準としてあらかじめ設定された温度とする。第２の基準温度は、実施の形態１における基準温度と同じである。ロック処理部１３は、各コラム２０の温度が第２の基準温度にまで低下した場合に、遮断部３および高速スイッチ６の動作のロックを解除する。
【００４７】
図１０は、実施の形態２にかかる直流遮断器の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、検出器１０は、避雷器７を構成する各コラム２０の温度を測定する。ステップＳ１２において、監視部１２は、複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度を超えたか否かを判断する。複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度を超えていない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、直流遮断器１は、手順をステップＳ１１に戻す。
【００４８】
複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度を超えた場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ１３において、ロック処理部１３は、動作処理部１１の制御による遮断部３および高速スイッチ６の動作をロックする。すなわち、ロック処理部１３は、直流遮断器１による遮断のための動作をロックする。
【００４９】
ステップＳ１４において、監視部１２は、複数のコラム２０の各々の温度が第２の基準温度以下であるか否かを判断する。複数のコラム２０の各々の温度が第２の基準温度以下ではない場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、直流遮断器１は、手順をステップＳ１４に戻す。複数のコラム２０の各々の温度が第２の基準温度以下である場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において、ロック処理部１３は、直流遮断器１による遮断のための動作のロックを解除する。これにより、直流遮断器１は、図１０に示す手順による動作を終了する。
【００５０】
実施の形態２にかかる直流遮断器１は、複数のコラム２０のうちの一部に異常があった場合に、実施の形態１と同様の動作も行っても良い。また、実施の形態２にかかる直流遮断器１は、実施の形態１と同様の動作を行わない場合は、切り離し機構１５が省略されても良い。実施の形態２にかかる直流遮断器１は、機械式の直流遮断器と、ハイブリッド式の直流遮断器とのどちらであっても良い。
【００５１】
実施の形態２によると、直流遮断器１は、複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度にまで上昇した場合に、複数のコラム２０の全体に異常があると判定する。直流遮断器１は、直流遮断器１が遮断動作を連続して行うことによって複数のコラム２０の全体の温度が第１の基準温度よりも上昇した場合に、遮断のための動作をロックすることができる。これにより、直流遮断器１は、複数のコラム２０の全体の温度が上昇することによる避雷器７の故障を未然に防止することができる。また、直流遮断器１は、想定される処理エネルギーに対してコラム２０の数を多くする必要が無いため、避雷器７の大型化を抑制できる。
【００５２】
次に、実施の形態１および２にかかる直流遮断器１が有する制御回路８のハードウェア構成について説明する。制御回路８の機能は、処理回路を使用して実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサである。処理回路は、直流遮断器１に搭載される専用のハードウェアであっても良い。
【００５３】
図１１は、実施の形態１または２にかかる直流遮断器が有する制御回路のハードウェア構成の例を示す第１の図である。図１１には、プログラムを実行するハードウェアを用いることによって制御回路８の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。プロセッサ３１とメモリ３２とインタフェース３３とは、バスを介して相互に接続されている。
【００５４】
プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）である。動作処理部１１と、監視部１２と、ロック処理部１３との各機能は、プロセッサ３１と、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、内蔵メモリであるメモリ３２に格納される。メモリ３２は、不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであって、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）である。
【００５５】
インタフェース３３は、信号の入力と信号の出力とを担う。通信部１４は、インタフェース３３を使用して実現される。また、インタフェース３３は、遮断部３と高速スイッチ６との各々へ指令を出力する。インタフェース３３には、変流器９による直流電流の検出結果を示す信号が入力される。
【００５６】
図１２は、実施の形態１または２にかかる直流遮断器が有する制御回路のハードウェア構成の例を示す第２の図である。図１２には、専用のハードウェアを使用することによって制御回路８の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。制御回路８は、各種処理を実行する処理回路３４と、図１１と同様のインタフェース３３とを備える。処理回路３４とインタフェース３３とは、バスを介して相互に接続されている。
【００５７】
専用のハードウェアである処理回路３４は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）、又はこれらの組み合わせである。制御回路８の機能は、処理回路３４を用いて実現される。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  直流遮断器、２  直流線路、３  遮断部、４  コンデンサ、５  リアクトル、６  高速スイッチ、７  避雷器、８  制御回路、９  変流器、１０  検出器、１１  動作処理部、１２  監視部、１３  ロック処理部、１４  通信部、１５  切り離し機構、２０，２０ａ  コラム、２１  上板、２２  下板、２３  支持体、２４  非直線抵抗素子、２５  容器、２６，２７  電極、３１  プロセッサ、３２  メモリ、３３  インタフェース、３４  処理回路。
【要約】
直流遮断器は、直流線路に流れる直流電流を遮断する遮断部を有する。直流遮断器は、互いに直列に接続されているコンデンサ、リアクトルおよびスイッチを有する共振回路と、各々が複数の非直線抵抗素子の積層体を含む複数のコラムを有し、コンデンサに並列に接続されている避雷器と、遮断部とスイッチとの各々による開動作と閉動作とを制御する動作処理部（１１）と、複数のコラムの各々における異常の有無を監視する監視部（１２）と、複数のコラムのうちの少なくとも一部のコラムに異常がある場合に、動作処理部（１１）の制御による遮断部およびスイッチの動作をロックするロック処理部（１３）と、を備える。【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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