(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、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第１遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第１遮断器を制御する第１遮断器制御部と、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合であっても前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第１遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記交流系統を停電状態から復旧する場合に、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧を定電圧制御で出力するように前記１以上のスイッチング素子をスイッチングさせることにより前記電力変換器を電圧源として動作させる、電力制御システム。
【請求項２】
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、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第１遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第１遮断器を制御する第１遮断器制御部と、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合には前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第１遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記１以上のスイッチング素子を動作させ、
前記電力変換器は、前記第１母線と前記電力変換器との間に流れる電流を制限するための制限回路に接続されており、
前記制限回路は、制限抵抗と、前記制限抵抗に並列接続された開閉器とを含み、
前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記開閉器を開放する開閉器制御部をさらに備える、電力制御システム。
【請求項３】
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、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第１遮断器と、
前記送電線の電気量に基づいて、前記第１遮断器を制御する第１遮断器制御部と、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記送電線に事故が発生している場合には前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく前記第１遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記１以上のスイッチング素子を動作させ、
前記第１母線と前記電力変換器との間に設けられた変圧器のタップ位置を切り替えるための切替制御を実行するタップ制御部をさらに備え、
前記タップ制御部は、前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記変圧器から前記第１母線に出力される電圧が最も低い電圧値となるようなタップ位置に切り換える、電力制御システム。
【請求項４】
前記第１遮断器制御部は、
前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させた後、前記第１遮断器を投入し、
前記第１遮断器の投入後に、前記送電線の電気量を用いた保護演算により前記送電線での事故を検出した場合、前記第１遮断器を開放して投入ロックする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記第１母線と前記電力変換器との間に設けられた第２遮断器を制御する第２遮断器制御部をさらに備え、
前記第２遮断器制御部は、前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させた後であって、かつ前記第１遮断器が投入される前に、前記第２遮断器を投入する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項６】
前記第１アームおよび前記第２アームの各々は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含み、
各前記サブモジュールは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に並列接続されるダイオードおよびコンデンサとを有する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項７】
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を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、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、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合であっても前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記交流系統を停電状態から復旧する場合に、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧を定電圧制御で出力するように前記１以上のスイッチング素子をスイッチングさせることにより前記電力変換器を電圧源として動作させる、制御装置。
【請求項８】
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を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、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、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合には前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記１以上のスイッチング素子を動作させ、
前記電力変換器は、前記第１母線と前記電力変換器との間に流れる電流を制限するための制限回路に接続されており、
前記制限回路は、制限抵抗と、前記制限抵抗に並列接続された開閉器とを含み、
前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記開閉器を開放する開閉器制御部をさらに備える、制御装置。
【請求項９】
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を制御するための制御装置であって、
前記電力変換器は、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、
前記第１アームに流れる第１アーム電流値および前記第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、前記１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、
前記交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合には前記１以上のスイッチング素子が停止されることなく、前記送電線の電気量に基づいて前記送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、前記電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備え、
前記変換器制御部は、前記設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように前記１以上のスイッチング素子を動作させ、
前記第１母線と前記電力変換器との間に設けられた変圧器のタップ位置を切り替えるための切替制御を実行するタップ制御部をさらに備え、
前記タップ制御部は、前記変換器制御部が前記１以上のスイッチング素子を動作させる前に、前記変圧器から前記第１母線に出力される電圧が最も低い電圧値となるようなタップ位置に切り換える、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力制御システム、および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要の増加に伴い、大容量、長距離送電および異周波数系統間での電力融通などを実現する手段として、高圧直流送電への期待が高まっている。高圧直流送電では、送電損失の低減や送電線路設備費の削減を実現でき、長距離送電においては交流送電よりもコスト面で有利である。そのため、高圧直流送電は国内外で急速に普及している。【０００３】
高圧直流送電には、交流系統の電力を直流電力に変換する、または直流線路に流れる直流電力を交流電力に変換するための電力変換器が採用されている。電力変換器には、従来サイリスタを適用した他励式変換器が用いられていたが、最近では、自励式電圧形変換器が用いられている。【０００４】
例えば、下記非特許文献１では、自励式電力変換器に接続される交流系統が、系統事故等により停電状態になった場合に、当該自励式電力変換器を電圧源とみなして、交流系統を停電から復旧することが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE  power  &  energy  magazine，January/February  2014，2013年12月17日発行、p.44-53
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示された復旧手順は、交流系統側における事故が除去されていることを前提としており、事故が除去されていない場合に生じ得る問題については考慮されていない。【０００７】
本開示のある局面における目的は、交流系統の事故が除去しきれていない場合であっても、交流系統を停電から適切に復旧させることが可能な電力制御システム、および制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施の形態に従う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、交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に流れる電流を遮断する第１遮断器と、送電線の電気量に基づいて、第１遮断器を制御する第１遮断器制御部と、第１アームに流れる第１アーム電流値および第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、送電線に事故が発生している場合には１以上のスイッチング素子が停止されることなく第１遮断器が開放されるように、電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備える。変換器制御部は、設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように１以上のスイッチング素子を動作させる。【０００９】
他の実施の形態に従うと、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を制御するための制御装置が提供される。電力変換器は、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アームを含む。制御装置は、第１アームに流れる第１アーム電流値および第２アームに流れる第２アーム電流値に基づいて、１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部と、交流系統の第１母線および第２母線の間に設けられた送電線に事故が発生している場合には１以上のスイッチング素子が停止されることなく、送電線の電気量に基づいて送電線に流れる電流を遮断する遮断器が開放されるように、電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部とを備える。変換器制御部は、設定部により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように１以上のスイッチング素子を動作させる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によると、交流系統の事故が除去しきれていない場合であっても、交流系統を停電から適切に復旧させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】交流系統の概略構成を説明するための図である。
【図３】電力変換器の概略構成図である。
【図４】図３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５】制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】交流系統の送電線に１相地絡事故が発生した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】交流系統の送電線に２相短絡事故が発生した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】制御装置および保護装置の機能ブロック図である。
【図９】制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】保護装置の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜システムの構成＞
（全体構成）
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。図１を参照して、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。
【００１４】
交流系統８０は、交流遮断器１２、変圧器１３および制限回路３０を介して電力変換器２に接続される。交流系統８０Ａは、交流遮断器１２Ａ、変圧器１３Ａおよび制限回路３０Ａを介して電力変換器２Ａ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」とも総称する。）に接続される。
【００１５】
本実施の形態では、交流系統８０Ａから交流系統８０に電力が送電される。具体的には、電力変換器２Ａは順変換器（ＲＥＣ：Rectifier）として動作し、電力変換器２は逆変換器（ＩＮＶ：Inverter）として動作する。この場合、電力変換器２Ａにより交流電力が直流電力に変換され、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。そして、受電端において電力変換器２により直流電力が交流電力に変換され、変圧器１３を介して交流系統８０に供給される。電力変換器２Ａが逆変換器として動作し、電力変換器２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。
【００１６】
制御装置５０は電力変換器２の動作を制御し、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たり、各装置に指示を与えたりする。
【００１７】
制限回路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限する。制限回路３０は、制限抵抗３１と、制限抵抗３１に並列接続されたバイパススイッチ３２とを含む。バイパススイッチ３２の開閉は、制御装置５０によって制御される。
【００１８】
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。
【００１９】
典型的には、電力変換器２Ａ、交流遮断器１２Ａ、変圧器１３Ａ、制限回路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、制限回路３０および制御装置５０と同様の構成を有する。
【００２０】
図２は、交流系統８０の概略構成を説明するための図である。交流系統８０は、交流母線１８，１９と、送電線Ｌと、発電機８１と、負荷８２とを含む。送電線Ｌは、例えば、３相２回線の送電線である。
【００２１】
交流母線１８は、交流遮断器１２、変圧器１３および制限回路３０を介して電力変換器２に接続される。交流母線１８および交流母線１９の間には、送電線Ｌが設けられている。また、交流母線１８，１９の各々には、当該交流母線および送電線Ｌ間を開閉する遮断器が接続される。具体的には、遮断器４１は交流母線１８および送電線Ｌ間を開閉し、遮断器４２は交流母線１９および送電線Ｌ間を開閉する。すなわち、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Ｌに流れる電流を導通または遮断する。
【００２２】
交流母線１９には、発電機８１および負荷８２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８２は、例えば、工場、一般家庭等の需要家である。
【００２３】
制御装置５０は、電力変換器２の動作制御、バイパススイッチ３２の開閉制御、変圧器１３のタップ位置制御、交流遮断器１２の開閉制御等を実行する。制御装置５０が実行する詳細な処理については後述する。
【００２４】
保護装置６０は、送電線Ｌ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。具体的には、保護装置６０は、交流電流検出器４３，４４から送電線Ｌの各回線を流れる送電線電流値を取得し、電圧検出器４５，４６から送電線Ｌの各相電圧を取得する。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Ｌに事故が発生したと判断した場合に、トリップ指令を遮断器４１，４２に送信して、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。
【００２５】
（電力変換器の構成）
図３は、電力変換器の概略構成図である。図３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、互いに直列接続された複数のサブモジュール（図３中の「セル」に対応）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。
【００２６】
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との間に互い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。
【００２７】
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１４との間に接続され電力変換を行なう。図３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。
【００２８】
レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ設けられた交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗは、制限回路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３では、図解を容易にするために、交流入力端子Ｎｖ，Ｎｗと制限回路３０との接続は図示していない。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。
【００２９】
交流入力端子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、交流入力端子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。
【００３０】
レグ回路４ｕは、高電位側直流端子Ｎｐから交流入力端子Ｎｕまでの上アーム５と、低電位側直流端子Ｎｎから交流入力端子Ｎｕまでの下アーム６とを含む。上アーム５と下アーム６との接続点である交流入力端子Ｎｕが変圧器１３と接続される。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。
【００３１】
上アーム５は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ａとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ａは互いに直列接続されている。
【００３２】
同様に、下アーム６は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ｂとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ｂは互いに直列接続されている。
【００３３】
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５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６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５のリアクトル８Ａのみ、もしくは、下アーム６のリアクトル８Ｂのみを設けてもよい。
【００３４】
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。しかし、リアクトル８Ａ，８Ｂのインダクタンス値を過大なものにすると電力変換器の効率が低下するという問題が生じる。したがって、事故時においては、各サブモジュール７の全てのスイッチング素子をできるだけ短時間で停止（オフ）することが好ましい。
【００３５】
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、交流電圧検出器１０と、交流電流検出器１６と、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂと、各レグ回路４に設けられたアーム電流検出器９Ａ，９Ｂとを含む。
【００３６】
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１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗを出力する。また、制御装置５０は、各サブモジュールからセルキャパシタ電圧の検出値を表す信号１７を受信する。
【００３７】
本実施の形態の場合、運転指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗは、Ｕ相上アーム、Ｕ相下アーム、Ｖ相上アーム、Ｖ相下アーム、Ｗ相上アーム、およびＷ相下アームにそれぞれ対応して生成されている。以下の説明では、運転指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、運転指令１５と記載する。
【００３８】
図３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。
【００３９】
以下、各検出器について具体的に説明する。交流電圧検出器１０は、変圧器１３から交流系統８０に出力されるＵ相の交流電圧値Ｖａｃｕ、Ｖ相の交流電圧値Ｖａｃｖ、およびＷ相の交流電圧値Ｖａｃｗを検出する。交流電流検出器１６は、変圧器１３から交流系統８０に出力されるＵ相の交流電流値Ｉａｃｕ、Ｖ相の交流電流値Ｉａｃｖ、およびＷ相の交流電流値Ｉａｃｗを検出する。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の直流電圧値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の直流電圧値Ｖｄｃｎを検出する。
【００４０】
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５に流れる上アーム電流Ｉｐｕおよび下アーム６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。
【００４１】
（サブモジュールの構成例）
図４は、図３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、ゲート制御部２１と、電圧検出部２７と、送受信部２８とを含む。
【００４２】
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。
【００４３】
ゲート制御部２１は、制御装置５０から受信した運転指令１５に従って動作する。ゲート制御部２１は、通常動作時（すなわち、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間に零電圧または正電圧を出力する場合）には、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの一方をオン状態とし、他方をオフ状態となるように制御を行なう。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。
【００４４】
したがって、図４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。
【００４５】
一方、制御装置５０は、アーム電流の過電流を検出した場合、ゲートブロック（スイッチング素子のオフ）指令を送受信部２８に送信する。ゲート制御部２１は、ゲートブロック指令を送受信部２８を介して受け付けると、回路保護のためにスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの両方をオフにする。この結果、例えば、交流系統８０の地絡事故の場合に、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを保護することができる。
【００４６】
電圧検出部２７は、直流コンデンサ２４の両端２４Ｐ，２４Ｎの間の電圧を検出する。以下の説明では、直流コンデンサ２４の電圧をセルキャパシタ電圧とも称する。送受信部２８は、制御装置５０から受信した運転指令１５をゲート制御部２１に伝達するとともに、電圧検出部２７によって検出されたセルキャパシタ電圧を表す信号１７を制御装置５０に送信する。
【００４７】
上記のゲート制御部２１、電圧検出部２７、および送受信部２８は、専用回路によって構成してもよいし、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などを利用して構成してもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
＜制御装置のハードウェア構成＞
図５は、制御装置５０のハードウェア構成の一例を示す図である。図５を参照して、出制御装置５０は、補助変成器５１と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部５２と、演算処理部７０とを含む。
【００５１】
補助変成器５１は、各検出器からの電気量を取り込み、より小さな電気量に変換して出力する。ＡＤ変換部５２は、補助変成器５１から出力される電気量（アナログ量）を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部５２は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、ＡＤ変換器とを含む。
【００５２】
アナログフィルタは、補助変成器５１から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部７０から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器に入力する。ＡＤ変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部７０へ出力する。
【００５３】
演算処理部７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７２と、ＲＯＭ７３と、ＲＡＭ７４と、ＤＩ（ディジタル入力）回路７５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路７６と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７７と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７８とを含む。これらは、バス７１で結合されている。
【００５４】
ＣＰＵ７２は、予めＲＯＭ７３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、制御装置５０の動作を制御する。なお、ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２によって用いられる各種情報が格納されている。ＣＰＵ７２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
【００５５】
ＣＰＵ７２は、バス７１を介して、ＡＤ変換部５２からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ７２は、ＲＯＭ７３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。
【００５６】
ＣＰＵ７２は、制御演算結果に基づいて、ＤＯ回路７６を介して、外部の装置に制御指令を出力する。また、ＣＰＵ７２は、ＤＩ回路７５を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス７７は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。また、ＣＰＵ７２は、通信インターフェイス７８を介して、他の装置（中央制御装置９０等）と各種情報を送受信する。
【００５７】
保護装置６０および中央制御装置９０のハードウェア構成は、例えば、制御装置５０のハードウェア構成と同様であってもよい。典型的には、制御装置５０、保護装置６０および中央制御装置９０は、ディジタル保護継電装置として構成されている。
【００５８】
＜動作概要＞
図１および図２を参照して、直流送電系統の電力を制御する電力制御システムの動作概要について説明する。ここでは、交流系統８０内（例えば、図２中の点Ｐ）で事故が発生し、交流系統８０が停電状態である場合に、交流系統８０を停電状態から復旧するための動作について説明する。停電状態においては、交流遮断器１２および遮断器４１，４２は、開放されているものとする。
【００５９】
本実施の形態では、電力変換器２が自励式の電力変換器であるため、電力変換器２を電圧源として動作させて、電力変換器２から交流系統８０に電力を供給することにより停電状態から復旧させることができる。例えば、制御装置５０は、定電圧・定周波数（ＣＶＣＦ：Constant  Voltage  Constant  Frequency）制御運転を行なうように電力変換器２を動作させることにより、電力変換器２を電圧源として利用する。制御装置５０は、通常時においては、例えば、定有効電力制御（ＡＰＲ：Automatic  Power  Regulator）運転を行なうように電力変換器２を動作させる。停電時であっても電力変換器２の運転が可能となるような各種電源（制御装置用電源、補機電源等）は、確保されているとする。
【００６０】
ここで、交流系統８０に発生した事故が完全に除去されている場合には、電圧源として動作する電力変換器２から交流系統８０に定格電圧を出力することにより、交流系統８０の復旧が完了する。しかしながら、交流系統８０に事故が除去されていない場合には以下のような問題が生じる可能性がある。
【００６１】
具体的には、制御装置５０は、電力変換器２を起動して定格電圧を出力する状態にして、交流遮断器１２を投入し（閉状態にし）、交流系統８０に電力を供給する。次に、交流系統８０を充電するため、遮断器４１，４２が順次投入される。このとき、仮に事故点Ｐが除去しきれていない場合には、大きな事故電流が電力変換器２側から事故点Ｐに向かって流れる。この場合、制御装置５０は、各アームの過電流を検出して、ゲートブロック指令によりスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂをオフ状態にする。ここで、制御装置５０における、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを保護するための保護動作時間は、例えば、１００μｓである。
【００６２】
一方、事故電流は交流系統８０の事故点Ｐに向かって流れているため、本来であれば遮断器４１，４２が開放されるはずである。しかしながら、保護装置６０における、送電線Ｌを保護するための保護リレー動作時間は、例えば４０ｍｓであり、制御装置５０の保護動作時間よりも圧倒的に遅いのが一般的である。
【００６３】
そのため、保護装置６０による保護演算が完了する前に、制御装置５０によりスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂがオフ状態にされる。これにより、電力変換器２からの電圧出力が停止することから、交流系統８０の事故点Ｐが除去されていないにも関わらず保護装置６０による遮断器４１，４２の開放指令は実行されず、各遮断器４１，４２は投入された状態を維持することとなる。したがって、電力変換器２を電圧源として動作させつつ、事故点を判別することができず、当該判別に多大な時間と労力を要することになる。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、仮に交流系統８０に事故が除去されておらず電力変換器２から交流系統８０の事故点に向けて電流が流れたとしても、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂはオフされないが、遮断器４１，４２は開放されるように、復旧時に電力変換器２から出力される交流電圧の電圧値が調整される。これにより、制御装置５０は、各アームに流れる電流を、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを破壊するほど大きな過電流として検出せず、ゲートブロック指令を出力しない。一方、保護装置６０は、送電線Ｌの電気量に基づく保護演算の結果、送電線Ｌに事故が発生したと判定し、遮断器４１，４２へ開放指令を出力する。
【００６５】
図６は、交流系統８０の送電線に１相地絡事故が発生した場合のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図６（ａ）は、電力変換器２を定格電圧（１．０ｐｕ）で運転した場合のシミュレーション結果である。図６（ｂ）は、電力変換器２を定格電圧よりも低い電圧（０．５ｐｕ）で運転した場合のシミュレーション結果である。
【００６６】
図６（ａ）および図６（ｂ）では、時刻ｔ１に事故が発生した場合のシミュレーション結果を示している。図６（ａ）中のグラフ６０２，６０４，６０６は、それぞれ、変圧器１３から交流母線１８に出力される交流電圧値Ｖａｃ、上アーム５のアーム電圧値Ｖｐ、上アーム５のアーム電流値Ｉｐを示している。例えば、アーム電圧値Ｖｐ、アーム電流値Ｉｐは、それぞれＵ相の電圧値、電流値である。図６（ｂ）中のグラフ６０２Ａ，６０４Ａ，６０６Ａは、それぞれ、電力変換器２を０．５ｐｕ運転した場合の交流電圧値Ｖａｃ、アーム電圧値Ｖｐ、アーム電流値Ｉｐを示している。
【００６７】
図６（ａ）および図６（ｂ）を比較すると、事故発生前の期間においては、電力変換器２を１．０ｐｕ運転した場合よりも、０．５ｐｕ運転した場合の方が、交流電圧値Ｖａｃおよびアーム電圧値Ｖｐｕが小さくなっている。事故発生直後においては、電力変換器２を１．０ｐｕ運転した場合よりも、０．５ｐｕ運転した場合の方が、アーム電流値Ｉｐが小さくなっている。このことから、電力変換器２を定格電圧よりも低い電圧で運転することにより、１相地絡事故発生時に各アームに流れる電流を低減できることがわかる。
【００６８】
図７は、交流系統８０の送電線に２相短絡事故が発生した場合のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、電力変換器２を１．０ｐｕで運転した場合のシミュレーション結果である。図７（ｂ）は、電力変換器２を０．５ｐｕで運転した場合のシミュレーション結果である。
【００６９】
図７（ａ）中のグラフ７０２，７０４，７０６は、それぞれ、電力変換器２を１．０ｐｕで運転した場合の交流電圧値Ｖａｃ、アーム電圧値Ｖｐ、アーム電流値Ｉｐを示している。図７（ｂ）中のグラフ７０２Ａ，７０４Ａ，７０６Ａは、それぞれ、電力変換器２を０．５ｐｕで運転した場合の交流電圧値Ｖａｃ、アーム電圧値Ｖｐｕ、アーム電流値Ｉｐを示している。
【００７０】
図７（ａ）および図７（ｂ）を比較すると、図６と同様に、事故発生直後においては、電力変換器２を１．０ｐｕ運転した場合よりも、０．５ｐｕ運転した場合の方が、アーム電流値Ｉｐが小さくなっている。このことから、電力変換器２を定格電圧よりも低い電圧で運転することにより、２相短絡事故時においても各アームに流れる電流を低減できることがわかる。
【００７１】
電力変換器２の出力電圧の設定値は、シミュレーションを行なうことにより決定される。具体的には、電力変換器２の出力電圧を定格電圧値からどの程度低下させれば、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂが破壊されず、送電線Ｌに事故が発生したと判定されるのかをシミュレーションする。本実施の形態では、保護装置６０が遮断器４１，４２に開放指令を出力する動作レベルは、制御装置５０がスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂにゲートブロック指令を出力する動作レベルよりも低いものとする。具体的には、予め定められた範囲に含まれる電流値の電流が電力変換器２から流れた場合には、制御装置５０がゲートブロック指令を出力せず、保護装置６０が開放指令を出力するように、各装置の動作レベルが設定されているものとする。
【００７２】
このように、本実施の形態に従う電力制御システムは、交流系統８０の停電復旧時において、電圧源としての電力変換器２の出力電圧値を適切に設定して、電力変換器２から流れる電流を制御する。そのため、送電線Ｌに事故が除去されていない場合であっても、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂをオフにすることなく、遮断器４１，４２を開放することが可能となり、事故区間判別および停電交流系統の復旧を円滑に行なうことができる。
【００７３】
また、交流系統８０の停電復旧時において、制御装置５０は、バイパススイッチ３２を開放状態に制御するように構成されていてもよい。当該構成により、電力変換器２から制限抵抗３１を介して電流が流れるため、事故が除去されていない場合に流れる事故電流を抑制できる。また、制御装置５０は、変圧器１３から交流系統８０に出力される電圧が最も小さくなるようにタップ位置を制御するように構成されていてもよい。当該構成でも、電力変換器２から交流系統８０に流れる電流を抑制することができる。上記構成を採用する場合、電力変換器２の出力電圧の設定値は、上記構成を考慮してシミュレーションを行なうことにより決定される。
【００７４】
＜機能構成＞
図８は、制御装置５０および保護装置６０の機能ブロック図である。図８を参照して、制御装置５０は、主たる機能構成として、信号受信部１０２と、情報通信部１０４と、指令生成部１１０と、電圧設定部１２０とを含む。これらの各機能は、例えば、演算処理部７０のＣＰＵ７２がＲＯＭ７３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００７５】
保護装置６０は、主たる機能構成として、信号受信部２０２と、情報通信部２０４と、遮断器制御部２０６とを含む。これらの各機能は、例えば、保護装置６０のＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００７６】
保護装置６０の信号受信部２０２は、制御に使用される電気量を計測する各検出器（例えば、交流電流検出器４３，４４、交流電圧検出器４５，４６等）によって検出された信号を受信する。
【００７７】
情報通信部２０４は、中央制御装置９０と各種情報を送受信する。具体的には、情報通信部２０４は、交流遮断器１２の開閉状態を示す情報、バイパススイッチ３２の開閉状態を示す情報等を中央制御装置９０から受信する。情報通信部２０４は、遮断器４１，４２の開閉状態を示す情報等を中央制御装置９０に送信する。
【００７８】
遮断器制御部２０６は、交流母線１８および交流母線１９の間に設けられた送電線Ｌの電気量に基づいて、遮断器４１，４２を制御する。具体的には、遮断器制御部２０６は、各検出器から受信した信号を用いて保護演算を実行する。遮断器制御部２０６は、保護演算結果が動作レベル以上となった場合に、送電線Ｌに事故が発生したと判定して、遮断器４１，４２に開放指令を出力する。
【００７９】
ある局面では、遮断器制御部２０６は、変換器制御部１１２が各サブモジュール７を動作させた後、遮断器４１，４２を順次投入する。遮断器制御部２０６は、遮断器４１，４２の投入後に、送電線Ｌの電気量を用いた保護演算により送電線Ｌでの事故を検出した場合、遮断器４１，４２を開放して投入ロックする。すなわち、遮断器制御部２０６は、送電線Ｌに事故が発生していると判定して、遮断器４１，４２を投入できないように制御する。他の局面では、遮断器制御部２０６は、交流遮断器１２が投入されたことを示す情報を受信した場合、遮断器４１，４２に投入指令を出力する。
【００８０】
制御装置５０の信号受信部１０２は、制御に使用される電気量を計測する各検出器（例えば、交流電圧検出器１０、交流電流検出器１６、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂ、アーム電流検出器９Ａ，９Ｂ等）によって検出された信号を受信する。
【００８１】
情報通信部１０４は、中央制御装置９０と各種情報を送受信する。具体的には、情報通信部１０４は、遮断器４１，４２の開閉状態を示す情報等を中央制御装置９０から受信する。情報通信部１０４は、交流遮断器１２の開閉状態を示す情報、バイパススイッチ３２の開閉状態を示す情報等を中央制御装置９０に送信する。
【００８２】
指令生成部１１０は、各機器を制御するための指令情報を生成し、当該生成された指令情報を出力する。具体的には、指令生成部１１０は、変換器制御部１１２と、遮断器制御部１１４と、開閉器制御部１１６と、タップ制御部１１８とを含む。
【００８３】
変換器制御部１１２は、電力変換器２の動作を制御する。具体的には、変換器制御部１１２は、各サブモジュール７に運転指令１５を送信することにより、２つのスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂをスイッチング（予め定められたタイミングでオンまたはオフ）させて、各サブモジュール７を駆動する。
【００８４】
ある局面では、変換器制御部１１２は、上アーム５に流れるアーム電流値および下アーム６に流れるアーム電流値に基づいて、各サブモジュール７を停止する。具体的には、変換器制御部１１２は、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの上アーム５を流れる上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗ、および下アーム６を流れる下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗの少なくとも１つが閾値を超えているか否か、すなわち、各アームの少なくとも１つに過電流が流れているか否かを判定する。変換器制御部１１２は、各アーム電流の少なくとも１つが閾値を超えている場合には、事故が発生したと判定して各サブモジュール７を停止させるための停止指令を出力する。ここで、サブモジュール７の停止とは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを停止（オフ）することなどにより、サブモジュール７から電圧が出力されないことを意味する。
【００８５】
遮断器制御部１１４は、交流母線１８と電力変換器２との間に設けられた交流遮断器１２を制御する。具体的には、遮断器制御部１１４は、開閉指令を交流遮断器１２に出力することにより、交流遮断器１２の開閉状態を制御する。ある局面では、遮断器制御部１１４は、変換器制御部１１２が各サブモジュール７を動作させた後であって、かつ遮断器制御部２０６により遮断器４１，４２が投入される前に、交流遮断器１２を投入する。
【００８６】
開閉器制御部１１６は、バイパススイッチ３２に開閉指令を出力することにより、バイパススイッチ３２の開閉を制御する。ある局面では、開閉器制御部１１６は、変換器制御部１１２が各サブモジュール７を動作させる前に、バイパススイッチ３２を開放する。
【００８７】
タップ制御部１１８は、交流母線１８と電力変換器２との間に設けられた変圧器１３のタップ位置を切り替えるための切替制御を実行する。具体的には、タップ制御部１１８は、タップ上げ制御（またはタップ下げ制御）を指令するためのタップ位置指令を変圧器１３に対して出力する。ある局面では、タップ制御部１１８は、変換器制御部１１２が各サブモジュール７を動作させる前に、変圧器１３から交流母線１８に出力される電圧が最も低い電圧値となるようなタップ位置に切り換える。
【００８８】
電圧設定部１２０は、交流系統８０の送電線Ｌに事故が発生している場合には各サブモジュール７が変換器制御部１１２により停止されることなく、保護装置６０（具体的には、遮断器制御部２０６）により遮断器４１，４２が開放されるように、電力変換器２から出力される交流電圧の電圧値を設定する。変換器制御部１１２は、電圧設定部１２０により設定された電圧値の交流電圧が出力されるように各サブモジュール７を動作させる。
【００８９】
＜処理手順＞
図９は、制御装置５０の処理手順を示すフローチャートである。図９には、交流系統８０を停電状態から復旧させる場合に制御装置５０により実行される処理手順が示されている。典型的には、以下の各ステップは、制御装置５０の演算処理部７０によって実行される。なお、図９に示すフローのスタート時点において、制御装置５０Ａが起動されているものとする。
【００９０】
図９を参照して、制御装置５０は、電力変換器２の初期充電が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０）。具体的には、制御装置５０は、制御装置５０Ａから直流送電線１４を経由して供給される電力により、電力変換器２が起動可能な電圧まで充電されたか否かを判断する。制御装置５０は、セルキャパシタ電圧を表わす信号１７を各サブモジュール７から受信し、セルキャパシタ電圧が予め定められた電圧まで上昇している場合には、電力変換器２の初期充電が完了したと判断する。
【００９１】
初期充電が完了していない場合には（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置５０はステップＳ１０の処理を繰り返す。初期充電が完了した場合には（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置５０は、バイパススイッチ３２を開放する（ステップＳ１２）。続いて、制御装置５０は、変圧器１３から交流系統８０への出力電圧が最も小さくなるようにタップ位置を切り換える（ステップＳ１４）。
【００９２】
制御装置５０は、電力変換器２の出力電圧値を設定する（ステップＳ１６）。具体的には、制御装置５０は、当該出力電圧値を、送電線Ｌに事故が発生している場合に各サブモジュール７が停止されることなく遮断器４１，４２が開放されるような電圧値に設定する。ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理は、電力変換器２の起動準備のための処理であり、順不同または並行して実行される。
【００９３】
制御装置５０は、電力変換器２を起動する（ステップＳ１８）。具体的には、制御装置５０は、定電圧・定周波数制御運転を行なうように電力変換器２を動作させる。続いて、制御装置５０は、交流遮断器１２を投入し（ステップＳ２０）、交流遮断器１２が投入されたことを示す投入情報を中央制御装置９０に送信して（ステップＳ２２）、処理を終了する。
【００９４】
図１０は、保護装置６０の処理手順を示すフローチャートである。図１０には、交流系統８０を停電状態から復旧させる場合に保護装置６０により実行される処理手順が示されている。典型的には、以下の各ステップは、保護装置６０の演算処理部によって実行される。なお、図１０に示すフローのスタート時点においては、遮断器４１，４２は開放された状態であるとする。
【００９５】
図１０を参照して、保護装置６０は、交流遮断器１２の投入情報を中央制御装置９０から受信したか否かを判断する（ステップＳ５０）。投入情報を受信していない場合には（ステップＳ５０においてＮＯ）、保護装置６０はステップＳ５０の処理を繰り返す。投入情報を受信した場合には（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、保護装置６０は、遮断器４１，４２を投入する（ステップＳ５２）。
【００９６】
保護装置６０は、送電線Ｌの電気量に基づいて、送電線Ｌに事故が発生しているか否かを判定する（ステップＳ５４）。事故が発生している場合には（ステップＳ５４においてＹＥＳ）、保護装置６０は、遮断器４１，４２を開放して（ステップＳ５６）、処理を終了する。この場合、保護装置６０は、例えば、送電線Ｌに事故が発生している旨を中央制御装置９０に通知する。
【００９７】
事故が発生していない場合には（ステップＳ５４においてＮＯ）、保護装置６０は遮断器４１，４２の投入状態を維持して処理を終了する。これにより、発電機８１が起動されるとともに、負荷８２に電力が供給され、交流系統８０の停電の復旧作業が完了する。
【００９８】
＜利点＞
本実施の形態によると、交流系統８０の停電の復旧時に、交流系統８０に事故が除去しきれていない場合であっても、サブモジュール７を停止することなく、遮断器４１，４２を開放することが可能となる。これにより、事故区間判別を精度よく行なうことができるとともに停電交流系統の復旧を迅速に行なうことができる。また、電力変換器２から交流系統８０に流れる電流が抑制されるため、電力系統に設けられた各系統機器への悪影響を小さくすることもできる。
【００９９】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態では、電力変換器２，２Ａがモジュラーマルチレベル変換器である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電力変換器２，２Ａの回路方式は、交流電力を２レベルの直流電力に変換する２レベル変換器で構成されていてもよいし、交流電力を３レベルの直流電力に変換する３レベル変換器で構成されていてもよい。
【０１００】
上述した実施の形態では、制御装置５０および保護装置６０が中央制御装置９０を介して情報のやり取りを行なう構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、制御装置５０および保護装置６０が直接通信可能に構成されていてもよい。
【０１０１】
上述した実施の形態において、制限抵抗３１による事故電流の抑制により、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂをオフにすることなく、遮断器４１，４２を開放することが可能である場合には、電力変換器２の出力電圧を定格電圧値としていてもよい。同様に、タップ位置制御による事故電流の抑制により、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂをオフにすることなく、遮断器４１，４２を開放することが可能である場合には、電力変換器２の出力電圧を定格電圧値としていてもよい。
【０１０２】
上述の実施の形態として例示した構成は、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。
【０１０３】
また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【０１０４】
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、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】
【０１０５】
２，２Ａ  電力変換器、４ｕ，４ｖ，４ｗ  レグ回路、５  上アーム、６  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、１０  交流電圧検出器、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、１６，４３，４４  交流電流検出器、１８，１９  交流母線、２０ＨＢ  変換回路、２１  ゲート制御部、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、２４Ｎ，２４Ｐ  両端、２６Ｎ，２６Ｐ  入出力端子、２７  電圧検出部、２８  送受信部、３０，３０Ａ  制限回路、３１  制限抵抗、３２  バイパススイッチ、４１，４２  遮断器、４５，４６  電圧検出器、５０，５０Ａ  制御装置、５１  補助変成器、５２  ＡＤ変換部、６０  保護装置、７０  演算処理部、７１  バス、７２  ＣＰＵ、７３  ＲＯＭ、７４  ＲＡＭ、７５  ＤＩ回路、７６  ＤＯ回路、７７  入力インターフェイス、７８  通信インターフェイス、８０，８０Ａ  交流系統、８１  発電機、８２  負荷、９０  中央制御装置、１０２，２０２  信号受信部、１０４，２０４  情報通信部、１１０  指令生成部、１１２  変換器制御部、１１４，２０６  遮断器制御部、１１６  開閉器制御部、１１８  タップ制御部、１２０  電圧設定部、Ｌ  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】
電力システムは、１以上のスイッチング素子（２２Ａ，２２Ｂ）をそれぞれ有する第１アーム（５）および第２アーム（６）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自励式の電力変換器（２）と、交流系統の第１母線（１８）および第２母線（１９）の間に設けられた送電線（Ｌ）に流れる電流を遮断する第１遮断器（４１，４２）と、送電線の電気量に基づいて、第１遮断器を制御する第１遮断器制御部（２０６）と、第１アーム電流値および第２アーム電流値に基づいて、１以上のスイッチング素子を停止する変換器制御部（１１２）と、送電線に事故が発生している場合には１以上のスイッチング素子が停止されることなく第１遮断器が開放されるように、電力変換器から出力される交流電圧の電圧値を設定する設定部（１２０）とを備える。変換器制御部は、設定された電圧値の交流電圧が出力されるように１以上のスイッチング素子を動作させる。【図１】
0006359205.tif 000002
【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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