(57)【要約】【課題】簡便な装置構成で、内部短絡と外部起因の異常である転流失敗を区別する。【解決手段】第１の交流系統に第１の変換器の交流側が接続され、第２の交流系統に第２の変換器の交流側が接続され、第１の変換器と第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられるとともに、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、第１の交流系統の電流と第２の交流系統の電流を、それぞれ直流電流基準値と比較し、その差電流の正負により、電力変換装置の異常を内部短絡と転流失敗に判別する。【選択図】図１
2012050163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流系統に第１の変換器の交流側が接続され、第２の交流系統に第２の変換器の交流側が接続され、前記第１の変換器と前記第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられるとともに、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、
第１の交流系統の電流と第２の交流系統の電流を、それぞれ直流電流基準値と比較し、その差電流の正負により、電力変換装置の異常を内部短絡と転流失敗に判別することを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置の保護装置において、
前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流回路に設けた直流変流器の出力を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置の保護装置において、
第１の交流系統に接続された第１の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するとともに、前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流電流整定値を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項４】
第１の交流系統に第１の変換器の交流側が接続され、第２の交流系統に第２の変換器の交流側が接続され、前記第１の変換器と前記第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられるとともに、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、
第１の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第１の減算回路と、第２の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第２の減算回路と、前記第１の減算回路の出力の正負を判断して第１の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第１の比較回路と、前記第２の減算回路の出力の正負を判断して第２の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第２の比較回路とを備えることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置の保護装置において、
前記交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、前記直流回路に設けた直流変流器の出力を用いることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項６】
第１の交流系統に第１の変換器の交流側を接続し、第２の交流系統に第２の変換器の交流側を接続し、前記第１の変換器と前記第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルを設け、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転し、第１の交流系統に接続された第１の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するようにされた電力変換装置において、交流系統の電流と前記直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であるときに、その交流系統に接続された変換器の内部短絡と判断し、交流系統の電流が０となるときに、その交流系統に接続された変換器の転流失敗と判断することを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置の保護装置において、
交流系統の電流と前記直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であることを判別するときに、その差の大きさに応じた時限特性を持たせたことを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電力変換装置の保護装置において、
内部短絡と判断したときに装置停止し、転流失敗と判断したときにその回復を待って運転再開することを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の保護装置に係り、特に内部異常と外部起因の異常を判別することができる電力変換装置の保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、種々の分野で種々の構成のものが使用されているが、本発明が適用される電力変換装置は、順変換器と逆変換器を備え、これらの変換器の間に直流回路を形成する型式のものである。係る電力変換装置を採用するシステムとしては、電力系統の直流送電システム、揚水発電システムの揚水始動装置などがある。
【０００３】
図２に、順変換器と逆変換器を備える電力変換装置を適用した一例として、揚水発電システムの揚水始動装置の構成を示す。この図で、１はＲ、Ｓ、Ｔの３相の電力系統、２は始動変圧器である。他方、６は発電電動機であり、その回転軸にポンプ水車９が直結されている。なお、発電電動機６側をＵ、Ｖ、Ｗの３相の交流系統とする。１０は、電力系統１と発電電動機６の間に設けられた電力変換装置であり、順変換器３と、逆変換器５と、直流回路上の直流リアクトル４から構成される。
【０００４】
この装置構成によれば、揚水発電システムの揚水始動にあたり、順変換器３によって電力系統１の交流電力を直流に変換し、この直流は、直流リアクトル４によって平滑化されたのち逆変換器５に入力される。逆変換器５は駆動対象である発電動動機６の回転速度に応じた周波数の交流電力を供給する。なお、順変換器と逆変換器を備える電力変換装置を、揚水発電システムの揚水始動装置に適用したものとして、非特許文献１が知られている。
【０００５】
順変換器３及び逆変換器５には、サイリスタ、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチが使用され、例えばサイリスタを直列接続して上下のアームを形成し、上下アーム間を交流系統の各相に接続する。また、アーム両端を直流回路に接続する。さらに、電力変換装置の制御、保護の目的で、電力変換装置の両側の交流電流が変流器ＣＴＡ、ＣＴＢにより検知され、使用される。
【０００６】
なお、以下の説明において、順変換器３及び逆変換器５を構成する半導体スイッチに言及する場合があるが、３相アーム接続された個々の半導体スイッチは、順変換器３と逆変換器５を表す記号（３、５）、交流相を表す記号（ＵＶＷ、ＲＳＴ）、上アームと下アームを区別する記号（１、２）で組み合わされた３桁の記号で区別して表記するものとする。
【０００７】
電力変換装置においては、主に半導体スイッチを使用することに付随して、各種の異常状態を惹起する。これは例えば内部短絡であり、外部起因の異常である転流失敗である。先の非特許文献１には、電力変換装置両側の交流電流を入力し、その差電流により異常検出することが示されている。また、特許文献１には、変換器の交流側電流とアーム電流を入力として転流失敗を検出するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２６２６７０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】雑誌「日立評論」２００７年２月号「東京電力株式会社神奈川発電所向け５２５ＭＶＡ発電動動機・サイリスタ始動装置の運転開始」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電力変換装置における異常状態のうち、内部短絡の場合は速やかにシステム停止すべきであるが、外部起因の異常である転流失敗では多くの場合に交流の数サイクルのうちに回復する可能性が高いことから必ずしもシステム停止しなくてもよい。
【００１１】
仮に、揚水始動途中でシステム停止と判断した場合には、運転シーケンスによって装置を停止させていたため、途中まで加速させた発電動動機を、その後は自然減速させることになる。ついで、完全停止後、装置を再び使用するのは、疑われる内部異常がないのを確認した後であり、それまでは運用できないことになり、揚水の機会喪失の点で電力系統の運用に悪影響を与えると共に、現象の特定にも時間を要するという問題があった。
【００１２】
また、システム停止してしまうと、揚水発電システムの揚水始動装置の事例では、始動の初期に戻って交流系統や電力変換装置などの電気回路操作、ポンプ水車などの機械系或いは水系の操作をやり直す必要があり、この意味においても多大の時間と労力を要することになる。
【００１３】
このため、望ましくは内部短絡と外部起因の異常である転流失敗を区別して、それぞれに適した事後対策としたいが、特許文献１あるいは非特許文献１では、これらを明確に区別することができない。
【００１４】
図４は、内部短絡を発生したときの事故様相を示す図であり、例えば順変換器３において、半導体スイッチ３Ｒ１と３Ｔ２が導通しているタイミングで半導体スイッチ３Ｓ１が内部短絡を生じたものとする。この場合には、始動変圧器２のＲ相から半導体スイッチ３Ｒ１、３Ｓ１を介して始動変圧器２のＳ相に至る短絡回路が形成される。
【００１５】
これに対し、外部起因の異常である転流失敗は、順変換器３や逆変換器５における何らかの理由により、直流電流Ｉｄの転流がうまくいかずに上下の半導体スイッチが同時にＯＮする状態となる現象である。この転流失敗は、特に半導体スイッチがサイリスタの場合にしばしば問題となるが、「外部起因の一過性の異常である」とされる理由は、転流失敗が、以下の２つの経緯により発生し、その後復旧して再度運転継続できることが多いことによる。
【００１６】
まず第１の場合は、電力系統１に擾乱が発生した場合である。例えば、電力系統への落雷などによって地絡が生じると、電力系統の電圧は正常時に比べて低下する。この異常状態は一時的であるのが普通で、通常は地絡発生点の両端の遮断器を開くなどによって事故点が除去され、電圧は数サイクルで回復する。しかし、電圧が低下している期間は、順変換器にとっては、その転流電圧が不足する状態になるため、正常な転流ができずに転流失敗に至る場合がある。
【００１７】
また、第２の場合は、逆変換器の点弧指令の元になる同期信号が雑音などによって変動する場合である。同期信号が変動し、逆変換器の半導体スイッチに対する点弧指令が遅れた場合、それまで導通状態だった半導体スイッチを消弧させるための逆電圧の期間が不足する場合がある。その場合は、当該半導体スイッチが消弧できず、次に順電圧が印加したタイミングで再び導通状態になる。この再導通は制御による導通ではないため、制御によって点弧された他の半導体スイッチとの間で直流回路を短絡する状態を生じる。
【００１８】
第１、第２の場合とも、結果として到達する状態は、図５のような転流失敗（図の例では逆変換器５での上下アーム短絡、５Ｖ１−５Ｖ２間）であり、異常な通電状態ではあるが装置の内部異常ではない。また、その原因となる事象は装置外に起因した一過性のものである場合がある。従って、交流系統の電圧が安定し、あるいは同期信号の雑音が無くなれば、旧に復して安定に転流動作を再開することができる。
【００１９】
これらの異常事象に対し、特許文献１あるいは、非特許文献１の技術は、それぞれ転流失敗、内部短絡を検知できる。しかし、電力変換装置の両側の交流電流の差を監視する非特許文献１の方式では、図５の転流失敗も、図４の内部短絡も、交流電流の差が発生しているという計測事象においては同じであり、結果的には内部短絡と判断してしまう。
【００２０】
交流電流と各アーム電流を使用する特許文献１の方式では、それ自体では内部短絡と区別できない（短絡が原因で同じ事象が発生していても区別できない）ので、他の内部短絡検出手段との組み合わせで総合的に判断する必要がある。
【００２１】
以上のことから、本発明においては簡便な装置構成で内部短絡と外部起因の異常である転流失敗を区別することができる電力変換装置の保護装置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】
【００２２】
上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第１の交流系統に第１の変換器の交流側が接続され、第２の交流系統に第２の変換器の交流側が接続され、第１の変換器と第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられ、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、第１の交流系統の電流と第２の交流系統の電流を、それぞれ直流電流基準値と比較し、その差電流の正負により、電力変換装置の異常を内部短絡と転流失敗に判別する。
【００２３】
なお、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流回路に設けた直流変流器の出力を用いる。
【００２４】
また、第１の交流系統に接続された第１の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するとともに、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流電流整定値を用いる。
【００２５】
上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第１の交流系統に第１の変換器の交流側が接続され、第２の交流系統に第２の変換器の交流側が接続され、第１の変換器と第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルが設けられ、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転する電力変換装置において、第１の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第１の減算回路と、第２の交流系統の電流の最大値の絶対値と直流電流基準値との差を求める第２の減算回路と、第１の減算回路の出力の正負を判断して第１の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第１の比較回路と、第２の減算回路の出力の正負を判断して第２の交流系統側の変換器の転流失敗と内部短絡を識別判断する第２の比較回路とを備える。
【００２６】
なお、交流系統の電流と比較する直流電流基準値として、直流回路に設けた直流変流器の出力を用いるのがよい。
【００２７】
上記課題の解決のために本発明の電力変換装置の保護装置は、第１の交流系統に第１の変換器の交流側を接続し、第２の交流系統に第２の変換器の交流側を接続し、第１の変換器と第２の変換器の間の直流回路に直流リアクトルを設け、変換器の一方を順変換器、他方の変換器を逆変換器として運転し、第１の交流系統に接続された第１の変換器により、直流回路の直流電流をその整定値に一定に制御するようにされた電力変換装置において、交流系統の電流と直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であるときに、その交流系統に接続された変換器の内部短絡と判断し、交流系統の電流が０となるときに、その交流系統に接続された変換器の転流失敗と判断する。
【００２８】
なお、交流系統の電流と直流電流の整定値を比較し、その差が所定値以上であることを判別するときに、その差の大きさに応じた時限特性を持たせるのがよい。
【００２９】
なお、内部短絡と判断したときに装置停止し、転流失敗と判断したときにその回復を待って運転再開する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、内部事故と転流失敗を区別可能となるためシステムを停止させる必要がない。異常が判別できるため揚水始動の機会を失することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第１の実施例を示す図。
【図２】順変換器と逆変換器を備える電力変換装置の適用例を示す図。
【図３】電力変換装置と、その保護装置が必要とする入力電流を示す図。
【図４】順変換器側内部短絡を発生したときの事故様相を示す図。
【図５】逆変換器側転流失敗を発生したときの事故様相を示す図。
【図６】正常運転時の各部電流波形を示す図。
【図７】正常運転時の、図１回路の各部信号を示す図。
【図８】順変換器側内部短絡時の各部電流波形を示す図。
【図９】順変換器側内部短絡時の図１回路の各部信号を示す図。
【図１０】逆変換器側転流失敗時の各部電流波形を示す図。
【図１１】逆変換器側転流失敗時の図１回路の各部信号を示す図。
【図１２】運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせを示す図。
【図１３】図１２の各ケースにおける図１各部の信号を示す図。
【図１４】横軸に電流ＩＡをとり、電力系統側変換器の異常領域を示した図。
【図１５】縦軸に電流ＩＢをとり、発電動動機側変換器の異常領域を示した図。
【図１６】図１４と図１６の異常領域を重ね合わせた図。
【図１７】内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第２の実施例を示す図。
【図１８ａ】図１７の比較回路Ｃ１の出力領域を示す図。
【図１８ｂ】図１７の比較回路Ｃ２の出力領域を示す図。
【図１８ｃ】図１７の比較回路Ｃ３の出力領域を示す図。
【図１８ｄ】図１７の比較回路Ｃ４の出力領域を示す図。
【図１８ｅ】図１７の比較回路Ｃ５の出力領域を示す図。
【図１８ｆ】図１７のアンド回路ＡＮＤ１の出力領域を示す図。
【図１８ｇ】図１７のアンド回路ＡＮＤ２の出力領域を示す図。
【図１８ｈ】図１７のアンド回路ＡＮＤ３の出力領域を示す図。
【図１９】内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の第３の実施例を示す図。
【図２０】図１９の判定器の時限特性を示す図。
【図２１】本発明の保護装置を採用するときの運転シーケンスを示す図。
【図２２】転流失敗検出時の休止後の運転再開を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００３３】
本発明においては、電力変換装置両端の交流電流の差電流ではなく、各交流電流と直流電流の基準値との差信号の正負をそれぞれ評価する。この場合に、比較の対象とする直流電流の基準値を直流回路から導出した直流電流とする実施例を図３に、第１の実施例としてあげている。直流電流の基準値を、変換器を直流電流一定制御するときの電流整定値とする実施例を図１７、図１８に、第２、第３の実施例としてあげている。
【実施例】
【００３４】
図３は、電力変換装置と、この保護のために本発明の第１の実施例に係る保護装置が必要とする入力信号を示す図である。電力変換装置の構成は、図２と同じであるが、その保護のために変流器ＣＴＡから、順変換器３側の交流電流ＩＡ（ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ）を取り込み、変流器ＣＴＢから、逆変換器５側の交流電流ＩＢ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）を取り込む。さらに本発明の第１の実施例では、直流変流器ＣＴＤを設けて、直流電流ＩＤを入力としている。
【００３５】
図１は、２組の交流電流ＩＡ（ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ）、ＩＢ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）と、１つの直流電流ＩＤを用いて、内部短絡と転流失敗を区別する保護装置の一実施例を示している。この図で、ＭＸＡは、順変換器側交流電流ＩＡ（ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ）の最大値を検出する第１の最大値検出回路、ＭＸＢは、逆変換器側交流電流ＩＢ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）の最大値を検出する第２の最大値検出回路であり、ＡＢＡ、ＡＢＢはその絶対値を求める絶対値回路である。
【００３６】
ＭＮ１とＭＮ２は、それぞれ最大値検出回路の出力を正入力、直流電流ＩＤを負入力とする第１と第２の減算回路であり、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３は、減算回路出力の正負により出力を与える比較回路である。比較回路Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の出力を、それぞれＸＲ、ＹＲ、ＸＩ、ＹＩとする。比較回路Ｃ１０、Ｃ１２は、その入力が正（交流電流ＩＡまたはＩＢの最大値が、直流電流ＩＤよりも大きい）時に、出力ＸＲ、ＸＩを「１」とし、比較回路Ｃ１１、Ｃ１３は、その入力が負（交流電流ＩＡまたはＩＢの最大値が、直流電流ＩＤよりも小さい）時に、出力ＹＲ、ＹＩを「１」とする。
【００３７】
以下、図１回路の動作について説明するが、ここではまず、始動変圧器２側から発電動動機６側に電力を供給している前提で説明する。さらに、本発明の以後の説明においては、変換器３が（順変換器として作動するときも、また逆変換器として作動するときも）直流回路の直流電流をその整定値Ｉｄに一定制御しているという前提で説明する。また、正常運転時と、順変換器側内部短絡と、逆変換器側転流失敗に分けて、それぞれのときの動作を順次説明する。
【００３８】
なお、回生運転状態においては発電動動機６側から始動変圧器２側に電力供給する。また、順変換器側転流失敗や、逆変換器側内部短絡など、種々の組み合わせがありうる。ここでは、これらの運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた詳細な動作説明は、上記ケースでの説明完了後に纏めて図１２を用いて行うことにする。
【００３９】
まず、正常に始動変圧器２側から発電動動機６側に電力を供給している場合について、入力とした各部電流波形を図６に示している。図６に示す通り、各交流電流ＩＡ、ＩＢは、変流器ＣＴＡ側が電力系統１の周波数、変流器ＣＴＢ側が発電動動機６の回転速度に各々同期しているため、一般には異なる周波数となる。しかし、その電流は共通の直流電流の転流の結果として流れるものであるため、波高値はＩｄであり同一値となる。この波高値Ｉｄは、一般には順変換器の電流制御機能により定められる直流電流整定値である。また、３相の各電流は、正負に変化するが、ある相から変換器に流入（例えばこれを正方向とする）した電流が、他の相から流出（この場合、負方向）するという関係にあり、常に３相のうちの２相で通流している。
【００４０】
この結果、図６の任意のタイミングｔ１で各交流電流の総和をとっても、０である。つまり、順変換器側交流電流ＩＡ（ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ）の和、逆変換器側交流電流ＩＢ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）の和が０である。また、順変換器側交流電流ＩＡ（ＩＲ、ＩＳ、ＩＴ）の最大値、逆変換器側交流電流ＩＢ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）の最大値、また直流電流値ＩＤは同一値であり、これがＩｄである。なお、通常の装置では、直流電流の大きさは順変換器における電流制御機能により決定された一定値Ｉｄとされる。
【００４１】
図７は、このときの図１回路の各部信号の大きさを図示したものであり、図６の波形のタイミングｔ１での状況を示している。この場合に、改めて説明するまでもなく、最大値検出回路ＭＸＡ、ＭＸＢの出力、絶対値回路ＡＢＡ、ＡＢＢの出力並びに、直流電流ＩＤの大きさは、共にＩｄなる大きさ（同一値）である。この結果、減算回路ＭＮ１、ＭＮ２の出力が０となり、比較回路Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の出力も０である。
【００４２】
正常時に図６のような関係が成立していることを利用すると、この回路を用いて順変換器３と逆変換器５の間の回路異常を検出することができる。図４の順変換器３側内部短絡事故の場合について説明する。但し、図４においては、順変換器３で半導体スイッチ３Ｒ１と３Ｔ２が導通していたときに、半導体スイッチ３Ｓ１が短絡して、短絡電流Ｉｃが始動変圧器Ｒ相、半導体スイッチ３Ｒ１、３Ｓ１始動変圧器Ｓ相の経路で流れたものである。
【００４３】
この状態での各部電流波形を図８に示すように、内部短絡発生時点ｔ１以降、順変換器側の変流器ＣＴＡでは、急増する短絡電流ＩＡ＝Ｉｃ（−Ｉｃ）が、Ｒ相と、Ｓ相に観測される。またこのとき、順変換器３は、その出力である直流電流Ｉｄの制御が不能となるのでＩＤは０となる。従って逆変換器５の出力電流も０となる。これを図８に示しており、内部短絡発生時点ｔ１以後のｔ２時点での図１回路の各部回路信号を図９に示す。
【００４４】
図９において、時刻ｔ２では、ＩＲ＝Ｉｃ、ＩＳ＝−Ｉｃとなり、それ以外の電流は全て０であることから、減算回路ＭＮ１の出力がＩｃとなり、比較回路Ｃ１０の出力ＸＲ＝１となる。
【００４５】
図５で説明した逆変換器５のスイッチング素子の転流失敗によるＶ相アーム短絡のときの各部電流は図１０のようになる。つまり、順変換器３側では、従前と同じタイミングで変換動作を行うことができ、転流動作を継続する。逆変換器５側では、アーム短絡により発電動動機６側に電流が流れない。図１０のタイミングｔ１での図１回路各部信号は図１１のようになる。
【００４６】
図１１に示すように、時刻ｔ１では、ＩＲ＝Ｉｄ、ＩＴ＝−Ｉｄとなり、直流電流ＩＤは、Ｉｄである。それ以外の電流は全て０であることから、減算回路ＭＮ２の出力が−Ｉｃとなり、比較回路Ｃ１２の出力ＹＩ＝１となる。
【００４７】
図１回路の動作について、正常運転時と、順変換器側内部短絡と、逆変換器側転流失敗について説明した。この結果は、正常運転時では、全ての比較回路が出力せず、順変換器側内部短絡では比較回路Ｃ１０が、逆変換器側転流失敗では比較回路Ｃ１３がそれぞれ出力を与えた。このことから推測できるように、この図１回路は、逆変換器側内部短絡では比較回路Ｃ１２が、順変換器側転流失敗では比較回路Ｃ１１が出力を与えるように機能する。
【００４８】
なお、先に運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた複数の状態が存在することを述べたが、これらの組み合わせを図１２に示している。
【００４９】
図１２の横は、左側に揚水始動運転状態、右側に回生運転状態、中央に正常状態といった運転状態を示している。また、これらの運転状態のうち、揚水始動運転状態と回生運転状態は、それぞれ内部短絡と、転流失敗といった異常種別により細分されている。更に、縦は電力系統側と発電動動機側といった異常個所を示している。これが、運転状態、異常種別、あるいは異常個所の組み合わせに応じた複数の状態であり、それぞれにＡ乃至Ｉの記号を付して区別している。
【００５０】
以下、想定される全ての組み合わせにおいて、図１に示す本発明の第１の実施例回路が正しく動作して、簡便な装置構成で内部短絡と転流失敗を区別することができることについて詳細に説明する。但し、順変換器の点弧角は９０度以下、逆変換器の点弧角は９０度以上とする。なお、ＩＡは電力系統側の交流電流、ＩＢは発電動動機側の交流電流、ＩＤは直流回路の直流電流であり、Ｉｄは直流電流整定値とする。
【００５１】
Ａ：正常状態（始動、回生状態のいずれも含む）
始動段階における正常状態の動きについては、図６で各部電流を、図７で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、各部電流は全て、直流電流の整定値Ｉｄとなり、減算回路ＭＮ１、ＭＮ２に差分信号が発生しない。回生状態の正常状態の動きも全く同じであるので説明を省略する。
【００５２】
Ｂ：始動段階で電力系統側変換器に発生した内部短絡
図４で事象を、図８で各部電流を、図９で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、ＩＡ（電源側の交流電流）は、直流電流整定値Ｉｄ以上のＩｃに増大し、他の電流は、全て０となる。この結果、減算回路ＭＮ１に正の差分信号が発生して比較回路Ｃ１０が出力（ＸＲ＝１）する。
【００５３】
Ｃ：始動段階で電力系統側変換器に発生した転流失敗
この場合は、電力系統側の交流電流ＩＡがアーム間短絡により、瞬時に０になる。また、順変換器は電流制御機能を担っているために、順変換器がその異常で電流制御機能を失うことにより、発電動動機側の交流電流ＩＢと、直流電流ＩＤも０へと減衰する。
【００５４】
このとき、発電動動機側の交流電流ＩＢと、直流電流ＩＤが０へと減衰する理由について説明する。まず、発電動動機６は変換装置側からの電力供給を喪失したが、回転が止まったわけではないので、逆起電力が発生している。また、この状態では逆変換器は発電動動機６の回転数に応じた転流動作を継続しており、かつ順変換器側にアーム短絡による直列回路が形成されている。この結果、発電動動機６を電源とし、逆変換器、アーム間短絡点により閉回路を形成し、発電動動機６の逆起電力による電流が減衰しながら流れ続けることになる。この逆起電力による電流は、アーム間短絡部を通って巡回し、変流器ＣＴＢとＣＴＤにより計測される。
【００５５】
図１回路の減算回路ＭＮ２では、この減衰電流は打ち消され差分として現れないが、減算回路ＭＮ１では負の信号として抽出される。この結果、比較回路Ｃ１１が出力（ＹＲ＝１）を与える結果となる。
【００５６】
なお、上記の例においては、逆変換器側の交流系統に発電動動機が設置され、ここから逆起電力による減衰電流が流入するとしたが、直流送電システムの場合には電源が存在するので、上記と同じルートで不定の電流（異常様相により電流値が定まり、一義的に決定されない）が流入し、同様の判断結果に至ることは言うまでもない。
【００５７】
Ｄ：始動段階で発電動動機側変換器に発生した内部短絡
この場合、順変換器は健全である。逆変換器は、その一部で内部短絡を生じているが、変換器としては点弧動作を継続できている。このため、順変換器側から流入する電流は、その電流制御機能により整定値Ｉｄに保持され、逆変換器の点弧動作により形成された上下のアームを介して循環する。この電流は、ＩＡ＝ＩＤ＝Ｉｄとして検知される。一方、逆変換器は逆変換動作中であるため、発電動動機と短絡点との間で短絡電流が生じる。短絡電流は過大な電流とはならないが、この時にＩＢとして検知される電流値Ｉｅは直流電流整定値Ｉｄよりも大きな値である。
【００５８】
この結果、図１回路の減算回路ＭＮ１では、この電流は打ち消され差分として現れないが、減算回路ＭＮ２ではＩｅがＩｄよりも大きいために正の信号として抽出され、比較回路Ｃ１２が出力（ＸＩ＝１）を与える結果となる。
【００５９】
Ｅ：始動段階で発電動動機側変換器に発生した転流失敗
図５で事象を、図１０で各部電流を、図１１で各部信号の大きさを説明済みである。要するに、ＩＡ（電源側の交流電流）と直流電流ＩＤにはＩｄが流れるが、発電動動機側の交流電流ＩＢは、全て０となる。この結果、減算回路ＭＮ２に負の差分信号が発生して比較回路Ｃ１３が出力（ＹＩ＝１）する。
【００６０】
以上により、始動段階での全ての組み合わせのときの動作、判定結果を説明したが、図１３にそれぞれの事例での各部信号の大きさ並びに判定結果を示すように、全ての事例が正しく判別されていることが理解できる。
【００６１】
次に、発電動動機側の変換器を順変換器とし、電力系統側の変換器を逆変換器として作動せしめて、発電動動機側から電力系統側に電力を送る、いわゆる回生運転時における動作並びに判定結果を事例Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉに従い説明する。但し、直流回路の直流電流制御機能は、始動段階と同様に、電力系統側の変換器が担っているものとする。
【００６２】
Ｆ：回生段階で電力系統側変換器に発生した内部短絡
このとき、逆変換動作をしている電力系統１側変換器３では、内部短絡により電流制御機能が失われ、短絡点に短絡電流が流れるが、直前まで逆変換運転をしていたため事例Ｂのような大電流にはならないが増大する。このときの短絡電流をＩｃとする。一方、順変換動作をしている発電動動機側変換器では、直流側に回路が形成されるために順変換動作により電流Ｉｅを流し込む。このときの電流は、電力系統側変換器の電流制御機能が失われているため、そのときの回路条件などにより定まる。
【００６３】
この結果、電力系統側電流ＩＡ＝Ｉｃ、直流回路電流ＩＤ＝Ｉｅ、発電動動機側電流ＩＢ＝Ｉｅがそれぞれ検知される。このとき、図１保護回路の減算回路ＭＮ２は、その入力が同一値（Ｉｅ）となり、差分が発生しない。減算回路ＭＮ１にはＩｃ＋Ｉｅが生じており、Ｉｃよりも大きいためにこの値は正となり、比較回路Ｃ１０が出力（ＸＲ＝１）する。
【００６４】
Ｇ：回生段階で電力系統側変換器に発生した転流失敗
このとき、逆変換動作をしていた電力系統１側変換器３では、転流失敗により形成されたアーム短絡により逆変換運転が行えず、電流ＩＡ＝０となる。一方、発電動動機６側変換器５は、順変換動作をしており、ケースＣと同様に発電動動機６から直流回路に向かう電流Ｉｅが流れる。なお、電流Ｉｅは電流制御されたものではないので、このときの回路条件により定まる。
【００６５】
この結果、電力系統側電流ＩＡ＝０、直流回路電流ＩＤ＝Ｉｅ、発電動動機側電流ＩＢ＝Ｉｅがそれぞれ検知される。このとき、図１保護回路の減算回路ＭＮ２は、その入力が同一値（Ｉｅ）となり、差分が発生しない。減算回路ＭＮ１には−Ｉｅが生じており、比較回路Ｃ１１が出力（ＹＲ＝１）を与える。
【００６６】
Ｈ：回生段階で発電動動機側変換器に発生した内部短絡
この場合の様相はケースＤとほぼ同様となる。まず、電力系統側変換器は逆変換動作を行っているが、電流制御機能を有するために、直流電流ＩＤをその設定値Ｉｄとすべく作動している。また発電動動機側変換器は、順変換動作をしており、短絡電流Ｉｃを供給する。
【００６７】
この結果、電力系統側電流ＩＡ＝Ｉｄ、直流回路電流ＩＤ＝Ｉｄ、発電動動機側電流ＩＢ＝Ｉｃがそれぞれ検知される。このとき、図１保護回路の減算回路ＭＮ１は、その入力が同一値（Ｉｄ）となり、差分が発生しない。減算回路ＭＮ２にはＩｃ−Ｉｄが生じているが、短絡電流Ｉｃのほうが大きいため正となり、比較回路Ｃ１２が出力（ＸＩ＝１）を与える結果となる。
【００６８】
Ｉ：回生段階で発電動動機側変換器に発生した転流失敗
この場合の様相はケースＥとほぼ同様となる。まず、電力系統側変換器は逆変換動作を行っているが、電流制御機能を有するために、直流電流ＩＤをその設定値Ｉｄとすべく作動し、転流失敗によるアーム短絡点を閉回路とする回路に電流ＩＡ＝Ｉｄを流す。また発電動動機側変換器は、順変換動作をしているがアーム短絡により閉回路を形成しないために電流は流れない。
【００６９】
この結果、電力系統側電流ＩＡ＝Ｉｄ、直流回路電流ＩＤ＝Ｉｄ、発電動動機側電流ＩＢ＝０がそれぞれ検知される。このとき、図１保護回路の減算回路ＭＮ１は、その入力が同一値（Ｉｄ）となり、差分が発生しない。減算回路ＭＮ２には−Ｉｄが生じており、比較回路Ｃ１３が出力（ＹＩ＝１）する。
【００７０】
以上により、回生段階での全ての組み合わせのときの動作、判定結果を説明したが、図１３にそれぞれの事例での各部信号の大きさ並びに判定結果を示すように、全ての事例が正しく判別されていることが理解できる。
【００７１】
以上、図１に示す第１の実施例によれば、運転状態、異常種別と、異常箇所によらず、全ての組み合わせにおいて正しく異常判別することができる。図１の実施例においては、直流電流変流器ＣＴＤを用いてこれを実現したが、次に直流電流変流器ＣＴＤを用いない手法について説明する。
【００７２】
そのために、まず図１３の結果について詳細検討すると、以下のようなことが明らかになる。まず、図１３のうち、ケースＡの正常状態と、電力系統１側の変換器３での異常ケースＢ、Ｃ、Ｆ、Ｇについてみると、電力系統側の変換器３に流れる電流ＩＡは、ケースごとに次のように整理できる。ここで、電力系統側の変換器３というのは、先に説明したように直流回路の直流電流をその整定値Ｉｄに一定制御している変換器のことである。このように、ここでは一定電流制御している端子側の交流電流に着目した評価をしようとしている。
正常運転時（ケースＡ）：ＩＡ＝Ｉｄ（直流電流整定値）
転流失敗時（ケースＣ、Ｇ）：ＩＡ＝０
内部短絡時（ケースＢ、Ｆ）：ＩＡ＝Ｉｃ（短絡電流）
このことは、電力系統１側の変換器３に流れる電流ＩＡが、Ｉｄまたは０以外の値を取るとき、それは内部短絡であるということを意味する。つまり、ＩＡが所定の値（０か、直流電流整定値Ｉｄ）であることが検知できれば、それ以外の値をとる内部短絡と区別ができるということになる。
【００７３】
ここで、検出値が直流電流整定値Ｉｄあるいは０であることを検出するときに、ある程度の検出幅を持たせることはよく行われることであるが、ここでは直流電流整定値Ｉｄの検出のために±ε、０の検出のためにδの検出幅を考えてみる。
【００７４】
図１４は、横軸に電流ＩＡをとって、上記の関係を記述したものであり、０から検出幅δの範囲が、電力系統１側変換器３の転流失敗検出範囲Ｒ１である。また同様に、直流電流整定値Ｉｄから±εの範囲が電力系統側変換器の正常運転検出範囲Ｒ２である。従って、この範囲以外が内部短絡時における短絡電流の検出範囲Ｒ３とすることができる。
【００７５】
上記と同じ解析を、図１３のうち、ケースＡの正常状態と、発電動動機６側の変換器５での異常ケースＤ、Ｅ、Ｈ、Ｉについて試みると、発電動動機６側の変換器５に流れる電流ＩＢは、ケースごとに次のように整理できる。ここで、発電動動機１側の変換器５というのは、直流回路の直流電流をその整定値Ｉｄに一定制御していない側の変換器（相手側が一定電流制御している）のことである。
正常運転時（ケースＡ）：ＩＢ＝Ｉｄ（直流電流整定値）
転流失敗時（ケースＥ、Ｉ）：ＩＢ＝０
内部短絡時（ケースＤ、Ｈ）：ＩＢ＝Ｉｃ、Ｉｅ
このことは、発電動動機６側の変換器５に流れる電流ＩＢについてみても、Ｉｄまたは０以外の値を取るとき、それは内部短絡であるということを意味する。つまり、ＩＢが所定の値（０か、直流電流整定値）であることが検知できれば、それ以外の値をとる内部短絡と区別ができるということになる。
【００７６】
ここでも、検出値がＩｄであることを検出するために±ε、０の検出のためにδの検出幅を考えてみる。
【００７７】
図１５は、縦軸に電流ＩＢをとって、上記の関係を記述したものであり、０から検出幅δの範囲が、発電動動機側変換器の転流失敗検出範囲Ｒ４である。また同様に、直流電流整定値Ｉｄから±εの範囲が発電動動機側変換器の正常運転検出範囲Ｒ５である。従って、この範囲以外が内部短絡時における短絡電流の検出範囲Ｒ６とすることができる。
【００７８】
この図１回路の検出システムでは、電力系統側変換器３で一定電流制御をするため電力系統側変換器側が異常になると、発電動動機側変換器の電流も非正規の値となる。逆に電力系統側変換器側が健全であればＩＤとＩＡは、Ｉｄに維持される。以上の検討結果から、仮に、図１４の電力系統側変換器正常の領域Ｒ２の中に、図１５を組み込む形で二つの図を集約すると図１６となる。
【００７９】
図１６は、横軸に電力系統側の電流ＩＡ、縦軸に発電動動機側の電流をとり、かつＩＡ側を主体にして、二次元表示した図であり、Ｄ０は正常領域、Ｄ１は電力系統側変換器転流失敗領域、Ｄ２は電力系統側変換器内部短絡領域、Ｄ３は発電動動機側変換器の転流失敗領域、Ｄ４は発電動動機側変換器の内部短絡領域を意味している。
【００８０】
図１４、図１５、図１６の図示から明らかなように、交流電流ＩＡ、ＩＢの大きさが０か、あるいはＩｄであることがわかれば、（直流変流器ＣＴＤから直流電流を検出し、入力しなくても）電力系統側変換器３と発電動動機側変換器５の双方についての転流失敗領域と、内部短絡領域と、正常領域とを区別可能である。直流電流の検出値を使用しなくても、その整定値のみで領域区分に必要な情報が得られている。
【００８１】
本発明の第２の実施例においては、以上の解析と知見に基づいて保護装置の回路構成を行うものであり、その例を図１７に示す。第２の実施例である図１７が、第１の実施例である図１と本質的に相違するのは、交流電流ＩＡ、ＩＢは交流変流器ＣＴＡ、ＣＴＢからの検出電流であるが、それ以外のものは所定の設定値（固定値）として予め与えられたものであることである。特に、直流電流整定値Ｉｄを使用して直流電流変流器ＣＴＤを使用しない点において、明確に相違している。
【００８２】
図１７の考え方は、要するに入力電流ＩＡ、ＩＢが、図１６の各領域のどこに位置するかを判別したものであり、５つの比較回路Ｃの成立する領域とその意味は以下の通りである。
【００８３】
比較回路Ｃ１：変流器ＣＴＡからの電流ＩＡが、設定値δよりも小さい領域であり、図１８aに示すように、図１４のＲ１，図１６のＤ１に相当する。この出力は、電力系統側変換器の転流失敗を意味する。
【００８４】
比較回路Ｃ２：変流器ＣＴＢからの電流ＩＢが、設定値δよりも小さい領域であり、図１８ｂに示すように、図１５のＲ４に相当する。この出力は、発電動動機側変換器の転流失敗を意味する。
【００８５】
比較回路Ｃ３：変流器ＣＴＡからの電流ＩＡと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）の絶対値が、設定値εよりも大きい領域であり、図１８ｃに示すように、図１４のＲ２以外の全領域である。この領域は、電力系統側変換器の異常を示す全ての領域である。
【００８６】
比較回路Ｃ４：変流器ＣＴＡからの電流ＩＡと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）の絶対値が、設定値εよりも小さい領域であり、図１８ｄに示すように、図１４のＲ２領域である。この領域は、電力系統側変換器の正常領域を意味する。
【００８７】
比較回路Ｃ５：変流器ＣＴＢからの電流ＩＢと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）の絶対値が、設定値εよりも大きい領域であり、図１８eに示すように、図１５のＲ５以外の全領域である。この領域は、発電動動機側変換器の異常を示す全ての領域である。
【００８８】
図１７回路の各比較回路Ｃは、上記の状態にて出力する。これらの比較回路の出力は、否定回路ＮＯＴ，あるいはアンド回路ＡＮＤを用いた論理回路により最終的に短絡或いは、転流失敗の検出信号とされる。以下、各異常検出信号の検出論理について説明する。
【００８９】
交流系統側転流失敗：ＹＲ
比較回路Ｃ１の出力をそのまま、交流系統側転流失敗検出信号ＹＲとして利用する。
【００９０】
交流系統側内部短絡：ＸＲ
比較回路Ｃ３の動作領域（図１８ｃ）から、図１８aの領域Ｄ１を除外して、領域Ｄ２でのみ動作する図１８ｆの領域とする。否定回路Ｎ１とアンド回路ＡＮＤ１により、領域Ｄ２を得る。
【００９１】
発電動動機側転流失敗：ＹＩ
比較回路Ｃ２の出力（図１８ｂの領域）をそのまま発電動動機側変換器の転流失敗検出信号とすると、ＩＢがほぼ零となっているのでこの原因が交流側変換器異常のためなのか、発電機側の転流失敗などによるものかが区別できないことから、交流系統側変換器が正常であること（図１８ｄ）の一致条件で発電動動機側変換器の転流失敗検出信号とする。この一致は、アンド回路ＡＮＤ２で求め、この結果の動作領域は図１８ｇのように表される。この領域は、図１６のＤ３である。
【００９２】
発電動動機側内部短絡：ＸＩ
ここでは最終的に図１８ｈの領域Ｄ４で動作するものとしたい。このために、比較回路Ｃ５の領域（図１８ｄ）と比較回路Ｃ４（図１８e）の領域の一致を取ることでＤ０領域を除外し、さらに、アンド回路ＡＮＤ２の反転出力との一致をとることで、Ｄ３領域を除外する。アンド回路ＡＮＤ３は、これらの信号の一致を取ることで、領域Ｄ０，Ｄ３を除外して領域Ｄ４のみとする。
【００９３】
以上、図１７の本発明の第２の実施例においては、直流電流変流器ＣＴＤを使用せず、電流整定値を用いて判別する方式としたが、さらに図１９の本発明の第３の実施例においては、異常事象の判別のために過渡現象を利用する。過渡現象の利用は、図１９の判定器Ｊ１、Ｊ２で行う。
【００９４】
図１９の考え方も、要するに入力電流ＩＡ、ＩＢが、図１６の各領域のどこに位置するかを判別したものであり、２つの比較回路Ｃと、２つの判定器Ｊと、否定回路Ｎ３の成立する領域とその意味は以下の通りである。なお、結論を先に言うと、２つの判定器Ｊ１、Ｊ２はそれぞれ比較回路Ｃ３，Ｃ５と同じ領域で出力するものであり、否定回路Ｎ３は比較回路Ｃ４に相当する。
【００９５】
比較回路Ｃ１：変流器ＣＴＡからの電流ＩＡが、設定値δよりも小さい領域であり、図１８aに示すように、図１４のＲ１，図１６のＤ１に相当する。この出力は、電力系統側変換器の転流失敗を意味する。
【００９６】
比較回路Ｃ２：変流器ＣＴＢからの電流ＩＢが、設定値δよりも小さい領域であり、図１８ｂに示すように、図１５のＲ４に相当する。この出力は、発電動動機側変換器の転流失敗を意味する。
【００９７】
判定器Ｊ１：変流器ＣＴＡからの電流ＩＡと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）を入力とする。あとで詳細に説明するが、判定器Ｊ１は、この差が大きいことを時限判定し、差の大きさで定まる所定時間後に出力する。出力までに時間遅れを生じるものの、この出力は基本的に図１８ｃに示すように、図１４のＲ２以外の全領域である。この領域は、電力系統側変換器の異常を示す全ての領域である。
【００９８】
否定回路Ｎ３：判定器Ｊ１の出力領域を否定したものであり、これは図１８ｄに示すように、図１４のＲ２領域である。この領域は、電力系統側変換器の正常領域を意味する。
【００９９】
判定器Ｊ２：変流器ＣＴＢからの電流ＩＢと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）を入力とする。あとで詳細に説明するが、判定器Ｊ１は、この差が大きいことを時限判定し、差の大きさで定まる所定時間後に出力する。出力までに時間遅れを生じるものの、この出力は基本的に図１８eに示すように、図１５のＲ５以外の全領域である。この領域は、発電動動機側変換器の異常を示す全ての領域である。
【０１００】
図１９回路の各部の回路は、上記の状態にて出力する。この出力は、図１７の各比較回路Ｃの出力領域と全く同じ領域であり、時限特性を持たせている点のみが相違する。
【０１０１】
これらの回路の出力は、その後段の否定回路ＮＯＴ，あるいはアンド回路ＡＮＤを用いた論理回路により最終的に短絡或いは、転流失敗の検出信号とされる。その結果導かれる結論は、図１７で説明したとおりであるので、以後の動作説明を省略する。
【０１０２】
以下、判定器Ｊの機能について詳細に説明する、このうち、まず判定器Ｊ１の入力は、変流器ＣＴＡからの電流ＩＡと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ４）である。この入力は、交流系統側変換器の内部短絡を判別する目的で使用されるものであり、内部短絡時の過渡現象を図８に示したように、内部短絡により、短絡電流が増大して流れる。図１２、図１３に示す分類では、これはケースＢ，Ｆに相当する。
【０１０３】
また判定器Ｊ２の入力は変流器ＣＴＢからの電流ＩＢと直流電流整定値Ｉｄとの差（ＭＮ６）である。この入力は発電動動機側変換器の内部短絡を判別する目的で使用されるものであり、内部短絡により、短絡電流が増大して流れる。図１２、図１３に示す分類では、これはケースＤ，Ｎに相当する。これらの事象では、短絡電流の大きさが一義的に個定値に定まらず、過渡現象を伴う。
【０１０４】
図２０は、この過渡現象を捕らえて異常判定するものであり、横軸に短絡異常発生からの時間、縦軸に入力した差電流の大きさ（ＩＡ−Ｉｄ）あるいは、（ＩＢ−Ｉｄ）を取っている。
【０１０５】
このうち、差電流（ＩＡ−Ｉｄ）を入力する判定器Ｊ１についてみると、例えば交流系統側変換器の内部短絡により、図８あるいは図１２のケースＤに示したように交流電流ＩＡが過大となり、ΔＩ１＝ＩＡ−Ｉｄ＞０が生じたとする。判定器Ｊ１は、生じたΔＩの大きさと自身の時限特性ｆ１により、ΔＩ１発生からｔ１後に出力を発生する。特性ｆ１を図２０のように右下がりとしておく（反限時特性を持たせる）ことで、発生したＩＡが大きければ出力は短時間に出力し、Ｉｄに近い値ならば遅く出力する。この特性は回路健全部が有する過電流耐量に応じて決定する。
【０１０６】
また例えば、発電動動機側変換器の内部短絡により、図１２ケースＨに示したようにＩＢが過少となり、ΔＩ２＝ＩＢ―Ｉｄ＜０が生じたとする。判定器Ｊ２は上述と同様にｔｃ後に出力を発生する。図２０の０以下の特性ｆ２を一定時間の遅延か、それに近い特性としておけば、装置起動時の電流立ち上がりでのＩＩＢ＜Ｉｄの期間の誤動作を回避しつつ、過大にならないままにとどまっている短絡電流の検出を行なうことができる。
【０１０７】
図１９の第３の実施例において、他の論理回路部分の動作は、今までの説明で容易に理解できることであり、その説明を省略するが、図２０のような判定器Ｊを用いれば、真に装置の停止が必要な内部短絡と、運転係属が可能な転流失敗とに区別することが可能となる。
【０１０８】
図２１は、上記した第１乃至第３の実施例により異常検知した場合の運転シーケンスを示したものであり、まずステップＳ１００で異常検知した場合、ステップＳ１０１でその種別を判別し、内部短絡であればステップＳ１０２において直ちに装置停止する。転流失敗であればステップＳ１０３において一時休止状態とし、回復後にステップＳ１０４において運転を再開する。
【０１０９】
図２１の通りとしておくことで、電力変換装置を完全に停止することなく運転できる。即ち、例えば発電動動機の加速中であれば、図２２のように、一時的な休止区間を経過するなどの後に加速を再開できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、交流系統間に設けられた電力変換装置に広く活用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１：電力系統
２：始動変圧器
３：順変換器
４：直流リアクトル
５：逆変換器
６：発電動動機
ＣＴＡ，ＣＴＢ：変流器
ＣＴＤ：直流変流器
９:ポンプ水車
１０：電力変換装置
Ｉｄ：直流電流整定値
ＩＡ：電力系統側交流電流
ＩＢ：発電動動機側交流電流
ＩＤ：直流電流
ＭＸ：最大値検出回路
ＡＢ：絶対値回路
ＭＮ：減算回路
Ｃ：比較回路
Ｊ：判定器
【図１】
2012050163.tif 000003
【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１８ａ】
2012050163.tif 000020
【図１８ｂ】
2012050163.tif 000021
【図１８ｃ】
2012050163.tif 000022
【図１８ｄ】
2012050163.tif 000023
【図１８ｅ】
2012050163.tif 000024
【図１８ｆ】
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【図１８ｇ】
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【図１８ｈ】
2012050163.tif 000027
【図１９】
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【図２０】
2012050163.tif 000029
【図２１】
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【図２２】
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