(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電位にある高圧変換所の線路整流バルブ内にあり、サイリスタ構成でターンオン型の少なくとも一つの半導体素子（４）をそれぞれ有する複数のバルブ・ユニットと、高電位にある各サイリスタを制御するための第１の制御ユニット（３）とを有し、前記第１の制御ユニットは低電位にあるバルブ制御ユニット（１）に接続されて前記バルブ制御ユニットと前記第１の制御ユニットとの間の通信を行う装置であって、該装置が各サイリスタにわたって接続された分圧回路を監視するように設けられ、抵抗器（２４、２５）およびコンデンサ（２７、２８）の直列接続を含む装置において、
前記分圧回路のコンデンサが自己回復作用型のもので、このうち、前記コンデンサのキャパシタンスが前記分圧回路の欠陥の起こる可能性のある発生時点で次第に減少し、各サイリスタと関連した前記第１の制御ユニット（３）が前記分圧回路の第１の抵抗器（４３）を介し、かつ高電位にある第１の測定部材（４２）を通してサイリスタの両端の電圧を記録するように配され、サイリスタのターンオンの直前の瞬時に、また前記分圧回路のコンデンサの短絡によって、かつ第２の測定部材（４１）を通して、前記瞬時後の予め定められた時点で前記分圧回路内の第２の抵抗器（２５）の両端の電圧を記録するようにし、処理手段（２０）が前記分圧回路の前記コンデンサのキャパシタンス値を計算し、この２つの電圧値に基づいて決まる情報を低電位にある前記バルブ・ユニットを監視するための監視構成（１６）に送るようにし、かつ、前記第１と第２の測定部材が前記キャパシタンス値と前記コンデンサの定格値とを比較するように適合し、前記監視構成が該比較に基づいて前記分圧回路に故障が発生しているか否かを決定するように構成した、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、前記第２の測定部材（４１）が問題の前記サイリスタ（４）と関連した前記第１の制御ユニット（３）を通して前記サイリスタ（４）のターンオン動作の時点に相当する所与の瞬間に前記電圧を記録するのに適合していることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、前記第１と第２の測定部材が５０〜２００μｓの時間間隔で以て前記２つの電圧記録を実施するのに適合していることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれかに記載の装置であって、前記監視構成（１６）は計算されたキャパシタンス値が所与の比率だけ前記定格値の下へ落ちるときコンデンサ故障が起こっていると決定するように配置されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から３のうちいずれかに記載の装置であって、前記監視構成は計算されたキャパシタンス値が所与の比率だけ前記定格値を超えるとき抵抗故障が起こっていると決定するのに適合していることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれかに記載の装置であって、前記第１の制御ユニットがバルブ制御ユニット（１）と前記第１の制御装置との間の通信のために、他方それを電流分離するために光導体（２、１３）を通して前記バルブ制御ユニットと接続されている装置において、前記第１の制御装置が検出された前記値を処理する処理手段（２０）を有し、前記第１の制御ユニットが前記処理から生じる情報を低電位にあるバルブ監視構成（１６）へ送るために前記第１の制御ユニットから前記バルブ制御ユニットへ延びる前記光導体（１３）を利用するのに適合していることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれかに記載の装置であって、高圧直流（ＨＶＤＣ）を交流に及びこの逆に変換する変換所内の変換器に含まれたバルブを監視するのに適合していることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
発明及び先行技術の分野
本発明は、高電位にありかつ複数のバルブ・ユニットを有する高圧変換所の線路整流バルブ（ｌｉｎｅ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｖａｌｖｅ）内の装置に関し、バルブ・ユニットの各々がサイリスタの形をしたターンオン型の少なくとも１つの半導体素子を有し、各サイリスタ毎に高電位にありかつそのサイリスタを制御する第１の制御ユニットを有し、第１の制御ユニットは低電位にあるバルブ制御ユニットと第１の制御ユニットとの間の通信のためにバルブ制御ユニットに接続され、かつ装置は各サイリスタの両端間に接続され、かつ直列接続された抵抗とコンデンサからなる分圧回路を監視するように設計されている。
このような高圧変換所は、例えば、直流電圧を交流電圧に、またこの逆に変換するために高圧直流（Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ；  ＨＶＤＣ）を通して送電する発電所内のものであるが、しかし本発明はこれに制約されることはなく、あらゆる型式の高圧変換所の監視を目指しており、高電圧はここでは典型的に１０〜５００ｋＶ範囲内の電圧であってよい。各バルブ・ユニットは、通常、直列に接続されたサイリスタの形をした複数の半導体素子を有し、それらの半導体素子は同時に制御され、それであるから、それらの半導体素子は１つのスイッチとして作用し、かつ前記半導体素子のターンオフ状態でバルブ・ユニットによって保持される電圧がそれらの素子間に分配される。これは、素子が正規には各々１〜１０ｋＶしか保持できないからである。
大電力がこのような高圧変換所によって取り扱われ、かつ、それゆえ、或る時間間隔中、その部分の又は変換所全体のドロップ・アウトが高コストを生じるから、計画にない動作中断を可能な限り回避するためにそれらの正規状態からの偏移に際して必要な対策を取り、かつどの素子が欠陥を有するかに関する情報を正確に受け取ることによって保守のための閉鎖時間を最小限短くすることができるようにバルブの異なるいくつかの位置を監視し得ることが重要な要望である。そのために、欠陥ではないものの偏移属性を得始める素子に関する情報もまた注目される。これは、補正対策をタイムリーに計画することがあるからである。
しかしながら、異なるいくつかの位置は高電位にあり、これがそれらの監視を困難にし、従って処置する方法は今に至るまでそれらの位置のほとんどに関して大地電位にある問題の位置に関連したパラメータの測定を実施し、次いで高電位におけるパラメータの予想される値を計算することに制約されてきた。したがって、序論で述べた分圧回路を監視することは、今に至るまで可能でなく、これが計画にない動作中断に結び付いてしまう恐れがある。
発明の要約
本発明の目的は、序論で述べた型式の装置を提供することであり、これはバルブの状態に応じて、かつ部品の不必要な破壊や予期しない動作中断を回避するように、分圧回路の状態を検査するための要素を改善することにある。
この目的は、本発明によれば、分圧回路のコンデンサが云わゆる自己回復作用型のものであり、分圧回路のあり得る欠陥が起こる時点のそのキャパシタンスが漸減する序論で定義された型式の装置を備えることによって得られ、それぞれのサイリスタと関連した第１の制御ユニットがそのサイリスタのターンオン動作の直前のかつそれゆえ分圧回路のコンデンサの短絡直前の瞬間に、分圧回路の第１の抵抗を通して、高電位に配置された部材を介してそのサイリスタの両端間の電圧を記録し、かつ瞬間の後の所与の時点で分圧回路内の第２の抵抗の両端間の電圧を部材を介して記録するように配置されることによって、手段がこれら２つの電圧の値に基づいて分圧回路のコンデンサのキャパシタンス値を計算し、かつそれに依存する情報を低電位に配置されたバルブの監視構成に送るように配置され、及び部材がキャパシタンス値をコンデンサの定格値と比較するのに適合しており、かつ監視構成がこの比較に基づいて故障が分圧回路に起こっているかどうか決定するように配置されることによって得られる。このように、高電位で利用可能になっている抵抗器の両端間の電圧に関する情報を利用することによって、問題の分圧回路のあり得る故障を「大地電位（ｇｒｏｕｎｄ  ｌｅｖｅｌ）」にある監視構成内で信頼性を以て検出することができる。それゆえ、これは、電圧測定と定義された性質を有する云わゆる事故回復作用型コンデンサの使用とを組み合わせることによって行う。
本発明の好適実施例によれば、監視構成は、計算されたキャパシタンス値が所与の比率だけ定格値から下がるときコンデンサ故障が起こっていると決定するのに適合している。それゆえ、分圧回路のコンデンサ故障を、このようにして、比較を通して検出することができる。
本発明の他の好適実施例によれば、監視構成は、計算されたキャパシタンス値が所与の比率だけ定格値を超えるとき抵抗故障が起こっていると決定するのに適合している。それゆえ、もしも計算されたキャパシタンス値が所与の比率だけ定格値を急に超えるならば、これはもはやどんなコンデンサ故障の問題でもなく、代わりにその抵抗が高くなっている。コンデンサ故障と同時に抵抗故障が起こり、かつこれら２つの故障が平衡を取る確率は非常に低い。
低電位に配置されたバルブ制御ユニットと第１の制御ユニットとの間の通信のために、かつそれらのユニットを電流的に分離するために、光導体を通して第１の制御ユニットがバルブ制御ユニットに接続されている装置を目指している本発明の他の好適実施例によれば、第１の制御ユニットが、検出された値を処理する手段を有し、かつ第１の制御ユニットが処理から生じる情報を監視構成に送るために第１の制御ユニットからバルブ制御ユニットへ帰り着く光導体を利用するのに適合している。
このようにして、高電位で、すなわち、半導体素子を制御するための第１の制御ユニット内に高電位に高機能を配置し、かつ手段による処理から生じる情報を低電位にある監視構成へ送るためにそこに既にある光導体を利用することによって、このようなバルブの異なるいくつかの位置の信頼性のある監視を保証し、それゆえ簡単な手段によってかつ低コストでバルブの状態の良好な画像を受け取ることが可能である。高電位で測定を実施することによってその値が注目されている問題のパラメータが正確に測定され、このことを通して故障源を最少限に減らす。更に、問題のバルブを「接地（ｇｒｏｕｎｄ）」にするために追加構成を必要としない。これは、そこに既にある光導体をこの目的に使用する一方、高電位と低電位との間に必要とされる電流分離を達成するために使用するからである。必要とされる唯一の事項は、第１の制御ユニットが手段で補足され、異なるいくつかの測定部材が適当な場所に適用されかつ第１の制御ユニットに接続され、この接続は電気導体を通して行ってよいと云うことである。
本発明の利点ばかりでなく有利な特徴は、下記の説明及び添付の請求項から明らかである。
【図面の簡単な説明】
添付図面を参照し、例として挙げた本発明の好適実施例の説明が下に続く。
これらの図面において、
図１は本発明の好適実施例による装置の機能の原理を示す簡単化回路図である。
図２は本発明の好適実施例の装置の部分である分圧回路の回路図である。
図３は図２の分圧回路が関連しているサイリスタの両端間の電圧発生を示し、そのサイリスタをターンオンする前及び後の変動を示すグラフ図である。
図４はサイリスタをターンオンした後の時間経過に従って図２による分圧回路の抵抗の両端間の電圧の変動を示すグラフ図である。
図５は自己回復作用コンデンサの故障が起こる時点からの時間経過に従ってコンデンサのキャパシタンスの変動を示すグラフ図である。
発明の好適実施例の詳細な説明
例えば、高圧直流（ＨＶＤＣ）を交流に又はこの逆に変換する高圧変換所のバルブ及びこれと関連したバルブ制御ユニットの全体構造ばかりでなく、いかに本発明を実現するかが図１に概略的に示されている。バルブ制御ユニット１は、変換所内にあって光導体２、すなわち、光ケーブルを通して制御ユニット３と通信するのに適合しており、制御ユニット３はサイリスタの形をしたバルブ・ユニットに属するターンオン型の半導体素子４を制御し、その制御はターンオンすることだけに関係する。多数のこのような半導体素子は、単一バルブ・ユニット内に通常直列に接続され、かつ各々制御ユニット３を通して同時に制御されるようにし、このことは５に破線を通して表示されている。バルブは、複数のバルブ・ユニットからなる。次の説明における簡単のために、それらの半導体素子がターンオフされ得ないサイリスタからなると仮定する。もっとも、本発明は、いずれにしてもこれに制約されることはない。
バルブ制御ユニット１は、低電位に、すなわち、アースされており、かつ、在来のように、正規ターンオン又は点弧のために入力６を通して論理回路７に制御パルスを受け取り、ユニット１は、更に、ターンオン信号又は点弧信号を異なるいくつかの発光ダイオード８へ送り、それであるから光導体に点弧信号をバルブ・ユニットに属する全てのサイリスタ制御ユニット３へ送らせる。サイリスタ制御ユニットは、点弧信号を受け取るのに適合した発光ダイオード９を有し、かつ点弧回路１０を通してサイリスタ４のゲートに作用してそのサイリスタのターンオン動作を管理する。サイリスタ制御ユニットは、在来のように、発光ダイオード１２へ、かつ更に、光導体１３を通してバルブ制御ユニットのホト・ダイオード１４へ表示パルスを送る回路１１を有し、それであるから問題のサイリスタの両端間にその順バイアス方向にかかる電圧が、点弧ステップ中、低電圧損失でターンオンを急速にかつ効率的に起こすのを可能にするに充分であることを示す。
表示パルスは、その機能を更に説明する論理回路１５を通して回路７へ送られて、それによって点弧パルスの送出を制御する。バルブ制御ユニット１は論理回路１６を有し、この論理回路はバルブの異なるいくつかの位置を監視して表示パルスをバルブ制御ユニットから監視バス１７を通して送る。
回路１５及び１６の特定配置を除き、上に説明した特徴は、先行技術の部分である。本発明の特性上の特徴を説明する。
監視装置は概略的に表示された部材１８及び１９を含み、これらの部材は高電位でバルブの機能パラメータを検出しかつそれらの部材によって検出された値をサイリスタ制御ユニット３へ送るのに適合している。このような部材は、ここでは、サイリスタの各々の近劣に配置される。更に、監視装置は、部材１８及び１９によって検出された値を処理するのに適合しており、サイリスタ制御回路に属する処理手段２０を有する。処理手段２０は、処理から生じる情報を光導体１３を通して送るように発光ダイオードに接続されている。この処理手段２０は、低電力消費のコンピュータからなり、部材１８及び１９から測定値を受けとり、かつそれらの処理の後、コードを光導体１３上に送り出す。この情報の送出は、加えて、好適には、点弧パルス及び／又は表示パルスの送出と同期させられ、このことは矢印２１、２２によって表示されている。光導体１３からバルブ制御ユニットに到来する信号が論理回路１５内で表示パルスのためにろ過され、それであるから表示パルスは回路７へ送られる一方、手段２０から発するデータは更に監視構成１６へ送られてこの構成内で適当な処理に付される。
監視構成は、異なるいくつかのサイリスタの機能を検査するように、例えば、追加点弧パルスのようなメッセージをサイリスタ制御回路３へ送るために、発光ダイオード８を通して光導体２に接続された出力２３を有する。
バルブ・ユニットのサイリスタ４の両端間に配置された分圧回路が図２に示されており、回路は動的分圧を得るために直列接続された抵抗２４、２５及びコンデンサ２７、２８からなる。コンデンサ２７、２８は共にキャパシタンスＣを有し、及び抵抗器２４、２５は共に抵抗値Ｒを有し、それであるから問題の回路は充分に定義された時定数ＲＣを与える。更に、抵抗器２６及び４３が静的分圧用に配置されている。分圧回路内の故障は、もしそれらが早期に発見されないならば、サイリスタの絶縁破壊に結び付くかもしれない。本発明は、これを行うことを意図し、かつコンデンサ２７、２８が、云わゆる自己回復作用型のものであり、これはそれらのコンデンサが故障が起きる際に瞬時に破壊されないで、それらのキャパシタンスが故障の起きる時点から漸減し、それであるからその回路の時定数がこの漸減に従って減じられることを意味すると云う事実に基づいている。この事実は、本発明によれば、２つの異なる時点ｔ0とｔ1で分圧器を通して流れる電流を測定することによって利用される。より正確に云えば、これは、サイリスタを点弧する時点に相当する第１の時点と時間上で後の位置にする、例えば、第１の時点の後、約１００マイクロ秒の第２の時点ｔ1とに行われる。電圧を測定する部材は、ブロック４１及び４２によって示されているが、しかし実際はそれらについて分離部材があるわけではなく、サイリスタ制御ユニットがＵr及びＵtの大きさに関する情報を始終有する。サイリスタ４の両端間の電圧Ｕrが点弧信号ＦＰを受け取る時点ｔ0までいかにそのサイリスタの順バイアス方向に上昇するかが図３に示され、その時点でこの電圧はほぼ零まで落ちる。そのＲＣ回路は点弧で短絡され、かつコンデンサ２７及び２８は抵抗器２４及び２５を通して放電し、それであるからその回路を通る電流Ｉが次の式に従ってシンク（減衰）する。
0004024874.tif 000002
ここにＲは抵抗２４及び２５によって構成され、かつＣはコンデンサ２７及び２８の合成キャパシタンスである。
コンデンサの両端間の電圧は、時刻ｔ0にサイリスタの両端間の電圧、すなわち、Ｕt0に非常に近いので、Ｕt（ｔ0）の値が測定部材４２によって点弧の瞬間の直前（ｅｘａｃｔｌｙ  ｂｅｆｏｒｅ）のサイリスタ電圧として得られるから、Ｉ（ｔ0）がＵt0／Ｒから生じる。
Ｉ（ｔ）の値は、次の関係を通して電圧Ｕrを介して得られる。
0004024874.tif 000003
時点ｔ1に電圧を導入する結果、コンデンサ２７及び２８の合成抵抗に対する次の式を生じる。
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いかに電圧Ｕrが完全分圧回路に対して変動するかが図４に線２９によって示されている。しかしながら、もしもそれらのコンデンサのどれかに故障が起こるならば、それらのコンデンサの合成キャパシタンスは、時点零で故障が起こる瞬間から図５に示された曲線に従ってシンクすることになる。これは、電圧Ｕrが図４に破曲線２９’で表示された分圧器に対するものよりも急速にシンクすることを意味する。このゆえ、キャパシタンスのかなり低い値が式（２）を通して決定されることになる。このようにして計算されたキャパシタンス値をそのキャパシタンスの定格値と比較し、かつキャパシタンス値が図５の線３０によって表示されている所与の比率だけ定格値の下へ落ちるときコンデンサ故障を記録し、かつこのような情報を光導体１３（図１参照）を通してバルブ制御ユニットの監視構成へ送るために、部材がサイリスタ制御ユニット３内に配置されている。
しかしながら、もし抵抗器２４、２５、２６又は４３のどれかに故障が起こって、それであるからそれらの抵抗を適当に変化させるならば、計算されたキャパシタンスが所与の比率だけ定格値から逸脱することになり、その場合比較が実施された後に抵抗故障が決定され、かつそれに関する情報が監視構成へ送られる。監視構成へのこの情報は、サイリスタが破壊される前にタイムリーにそのコンデンサ又は抵抗器を交換する決定を下すことを可能にする。
ＲＣ−時間を決定する他の可能な方法は、２つの電圧レベル間の時間を測定することである。Ｒの両端間の電圧がＩrの測定値を与える。時刻ｔ0の後のいずれかの時刻にその抵抗器の両端間の電圧Ｕrが第１電圧Ｕ1の下へシンクするとき、比較器がクロックを開始させ、電圧が時刻ｔ1に低レベルＵ2を通過するとき、クロックは停止する。時間ｔ＝ｔ1−ｔ0が時定数の値を与え、この時定数がその基準値と比較される。小さ過ぎるΔｔは、そのコンデンサが破壊されていることを示す。
しかしながら、測定が点弧の後約１００〜２００μｓに限り実施されるように、測定は点弧パルスと同期されることを要する。これは、サイリスタが導通していない間隔中、抵抗器の両端間にパルス及び遷移が存在し、かつ、これらのパルスはコンデンサ放電でなくてブリッジ内の他のバルブが転流するとき発生される遷移であるからこれらのパルスが誤り曲線形を生じると云う理由で、重要である。
本発明は、もちろん、いずれにしても上に述べた好適実施例に制約されるのではなく、本発明の多くの可能性及び修正は請求の範囲に定義された本発明の基本的構想に反することなく当業者に明らかであろう。
分圧回路を検査する実施例の比較部材に関して、請求の範囲は、第１の制御ユニット内に及び低電圧レベルで、例えば、バルブ制御ユニット内に共に比較部材の配置を含む意図のあることを指摘して置く。
高電位から低電位へ情報を伝送するために点弧機能用に存在している光導体を利用するのが有利であるが、この伝送をまた分離導体を通して行ってよい。
【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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