(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分された多端子直流送電線網と、
前記複数の保護区間に対応して設けられた複数の個別保護装置と、
前記複数の個別保護装置と第１の通信ネットワークを介して接続された共通制御装置とを備え、
前記複数の個別保護装置の各々は、いずれかの保護区間における故障発生に起因した電圧または電流の変化を、対応の保護区間において検出した場合に、前記故障発生に関する故障信号を前記第１の通信ネットワークを介して前記共通制御装置に出力するともに、前記対応の保護区間を前記多端子直流送電線網から分離して非通電状態にするように、前記対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させ、
前記共通制御装置は、受信した複数の故障信号に基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定し、前記故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、前記非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して前記非通電状態の保護区間を区分する直流遮断器の再閉路を依頼する、多端子直流送電システム。
【請求項２】
前記複数の個別保護装置の各々は、電気量の異常の検出時刻を表すタイムスタンプを前記故障信号に付加して送信し、
前記共通制御装置は、前記受信した複数の故障信号にそれぞれ付加されたタイムスタンプに基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する、請求項１に記載の多端子直流送電システム。
【請求項３】
前記複数の個別保護装置のうちの少なくとも１つの個別保護装置は、対応の保護区間において前記故障発生に起因した電流の変化を検出した場合に、さらに故障電流が流れる方向を検出するように構成され、前記少なくとも１つの個別保護装置は、前記故障電流が流れる方向の情報を含む前記故障信号を前記共通制御装置に送信し、
前記共通制御装置は、前記タイムスタンプと前記故障電流が流れる方向の情報とに基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する、請求項２に記載の多端子直流送電システム。
【請求項４】
前記複数の保護区間のうちの第１の保護区間は、第１の直流母線を含み、
前記第１の直流母線は、前記第１の保護区間に隣接する複数の保護区間にそれぞれ含まれる複数の直流送電線に接続され、
前記第１の保護区間に対応して設けられた第１の個別保護装置は、前記複数の直流送電線のいずれかに流れる故障電流を検出した場合に、前記故障電流が流れる方向をさらに検出し、前記故障電流が流れる方向の情報を含む前記故障信号を前記共通制御装置に送信し、
前記共通制御装置は、前記タイムスタンプと前記故障電流が流れる方向の情報とに基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する、請求項２に記載の多端子直流送電システム。
【請求項５】
前記多端子直流送電線網の故障発生時において前記複数の個別保護装置から前記共通制御装置に送信される通信パケットのペイロードは、前記故障信号および前記タイムスタンプに限られ、
前記多端子直流送電線網の故障発生時において前記共通制御装置から前記複数の個別保護装置に送信される通信パケットのペイロードは、前記再閉路の依頼に限られる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項６】
前記複数の個別保護装置と前記共通制御装置とは、前記第１の通信ネットワークと異なる第２の通信ネットワークを介して相互に接続され、
前記第１の通信ネットワークは、前記多端子直流送電線網の故障発生時における前記複数の個別保護装置と前記共通制御装置と間の通信に用いられ、
前記第２の通信ネットワークは、前記多端子直流送電線網の通常時における前記複数の個別保護装置と前記共通制御装置と間の通信に用いられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項７】
前記第１の通信ネットワークを介した通信の方式は、時分割多重通信方式であり、前記複数の個別保護装置および前記共通制御装置にそれぞれ対応するタイムスロットが予め規定される、請求項６に記載の多端子直流送電システム。
【請求項８】
前記多端子直流送電線網の故障発生時における前記複数の個別保護装置と前記共通制御装置と間の前記第１の通信ネットワークを介した通信に用いられる通信パケットは、前記第１の通信ネットワークを介した他の目的の通信パケットのプライオリティよりも高いプライオリティを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項９】
前記共通制御装置は、前記複数の個別保護装置に対して時刻同期信号を送信する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項１０】
前記共通制御装置および前記複数の個別保護装置は、共通の時刻同期サーバーから時刻同期信号を受ける、請求項１〜８のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項１１】
前記複数の保護区間のうちの第２の保護区間は、
第２の直流母線と、
前記第２の直流母線に接続された第１の送電線および第２の送電線を含み、
前記第１の送電線および前記第２の送電線の各々と前記第２の直流母線との間には直流遮断器は設けられていない、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多端子直流送電システム。
【請求項１２】
多端子直流送電システムの共通制御装置であって、
前記多端子直流送電システムは、
複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分された多端子直流送電線網と、
前記複数の保護区間に対応して設けられ複数の個別保護装置とを含み、
各前記個別保護装置は、いずれかの保護区間における故障発生に起因した電圧または電流の変化を対応の保護区間で検出したときに、前記故障発生に関する故障信号を出力するとともに、前記対応の保護区間を前記多端子直流送電線網から分離して非通電状態にするように、前記対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させ、
前記共通制御装置は、
前記複数の個別保護装置と第１の通信ネットワークを介して接続され、前記故障発生に起因した電圧または電流の変化を検出した複数の個別制御装置の各々から前記故障信号を受信する通信部と、
受信した複数の故障信号に基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する演算処理部とを含み、
前記通信部は、前記故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、前記非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して、直流遮断器の再閉路指示を出力する、多端子直流送電システムの共通制御装置。
【請求項１３】
多端子直流送電システムの故障復旧方法であって、
前記多端子直流送電システムは、
複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分された多端子直流送電線網と、
前記複数の保護区間に対応して設けられた複数の個別保護装置と、
前記複数の個別保護装置と第１の通信ネットワークを介して接続された共通制御装置とを含み、
前記故障復旧方法は、
前記複数の個別保護装置の各々が、いずれかの保護区間における故障発生に起因した電圧または電流の変化を、対応の保護区間において検出した場合に、前記故障発生に関する故障信号を前記第１の通信ネットワークを介して前記共通制御装置に出力するとともに、前記対応の保護区間を前記多端子直流送電線網から分離して非通電状態にするように、前記対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させるステップと、
前記共通制御装置が、受信した複数の故障信号に基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定するステップと、
前記共通制御装置が、前記故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、前記非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して前記非通電状態の保護区間を区分する直流遮断器の再閉路を依頼するステップとを備える、多端子直流送電システムの故障復旧方法。
【請求項１４】
複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分された多端子直流送電線網と、
前記複数の保護区間に対応して設けられた複数の個別保護装置と、
前記複数の個別保護装置と第１の通信ネットワークを介して接続された共通制御装置とを備え、
前記共通制御装置は、受信した複数の故障信号に基づいて、前記複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定し、前記故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、前記非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して前記非通電状態の保護区間を区分する直流遮断器の再閉路を依頼する、多端子直流送電システムにおいて用いられる個別保護装置であって、
いずれかの保護区間における故障発生に起因した電圧または電流の変化を、対応の保護区間において検出した場合に、前記故障発生に関する故障信号を前記第１の通信ネットワークを介して前記共通制御装置に出力するともに、前記対応の保護区間を前記多端子直流送電線網から分離して非通電状態にするように、前記対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させる、個別保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、多端子直流送電システム、その共通制御装置、および多端子直流送電システムの故障復旧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洋上風力発電など都市部から離れた発電所と電力需要地である都市部との間を送電するために、高圧交流送電に代えて高圧直流送電（ＨＶＤＣ：High  Voltage  Direct  Current）の使用が検討されている。高圧直流送電は、高圧交流送電に比べて送電損失が小さいというメリットがある一方で、系統インピーダンスが低いために地絡故障または短絡故障が生じると故障波及範囲が高速に広がりやすいというディメリットがある。【０００３】
特開２０１６−２２６１７４号公報（特許文献１）は、一過性の故障が解消した区間を迅速かつ安全に系統に復帰させるための多端子直流送電システムを開示する。具体的にこの文献に記載の多端子直流送電システムにおいて、制御部は、故障区間を直流送電線網から切り離すように開閉器を遮断動作させた後に、遮断動作させた開閉器のうち１つの開閉器を投入動作させる。その後、制御部は、故障の継続を検出すると、投入動作させた１つの開閉器を再遮断動作させ、故障の継続を検出しなければ、故障区間を直流送電経路から切り離すために遮断動作させた全ての開閉器を投入状態に戻す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
故障波及範囲が急速に拡大する直流送電線網では、故障が発生してから短時間のうちに遮断器を開放することによって故障区間を系統から切り離す際、故障区間を含む複数の保護区間が、それぞれ対応する遮断器の開放によって非通電状態になる可能性がある。このような場合には、非通電状態となった保護区間のうち故障区間以外の健全区間を速やかに復旧させる必要がある。【０００６】
しかしながら、上記の特開２０１６−２２６１７４号公報（特許文献１）に開示された方法では、非通電区間に含まれる健全区間を速やかに復旧させることは困難である。なぜなら、この文献の方法は、ある非通電区間の１つの遮断器を投入したときに故障が継続するかどうかを確認することによって健全性を判断するものであるので、全ての非通電区間の健全性を確認するにはかなりの時間を要することになるからである。【０００７】
この開示は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、多端子直流送電システムにおいて、故障発生時にそれぞれの遮断器の開放によって非通電状態となった複数の健全区間を速やかに復旧させる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態の多端子直流送電システムは、多端子直流送電線網と、複数の個別保護装置と、共通制御装置とを備える。多端子直流送電線網は、複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分される。複数の個別保護装置は、複数の保護区間に対応して設けられる。共通制御装置は、複数の個別保護装置と第１の通信ネットワークを介して接続される。複数の個別保護装置の各々は、いずれかの保護区間における故障発生に起因した電圧または電流の変化を、対応の保護区間において検出した場合に、故障発生に関する故障信号を第１の通信ネットワークを介して共通制御装置に出力するともに、対応の保護区間を多端子直流送電線網から分離して非通電状態にするように、対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させる。共通制御装置は、受信した複数の故障信号に基づいて、複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する。共通制御装置は、故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して非通電状態の保護区間を区分する直流遮断器の再閉路を依頼する。
【発明の効果】
【０００９】
故障電流を検出した複数の個別制御装置から受信した故障信号に基づいて故障発生区間を推定することにより、故障発生時にそれぞれの遮断器の投入によって非通電状態となった複数の健全区間を速やかに復旧させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】多端子直流送電システムの構成の一例を示す図である。
【図２】図１の多端子直流送電システムの一部分の構成をさらに詳しく示す図である。
【図３】図２の電力変換器の構成の一例を示す図である。
【図４】図３の変換器セルの構成例を示す図である。
【図５】図２の制御保護装置、母線保護装置、および送電線保護装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】電流差動リレー要素の動作原理を説明するための図である。
【図７】方向付き電流変化率リレー要素の動作を説明するための図である。
【図８】共通制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図９】多端子直流送電システムの動作を説明するためのフローチャートである（その１）。
【図１０】多端子直流送電システムの動作を説明するためのフローチャートである（その２）。
【図１１】多端子直流送電システムの動作を説明するためのフローチャートである（その３）。
【図１２】図２の高速通信ネットワークにおける通信方式の例を示すタイミング図である。
【図１３】図１２で説明した故障信号を含む通信パケットおよび再閉路指示を含む通信パケットの構成例を示す図である。
【図１４】汎用の高速通信ネットワークで用いられる通信方式の例を示すタイミング図である。
【図１５】実施の形態３の多端子直流送電システムの構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１２】
実施の形態１．
［多端子直流送電システムの構成例］
図１は、多端子直流送電システムの構成の一例を示す図である。図１を参照して、多端子直流送電システム２０は、風力発電機７４，７５，７６で生成された交流電力を交流電力系統７１，７２，７３に送電する。
【００１３】
多端子直流送電システム２０は、多端子直流送電線網２１と電力変換器６１〜６６とを含む。図１に示す例の場合、電力変換器６１〜６３は、交流電力系統７１，７２，７３と多端子直流送電線網２１との間にそれぞれ接続され、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を交流電力に変換する。電力変換器６４〜６６は、風力発電機７４，７５，７６と多端子直流送電線網２１との間にそれぞれ接続され、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を交流電力に変換する。なお、多端子直流送電線とは、３個以上の電力変換器と接続された直流送電線をいう。
【００１４】
多端子直流送電線網２１は、複数の保護区間に区分される。各保護区間は隣接する保護区間と直流遮断器を介して接続される。図１に示す例の場合、多端子直流送電線網２１は、直流母線３０〜３２によってそれぞれ構成される３つの保護区間と、直流送電線２２〜２６によってそれぞれ構成される５つの保護区間とを含む。
【００１５】
なお、直流母線３０〜３２および直流送電線２２〜２６の各々は、本線１本および帰線１本からなる１回線の母線および送電線として構成されていてもよいし、本線２本と帰線１本からなる２回線の母線および送電線として構成されていてもよい。図１および図２では、図解を容易にするためにいずれの場合も１本の電線路として示されている。
【００１６】
具体的に図１の場合、直流母線３０によって構成される保護区間は、直流遮断器４０を介して直流送電線２６によって構成される保護区間と区分され、直流遮断器４１を介して直流送電線２２によって構成される保護区間と区分される。さらに、直流母線３０は、直流遮断器４２を介して電力変換器６１に接続される。
【００１７】
同様に、直流母線３１によって構成される保護区間は、直流遮断器４３，４４，４５をそれぞれ介して、直流送電線２２，２５，２３によって構成される保護区間とそれぞれ区分される。さらに、直流母線３１は、直流遮断器４６を介して電力変換器６２に接続される。
【００１８】
同様に、直流母線３２によって構成される保護区間は、直流遮断器４７，４８をそれぞれ介して、直流送電線２３，２４によって構成される保護区間とそれぞれ区分される。さらに、直流母線３２は、直流遮断器４９を介して電力変換器６３と接続される。
【００１９】
直流送電線２２〜２６によって構成される５つの保護区間についても、各保護区間の両端には直流遮断器４０，４１，４３〜４５，４７，４８，５０〜５２のうち対応する２個の直流遮断器が設けられる。この対応する直流遮断器を介して、各保護区間は、隣接する保護区間と区分されるかまたは電力変換器６４〜６６に接続される。
【００２０】
なお、図１に示すように、電力変換器６１〜６３と交流電力系統７１〜７３との間、ならびに電力変換器６４〜６６と風力発電機７４〜７６との間には、それぞれ交流遮断器５３〜５８が設けられる。電力変換器６４〜６６は、風力発電機７４〜７６に対応して設置されており、いわゆるＢＴＢ（Back  To  Back）システムを構成する。
【００２１】
図２は、図１の多端子直流送電システムの一部分の構成をさらに詳しく示す図である。図２では、図１に示す多端子直流送電システム２０の構成要素うち、直流母線３０，３１、直流送電線２２，２５、および電力変換器６１，６２，６５が示されている。
【００２２】
図２に示すように、多端子直流送電システム２０は、さらに、直流母線３０，３１を保護する母線保護装置１０１，１０２と、直流送電線２２，２５を保護する送電線保護装置１０３〜１０６と、電力変換器６１，６２，６５を制御保護する制御保護装置１１０，１１３，１１６と、共通制御装置１２０とを含む。ここで、制御保護装置１１０は、電力変換器６１を制御する制御装置１１１と、電力変換器６１を保護する保護装置１１２とに区分されていてもよい。同様に、制御保護装置１１３は制御装置１１４と保護装置１１５とに区分され、制御保護装置１１６は制御装置１１７と保護装置１１８とに区分されていてもよい。
【００２３】
なお、図２に図示されていない直流母線３２にも同様に母線保護装置が設けられ、直流送電線２３，２４，２６の各々についても同様に送電線保護装置が設けられる。電力変換器６３，６４，６６の各々についても同様に制御保護装置が設けられる。以下の説明において、多端子直流送電線網２１の各保護区間を保護するための母線保護装置および送電線保護装置と、電力変換器を保護するための保護装置とを総称して、個別保護装置と称する場合がある。さらに電力変換器を制御するための制御装置と個別保護装置とを総称して、個別制御保護装置と称する。
【００２４】
共通制御装置１２０は、母線保護装置１０１，１０２、送電線保護装置１０３〜１０６、および制御保護装置１１０，１１３，１１６と、それぞれ通信ネットワーク１２１，１２２を介して相互に接続されている。本実施の形態の場合、多端子直流送電システム２０は、多端子直流送電システム２０における故障処理に関する通信のみに用いられる高速通信ネットワーク１２１と、通信速度が要求されない通常の通信を行うための標準通信ネットワーク１２２とを含む。多端子直流送電システム２０における故障処理専用の高速通信ネットワーク１２１を設けることによって、多端子直流送電線網２１の故障発生時における各個別制御保護装置と共通制御装置１２０との間の通信を高速化できる。通信ネットワーク１２１，１２２における通信方式については、実施の形態２で説明する。
【００２５】
以下、各個別制御保護装置および共通制御装置の配置および動作について説明する。
電力変換器６１，６２，６５用の制御装置１１１，１１４，１１７は、電力変換器ごとに配置される。制御装置１１１，１１４，１１７は、それぞれ対応する電力変換器６１，６２，６５の制御を行う。
【００２６】
電力変換器６１，６２，６５用の保護装置１１２，１１５，１１８も、電力変換器ごとに配置される。保護装置１１２，１１５，１１８の各々は、対応する電力変換器に接続された交流電力系統の故障、多端子直流送電線網２１の故障、および対応する電力変換器の故障を検知する。保護装置１１２，１１５，１１８の各々は、上記のいずれかの故障を検知したときに、対応する電力変換器を保護する。具体的には、保護装置１１２，１１５，１１８の各々は、対応する電力変換器を停止するか、または制御装置に対して、対応する電力変換器の停止を依頼する信号を出力する。さらに、保護装置１１２，１１５，１１８の各々は、対応する電力変換器を停止したことを共通制御装置１２０に高速通信ネットワーク１２１を介して通知する。
【００２７】
上記と異なり、故障発生時に電力変換器を停止するという判断は、制御装置１１１，１１４，１１７が行う場合もあるし、電力変換器６１，６２，６５自身が行う場合もある。電力変換器６１，６２，６５は、自身で故障を検出した場合には、故障検出を表す故障検出信号、および故障した電力変換器の停止を依頼する変換器停止信号を、それぞれ対応する制御装置１１１，１１４，１１７もしくは保護装置１１２，１１５，１１８、またはその両方に装置に送信する。故障検出信号と変換器停止信号とは、共通の信号で実現されてもよい。
【００２８】
保護装置１１２，１１５，１１８の各々は、それぞれ対応する電力変換器６１，６２，６５の故障を検出し、その故障が変換器内の永久故障と判断した場合に、それぞれ対応する交流遮断器５３，５４、５７にトリップ信号を出力し、それぞれ対応する直流遮断器４２，４６，５１にトリップ信号を出力する。なお、保護装置１１２，１１５，１１８に代えて制御装置１１１，１１４，１１７がトリップ信号を出力してもよい。電力変換器の保護においては、電力変換器が変換器自身の故障でなくても運転継続が困難な場合に、電力変換器のゲートパルス出力を停止する場合があり、その場合は永久故障と判断されなければ、ゲートパルス出力を停止した状態で待機する場合がある。
【００２９】
母線保護装置１０１は、対応する直流母線３０で故障が発生したときに、直流母線３０に連系されるフィーダー（すなわち、直流送電線２２および電力変換器６１）に故障の影響が拡大しないように、対応する直流遮断器４１，４２にトリップ信号を出力する。同様に、母線保護装置１０２は、対応する直流母線３１で故障が発生したときに、直流母線３１に連系されるフィーダー（すなわち、直流送電線２２，２５および電力変換器６２）に故障の影響が拡大しないように、対応する直流遮断器４３，４４，４６にトリップ信号を出力する。なお、多端子直流送電線網２１における故障の波及速度は速いので、故障検出後直ちにトリップ信号を出力したとしても、隣接する直流送電線および電力変換器にまでしばしば故障が拡大する。
【００３０】
母線保護装置１０１，１０２は、故障区間の判別の信頼性を向上させるために、電流差動リレー方式によって故障判別するのが望ましい。具体的に、母線保護装置１０１は、直流電流検出器８１，８３による検出信号に基づいて自身の保護区間内で故障が発生しているか否かを判別する。同様に、母線保護装置１０２は、直流電流検出器８４，８６，８８による検出信号に基づいて自身の保護区間内で故障が発生しているか否かを判別する。電流差動リレー方式による故障検出法の概要については、図６を参照して後述する。母線保護装置１０１，１０２は、自身の保護区間内で故障が発生していることを検出した場合には、高速通信ネットワーク１２１を介して故障検出信号を共通制御装置１２０に送信するとともに、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力する。
【００３１】
母線保護装置１０１，１０２は、電流差動リレー要素として機能する他に、さらに、方向付き電流変化率リレー要素（または、方向付き電流変化幅リレー要素）として機能するように構成されているのが望ましい。直流母線３０，３１に連系する直流送電線２２，２５で発生した場合に、故障電流がどのフィーダーに流出するかまたはどのフィーダーから流入するかを検知することによって、故障区間の推定が容易になる。方向付き電流変化率リレー要素（または、方向付き電流変化幅リレー要素）の動作については、図７を参照してさらに詳しく説明する。母線保護装置１０１，１０２は、自身の保護区間外で故障が発生していることを検出した場合には、故障電流の流入または流出方向を表す情報を含む故障検出信号を、高速通信ネットワーク１２１を介して共通制御装置１２０に送信する。
【００３２】
送電線保護装置１０３，１０４は、対応する直流送電線２２の両端にそれぞれ設けられ、それぞれ対応する直流電流検出器８２、８５の検出値に基づいて直流送電線２２に故障が発生しているか否かを判別する。送電線保護装置１０３，１０４は、直流送電線２２に故障が発生したときに直流送電線２２を多端子直流送電線網２１から切り離して故障の影響の拡大を防止するために、それぞれ対応する直流遮断器４１，４３にトリップ信号を出力する。なお、多端子直流送電線網２１における故障の波及速度は速いので、故障検出後直ちにトリップ信号を出力したとしても、故障区間に近い健全な保護区間にまでしばしば故障が拡大する。送電線保護装置１０３，１０４は、故障を検出したときにはさらに、高速通信ネットワーク１２１を介して故障検出信号を共通制御装置１２０に送信する。
【００３３】
同様に、送電線保護装置１０５，１０６は、対応する直流送電線２５の両端にそれぞれ設けられ、それぞれ対応する直流電流検出器８７，８９の検出値に基づいて直流送電線２５に故障が発生しているか否かを判別する。送電線保護装置１０５，１０６は、直流送電線２５に故障が発生したときに直流送電線２５を多端子直流送電線網２１から切り離して故障の影響の拡大を防止するために、それぞれ対応する直流遮断器４４，５１にトリップ信号を出力する。なお、多端子直流送電線網２１における故障の波及速度は速いので、故障検出後直ちにトリップ信号を出力したとしても、故障区間に近い健全な保護区間にまでしばしば故障が拡大する。送電線保護装置１０５，１０６は、故障を検出したときにはさらに、高速通信ネットワーク１２１を介して故障検出信号を共通制御装置１２０に送信する。
【００３４】
送電線保護装置１０３〜１０６に採用されるリレー要素として、通信時間の遅れにより故障による影響が系統へ波及することを抑制するために、電流差動リレー要素は用いられない。通信を用いずに自端で検出できる入力電気量を用いて故障判定する過電流リレー要素または不足電圧リレー要素が採用される。電流変化幅リレー（電流変化率リレー）要素または電圧変化幅リレー（電圧変化率リレー）要素をさらに採用してもよい。また、母線保護装置の説明にある方向付き電流変化率リレー要素（または、方向付き電流変化幅リレー要素）を搭載して故障電流の流入または流出方向を表す情報を含む故障検出信号を、高速通信ネットワーク１２１を介して共通制御装置１２０に送信してもよい。
【００３５】
なお、直流送電線２２、２５における故障では、電力変換器６１，６２，６５を保護するために、保護装置１１２，１１５，１１８が動作して、それぞれ対応する電力変換器６１，６２，６５のゲートパルス出力を停止させる場合がある。
【００３６】
共通制御装置１２０は、高速通信ネットワーク１２１を介して母線保護装置１０１，１０２、送電線保護装置１０３〜１０６、および制御保護装置１１０，１１３，１１６から受信した故障検出信号に基づいて、どの保護区間で故障が発生したかを推定する。たとえば、故障検出信号を送信するために発行された通信パケットに、故障検出時刻を表すタイムスタンプを含めることにより、タイムスタンプが早いか遅いかに基づいて故障区間を推定することができる。さらに、母線保護装置１０１，１０２、または送電線保護装置１０３〜１０６から得られた故障電流の方向に関する情報も故障区間の推定に利用可能である。また、直流母線３０，３１で故障が生じた場合には、母線保護装置１０１，１０２が備える電流差動リレー要素の検出結果に基づいて確実に故障区間を特定することができる。
【００３７】
さらに、共通制御装置１２０は、直流遮断器の遮断によって非通電状態となっている複数の保護区間のうち、推定された故障区間を除く健全な非通電区間を急速に復旧するために、健全な非通電区間に対応する個別保護装置に対して対応する遮断器の再閉路を指令する。共通制御装置１２０の詳しい動作手順については、図９〜図１１を参照して後述する。
【００３８】
［電力変換器の構成例］
図３は、図２の電力変換器の構成の一例を示す図である。以下、図３を参照して、電力変換器の構成例について詳しく説明する。
【００３９】
図３を参照して、図１の電力変換器６１〜６６の各々は、互いに直列接続された複数の変換器セル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。なお、「変換器セル」は、「サブモジュールＳＭ」とも呼ばれる。図３では、交流電力系統７１と多端子直流送電線網２１との間に接続された電力変換器６１が代表的に示されている。電力変換器６１は、電力変換回路２と、制御保護装置１１０とを含む。
【００４０】
電力変換回路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（総称する場合または任意のものを示す場合、レグ回路４と記載する）を含む。
【００４１】
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、交流電力系統７１と直流送電線網２１との間に接続され、両回路間で電力変換を行なう。図３において、交流電力系統７１は３相交流系統であり、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。
【００４２】
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、変圧器１３を介して交流電力系統７１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と変圧器１３との接続は図示していない。
【００４３】
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、直流送電線網２１に接続される。
【００４４】
図３の変圧器１３を用いる代わりに、連系リアクトルを介して交流電力系統７１に接続する構成としてもよい。さらに、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または連系リアクトルに交流的に接続す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）交流電力系統７１と接続される。
【００４５】
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および下アーム６の接続点である交流入力端子Ｎｕは、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は、直流送電線網２１に接続される。レグ回路４ｖ，４ｗについても同様の構成を有するので、以下、レグ回路４ｕの構成について代表的に説明する。
【００４６】
上アーム５は、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８Ａとを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８Ａは、直列に接続されている。同様に、下アーム６は、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８Ｂとを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８Ｂは、直列に接続されている。
【００４７】
電力変換器６１は、さらに、制御に使用される電気量（電流、電圧など）を計測する各検出器として、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。これらの検出器によって検出された信号は、制御保護装置１１０に入力される。
【００４８】
なお、図３では図解を容易にするために、各検出器から制御保護装置１１０に入力される信号の信号線と、制御保護装置１１０および各変換器セル７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変換器セル７ごとに設けられている。各変換器セル７と制御保護装置１１０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。信号線は、例えば光ファイバによって構成される。
【００４９】
次に、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、交流電力系統７１のＵ相の交流電圧Ｖａｃｕ、Ｖ相の交流電圧Ｖａｃｖ、および、Ｗ相の交流電圧Ｖａｃｗを検出する。交流電流検出器１６は、交流電力系統７１のＵ相の交流電流Ｉａｃｕ、Ｖ相の交流電流Ｉａｃｖ、および、Ｗ相の交流電流Ｉａｃｗを検出する。
【００５０】
直流電圧検出器１１Ａは、直流送電線網２１に接続された高電位側直流端子Ｎｐの直流電圧Ｖｄｃｐを検出する。直流電圧検出器１１Ｂは、直流送電線網２１に接続された低電位側直流端子Ｎｎの直流電圧Ｖｄｃｎを検出する。直流電流検出器１７は、高電位側直流端子Ｎｐまたは低電位側直流端子Ｎｎを流れる直流電流Ｉｄｃを検出する。
【００５１】
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。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。
【００５２】
図４は、図３の変換器セルの構成例を示す図である。
図４（ａ）に示す変換器セル７は、ハーフブリッジ構成を採用した例を示し、互いに直列接続された半導体スイッチング素子７ａ，７ｂ（以下、単にスイッチング素子と称する場合がある）と、ダイオード７ｅ，７ｆと、エネルギー蓄積器としての直流コンデンサ７ｉとを含む。ダイオード７ｅ，７ｆは、スイッチング素子７ａ，７ｂとそれぞれ逆並列（並列かつ逆バイアス方向）に接続される。直流コンデンサ７ｉは、スイッチング素子７ａ，７ｂの直列接続回路と並列に接続される。スイッチング素子７ａ，７ｂの接続ノードは正側の入出力端子Ｐ１と接続され、スイッチング素子７ｂと直流コンデンサ７ｉの接続ノードは負側の入出力端子Ｐ２と接続される。
【００５３】
図４（ａ）の構成において、スイッチング素子７ａ，７ｂは、一方がオン状態となり他方がオフ状態となるように制御される。スイッチング素子７ａがオン状態であり、スイッチング素子７ｂがオフ状態のとき、入出力端子Ｐ１，Ｐ２間には直流コンデンサ７ｉの両端間の電圧（入出力端子Ｐ１が正側電圧、入出力端子Ｐ２が負側電圧）が印加される。逆に、スイッチング素子７ａがオフ状態であり、スイッチング素子７ｂがオン状態のとき、入出力端子Ｐ１，Ｐ２間は０Ｖとなる。すなわち、図４（ａ）に示す変換器セル７は、スイッチング素子７ａ，７ｂを交互にオン状態とすることによって、零電圧または正電圧（直流コンデンサ７ｉの電圧に依存する）を出力することができる。ダイオード７ｅ，７ｆは、スイッチング素子７ａ，７ｂ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。
【００５４】
図４（ｂ）に示す変換器セル７は、フルブリッジ構成を採用した例を示し、直列接続されたスイッチング素子７ｃ，７ｄと、スイッチング素子７ｃ，７ｄに逆並列にそれぞれ接続されたダイオード７ｇ，７ｈとをさらに含む点で、図４（ａ）の変換器セル７と異なる。スイッチング素子７ｃ，７ｄの全体は、スイッチング素子７ａ，７ｂの直列接続回路と並列に接続されるとともに、直流コンデンサ７ｉと並列に接続される。入出力端子Ｐ１は、スイッチング素子７ａ，７ｂの接続ノードと接続され、入出力端子Ｐ２は、スイッチング素子７ｃ，７ｄの接続ノードと接続される。
【００５５】
図４（ｂ）に示す変換器セル７は、通常動作時（すなわち、入出力端子Ｐ１，Ｐ２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７ｄを常時オンとし、スイッチング素子７ｃを常時オフとし、スイッチング素子７ａ，７ｂを交互にオン状態とするように制御される。ただし、図４（ｂ）に示す変換器セル７は、スイッチング素子７ｄをオフし、スイッチング素子７ｃをオンし、スイッチング素子７ａ，７ｂを交互にオン状態にすることによって、零電圧または負電圧を出力することもできる。
【００５６】
図４（ｃ）に示す変換器セル７は、図４（ｂ）に示すフルブリッジ構成の変換器セル７から、スイッチング素子７ｃを除去した構成であり、その他の点は図４（ｂ）の場合と同じである。図４（ｃ）の変換器セル７は、通常動作時（すなわち、入出力端子Ｐ１，Ｐ２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７ｄを常時オンとし、スイッチング素子７ａ，７ｂを交互にオン状態とするように制御される。図４（ｃ）に示す変換器セル７は、スイッチング素子７ａ，７ｄをオフし、スイッチング素子７ｂをオンし、かつ電流が入出力端子Ｐ２から入出力端子Ｐ１の方向に流れる場合には、負電圧を出力することができる。
【００５７】
各スイッチング素子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ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ている。たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）またはＧＣＴ（Gate  Commutated  Turn-off  thyristor）などがスイッチング素子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄとして用いられる。
【００５８】
［個別制御保護装置の構成例］
図５は、図２の制御保護装置、母線保護装置、および送電線保護装置のハードウェア構成の一例を示す図である。これらの保護装置１０１〜１０６および制御保護装置１１０，１１３，１１６は、相互に類似した構成を有している。以下では、母線保護装置１０１について代表的に説明する。
【００５９】
図５を参照して、母線保護装置１０１は、入力変換部２００と、Ａ／Ｄ変換部２１０と、演算処理部２２０と、入出力部（Ｉ／Ｏ部）２３０とを備える。
【００６０】
入力変換部２００は、図２の直流電流検出器８１，８３から出力された各回線の電流信号が入力される入力部である。入力変換部２００には、入力変換器２０１ａ，２０１ｂ，…がチャンネルごとに設けられている。各チャンネルには、各回線の電流信号が入力される（図５では、代表的に２チャンネルのみ示されている）。各入力変換器２０１ａ，２０１ｂは、直流電流検出器８１，８３からの電流信号をＡ／Ｄ変換部２１０および演算処理部２２０での信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
【００６１】
Ａ／Ｄ変換部２１０は、アナログフィルタ（ＡＦ：Analog  Filter）２１１と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample  and  Hold  Circuit）２１２と、マルチプレクサ（ＭＰＸ：Multiplexer）２１３と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１４とを含む。アナログフィルタ２１１（２１１ａ，２１１ｂ，…）およびサンプルホールド回路２１２（２１２ａ，２１２ｂ，…）の各々は、複数の入力変換器２０１（２０１ａ，２０１ｂ，…）にそれぞれ対応してチャンネルごとに設けられる。
【００６２】
各アナログフィルタ２１１は、Ａ／Ｄ変換の際の折返し誤差を除去するために設けられたフィルタである。各サンプルホールド回路２１２は、対応のアナログフィルタ２１１を通過した信号を規定のサンプルレート（サンプリング周波数とも称する）でサンプリングして保持する。マルチプレクサ２１３は、各サンプルホールド回路２１２に保持された電圧信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器２１４は、マルチプレクサによって選択された信号をデジタル値に変換する。
【００６３】
演算処理部２２０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２２１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２２２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２２３と、フラッシュメモリなど電気的に書換え可能な不揮発性メモリ２２４とを備える。これらの各要素はバス２２５を介して相互に接続されている。ＲＡＭ２２２およびＲＯＭ２２３は、ＣＰＵ２２１の主記憶として用いられる。ＣＰＵ２２１は、ＲＯＭ２２３および不揮発性メモリ２２４に格納されたプログラムに従って、母線保護装置１０１全体の動作を制御する。
【００６４】
入出力部２３０は、高速通信ネットワーク１２１を介して通信を行うための通信回路（ＴＸ／ＲＸ）２３１と、標準通信ネットワーク１２２を介して通信を行うための通信回路２３２とを備える。さらに、入出力部２３０は、デジタル入力（Ｄ／Ｉ：Digital  Input）回路２３３と、デジタル出力（Ｄ／Ｏ：Digital  Output）回路２３４とを備える。デジタル入力回路２３３は、外部機器から出力された信号を受信するためのインターフェイス回路であり、デジタル出力回路２３４は、外部機器に信号を出力するためのインターフェイス回路である。たとえば、デジタル出力回路２３４は、対応する遮断器４１，４２にトリップ信号を出力する。
【００６５】
［電流差動リレー要素および方向付き電流変化率リレー要素の動作原理］
以下、母線保護装置１０１，１０２の機能である電流差動リレー要素および方向付き電流変化率リレー要素の動作原理について説明する。
【００６６】
図６は、電流差動リレー要素の動作原理を説明するための図である。
図６を参照して、電流差動リレー要素２４４によって保護される非保護設備２４０には、３回線の直流送電線が接続されている。３回線の直流送電線にそれぞれ対応して直流電流検出器２４１，２４２，２４３が設けられている。電流差動リレー要素２４４は、直流電流検出器２４１，２４２，２４３によってそれぞれ検出された直流電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を表す信号を受信する。なお、直流電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は、非保護設備２４０に流入する方向を正とする。
【００６７】
電流差動リレー要素２４４は、加算器２４５と、比較器２４６とを含む。加算器２４５は、直流電流検出器２４１，２４２，２４３によってそれぞれ検出された直流電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の値を加算する。比較器２４６は、加算器２４５の加算結果である入力値が予め定められた判定値よりも大きいか否かを判定する。この結果、入力値が判定値よりも大きい場合には、比較器２４６は、非保護設備２４０を含む保護区間内で故障が発生していることを表す故障検出信号２４７を出力する。一方、入力値が判定値よりも大きくない場合には、比較器２４６は、非保護設備２４０を含む保護区間内で故障が発生していないことを表す信号２４８を出力する。
【００６８】
図７は、方向付き電流変化率リレー要素の動作を説明するための図である。図７では、一例として図２の直流電流検出器８４で検出された電流ｉの時間変化が示されている。通常運転時の電流値をｉ０とする。なお、直流母線３１から直流送電線２２に向かう方向の電流を正とする。
【００６９】
図２および図７を参照して、時刻ｔ１に、直流送電線２２の故障点ＦＰ１において故障が発生したとする。この場合、直流母線３１から故障点ＦＰ１の方向に故障電流が流れた場合、検出電流ｉの変化率ｄｉ／ｄｔは正となり、変化率の絶対値は判定値Ｒ１を超える。検出電流ｉの変化率ｄｉ／ｄｔの絶対値は、制御指令値の変更時の負荷電流の変化率の絶対値に比べてはるかに大きい。
【００７０】
一方、時刻ｔ１に、電力変換器６２の故障点ＦＰ２において故障が発生したとする。この場合、直流母線３１から故障点ＦＰ２の方向に故障電流が流れた場合、検出電流ｉの変化率ｄｉ／ｄｔは負となり、変化率の絶対値は判定値Ｒ１を超える。検出電流ｉの変化率ｄｉ／ｄｔの絶対値は、制御指令値の変更時の負荷電流の変化率の絶対値に比べてはるかに大きい。
【００７１】
以上により、方向付き電流変化率リレー要素によれば、検出電流の変化率の符号および変化率の絶対値に基づいて、故障電流が流れる方向を検出することができる。なお、方向付き電流変化率リレー要素に代えて、方向付き電流変化幅リレー要素を用いてもよい。
【００７２】
［共通制御装置の構成例］
図８は、共通制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００７３】
図８を参照して、共通制御装置１２０は、演算処理部３００と、入出力部（Ｉ／Ｏ部）３１０とを備える。
【００７４】
演算処理部３００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＡＭ３０２と、ＲＯＭ３０３と、フラッシュメモリなど電気的に書換え可能な不揮発性メモリ３０４とを備える。これらの各要素はバス３０５を介して相互に接続されている。ＲＡＭ３０２およびＲＯＭ３０３は、ＣＰＵ３０１の主記憶として用いられる。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０３および不揮発性メモリ３０４に格納されたプログラムに従って、共通制御装置１２０全体の動作を制御する。
【００７５】
入出力部３１０は、高速通信ネットワーク１２１を介して通信を行うための通信回路（ＴＸ／ＲＸ）３１１と、標準通信ネットワーク１２２を介して通信を行うための通信回路３１２とを備える。
【００７６】
［多端子直流送電システムの動作］
図９〜図１１は、多端子直流送電システムの動作を説明するためのフローチャートである。図９のフローチャートは、直流送電線において故障が発生してから故障発生区間以外の非通電の健全な保護区間を復旧するまでの手順が示されている。図１０および図１１のフローチャートには、故障発生区間の再閉路およびその後の手順が示されている。
【００７７】
ここで、図１０のフローチャートと図１１のフローチャートとは互いに対応している。図１０のフローチャートは、架空送電線など一過性故障が想定される保護区間において、故障発生から一定時間後に再閉路を行った後に故障発生区間における故障が解消していた場合の処理手順が示されている。一方、図１１のフローチャートは、再閉路後に故障発生区間における故障が継続していた場合、および、地中送電線など永久故障が想定される保護区間で故障が生じた場合の処理手順が示されている。以下、図２の多端子直流送電システム２０の構成例と図９〜図１１のフローチャートとを参照しながら、多端子直流送電システム２０の動作を説明する。
【００７８】
図９のステップＳ２０１において、共通制御装置１２０は、高速通信ネットワーク１２１を介して、母線保護装置１０１，１０２、送電線保護装置１０３〜１０６、制御保護装置１１０，１１３，１１６と通信を行い、各装置から高速に運転情報を受信する。これにより、共通制御装置１２０は、多端子直流送電システム２０の状態を常時監視している。
【００７９】
次のステップＳ４０１において、いずれかの直流送電線で故障が発生したとする。故障が発生すると、その次のステップＳ４０２において、故障発生区間の送電線保護装置は故障を検出し、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力することにより、当該遮断器を開放する。これにより、故障発生区間は、多端子直流送電線網２１から分離される。
【００８０】
なお、故障の波及速度が速い多端子直流送電線網２１の場合には、故障発生区間に近い健全な保護区間においても、各々の個別保護装置によって故障が検出される場合がある。この場合、ステップＳ４０２において、健全な保護区間において故障を検出した個別保護装置は、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力することにより、当該遮断器を開放する。これにより、故障を検出した健全な保護区間は、多端子直流送電線網２１から分離されて非通電状態となる。
【００８１】
その次のステップＳ４０３において、故障を検出した個別保護装置は、故障検出信号（故障信号とも称する）を共通制御装置１２０に出力する。故障検出信号は、対応する保護区間を多端子直流送電線網２１から分離するために開放された直流遮断器の情報を含む。さらに、故障検出信号を送信するために発行された通信パケットは、故障検出時刻を表すタイムスタンプを含む。
【００８２】
直流送電線において故障が発生した場合（ステップＳ４０１）には、さらに、電力変換器６１，６２，６５のいずれかが停止する場合がある。たとえば、直流送電線の故障が電力変換器の至近端で発生した場合、または電力変換器に故障電流を抑制するための直流リアクトルが十分に挿入されていない場合などでは、変換器にとって大きな故障電流が流れる。この故障電流による半導体装置の破壊を防止するために、電力変換器を停止させる必要がある。図９の例では、ステップＳ１０１において、制御装置１１１，１１４，１１７、保護装置１１２，１１５，１１８、または電力変換器６１，６２，６５自体に搭載された保護機能のいずれかは、故障電流を検出したことに応答して、対応する電力変換器６１，６２，６５の動作を停止させる。
【００８３】
その次のステップＳ１０２において、制御装置１１１，１１４，１１７または保護装置１１２，１１５，１１８は、故障検出信号を共通制御装置１２０に出力する。故障検出信号は、対応する電力変換器６１，６２，６５を停止させたという情報を含む。故障検出信号を送信するために発行された通信パケットは、故障検出時刻を表すタイムスタンプを含む。
【００８４】
なお、故障検出信号を含む通信パケットに付与されるタイムスタンプは、母線保護装置１０１，１０２、送電線保護装置１０３〜１０６、および制御保護装置１１０，１１３，１１６において、時刻が同期されていることが前提となっている。時刻同期には種々の方法が採用され得る。たとえば、現在時刻の情報を発信しているＮＴＰ（Network  Time  Protocol）サーバー等が接続されているネットワークに各個別制御保護装置および共通制御装置１２０を接続することにより、ＮＴＰサーバーから受信した時刻同期信号に基づいて各装置で時刻同期を行ってもよい。もしくは、共通制御装置１２０が、各個別制御保護装置に対して共通の時刻同期信号を送信してもよい。この場合、共通制御装置１２０にＧＰＳ受信機を搭載してもよい。
【００８５】
直流送電線において故障が発生した場合（ステップＳ４０１）には、さらに、故障点に近い母線保護区間に設けられた母線保護装置１０１，１０２は、故障電流およびその方向を検出することができる。ステップＳ３０１において、母線保護装置１０１，１０２は、対応する直流母線３０，３１に接続されたどのフィーダー線で故障が発生したかを示す情報を含む故障検出信号を、共通制御装置１２０に送信する。故障検出信号を送信するために発行された通信パケットは、故障電流を検出した時刻を表すタイムスタンプを含む。
【００８６】
共通制御装置１２０は、上記のステップＳ１０２，Ｓ４０３において送信された故障検出信号および上記のステップＳ３０１において送信された故障検出信号（故障電流の方向の情報を含む）を、高速通信ネットワーク１２１を介して受信する。その後のステップＳ２０２において、共通制御装置１２０は、タイムスタンプ付きの故障検出信号に基づいて、故障発生区間を推定する。より詳細には、共通制御装置１２０は、故障検出時刻が最も早い保護装置の配置位置と、各母線保護装置から受信した故障電流の方向に関する情報（すなわち、どのフィーダー線に故障電流が流出しているかという情報）とに基づいて、故障発生区間を推定できる。
【００８７】
その次のステップＳ２０３において、共通制御装置１２０は、推定された故障発生区間を多端子直流送電線網２１から分離するための直流遮断器以外で、故障発生時に開放された直流遮断器を再閉路するために、対応する個別保護装置に再閉路を依頼する。
【００８８】
共通制御装置１２０から再閉路依頼を受けた個別保護装置は、ステップＳ４０４において、対応する直流遮断器を再閉路する。その次のステップＳ４０５において、当該個別保護装置は、再閉路を完了したことを示す信号を共通制御装置１２０に送信する。
【００８９】
なお、再閉路後に故障が継続している保護区間があれば、当該保護区間に設けられた個別保護装置は、対応する直流遮断器を再度開放させる。この場合には、共通制御装置１２０は、上記の手順に従って再度、故障発生区間の推定を行う。
【００９０】
上記のステップＳ２０３と前後して、ステップＳ２０４において共通制御装置１２０は、推定した故障発生区間に接続された電力変換器以外で再起動可能な電力変換器を抽出し、抽出した変換器制御装置に再起動を依頼する。
【００９１】
再起動依頼を受けた電力変換器用の制御装置は、ステップＳ１０３において、対応する電力変換器の再起動条件が成立していることを確認し、再起動条件が成立していれば、対応する電力変換器を再起動する。電力変換器が図３および図４を参照して説明した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場合には、再起動条件は、たとえば、各変換器セルに含まれる直流コンデンサの充電電圧が規定の電圧値に達しているという条件を含む。
【００９２】
なお、電力変換器用の制御装置は、運転に必要な条件が満たされていれば、共通制御装置１２０からの依頼に基づかずに自らの判断によって、対応する電力変換器を再起動してもよい。運転に必要な条件は、たとえば、多端子直流送電線網２１の直流電圧値が、通常動作時の値に戻っているという条件を含む。
【００９３】
その次のステップＳ１０４において、電力変換器用の制御装置は、対応する電力変換器が再起動したことを共通制御装置１２０に通知する。
【００９４】
次に、図１０および図１１を参照して、故障発生区間の再閉路およびその後の手順について説明する。まず、共通制御装置１２０は、故障発生区間が永久故障区間か一過性故障区間かを判断する（図１０および図１１のステップＳ２０５）。永久故障区間とは、当該区間における送電線が地中に埋設されている場合などをいう。一過性故障区間とは、当該区間における送電線が架空線である場合などをいう。
【００９５】
故障発生区間が永久故障区間の場合（ステップＳ２０５でＮＯ）には、故障発生区間における遮断器の再閉路は行われない。一方、故障発生区間が一過性故障区間であれば（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、図１０および図１１のステップＳ２０６において、共通制御装置１２０は、故障除去に要する時間の経過を待ってから、故障発生区間に設けられた送電線保護装置に、対応する直流遮断器の再閉路を依頼する。
【００９６】
再閉路の依頼を受けた故障発生区間の送電線保護装置は、図１０および図１１のステップＳ４０６において、対応する直流遮断器を再閉路し、再閉路を完了したことを示す信号を共通制御装置１２０に送信する。
【００９７】
図１０に示すように再閉路後に故障が解消しており、当該送電線保護装置が故障を検出しなければ、共通制御装置１２０は、ステップＳ２０７において、停止している電力変換器用の制御装置に再起動を依頼する。
【００９８】
再起動の依頼を受けた電力変換器用の制御装置は、ステップＳ１０５において、対応する電力変換器の再起動条件が成立していることを確認し、再起動条件が成立していれば、対応する電力変換器を再起動する。その次のステップＳ１０６において、再起動の依頼を受けた制御装置は、対応する電力変換器が再起動したことを共通制御装置１２０に通知する。
【００９９】
一方、図１１に示すように、再閉路後も送電線故障が継続していれば、ステップＳ４０７において故障発生区間の送電線保護装置は、故障を検出し、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力することにより当該遮断器を開放する。これにより、故障発生区間は、多端子直流送電線網２１から分離される。その次のステップＳ４０８において、故障発生区間の送電線保護装置は、対応する遮断器を開放したことを共通制御装置１２０に通知する。
【０１００】
なお、再閉路後に再度送電線故障が検出された場合には、一旦遮断器を開放した後に、再閉路を再度行ってもよい。送電線故障が解消しない場合には、故障が解消するまで遮断器の再閉路と遮断器の開放とを複数回繰り返してもよい。この場合、予め定められた回数だけ再閉路を繰り返しても送電線故障が解消しない場合、または最初の故障検出から予め定める時間が経過しても送電線故障が解消しない場合に、当該送電線保護装置は、再び再閉路を行うことなく、対応する遮断器を開放状態のままで維持する。
【０１０１】
また、再閉路後に故障発生区間に以外の健全区間に故障が波及し、複数の個別保護装置において故障が検出された場合には、図９のステップＳ４０１以降の手順が再度繰り返される。
【０１０２】
共通制御装置１２０は、ステップＳ２０５において故障発生区間を永久故障区間と判定した場合、または故障発生区間の送電線保護装置から遮断器を開放したままで維持するとう通知を受け取った場合（ステップＳ４０８）に、ステップＳ２０８に処理を進める。
【０１０３】
ステップＳ２０８において、共通制御装置１２０は、故障発生区間を多端子直流送電線網２１から分離することが、電源からの電力供給量と負荷による電力消費量とのバランスに対してどの程度影響しているかを評価する。電力供給量と電力消費量とのバランスを保つために、電源端または負荷端と接続される直流遮断器を開放する必要がある場合には、共通制御装置１２０は、当該直流遮断器に関連付けられた保護装置に対して当該直流遮断器の開放を依頼する。
【０１０４】
直流遮断器の開放の依頼を受けた母線保護装置は、ステップＳ３０２において、当該直流遮断器を開放するためのトリップ信号を出力する。同様に、直流遮断器の開放の依頼を受けた送電線保護装置は、ステップＳ４０９において、当該直流遮断器を開放するためのトリップ信号を出力する。
【０１０５】
［実施の形態１の効果］
上記のとおり、実施の形態１の多端子直流送電システム２０は、複数の保護区間を含み、各保護区間が隣接する保護区間と直流遮断器によって区分された多端子直流送電線網２１と、複数の保護区間に対応して設けられた複数の個別保護装置と、複数の個別保護装置と高速通信ネットワーク１２１を介して接続された共通制御装置１２０とを備える。複数の個別保護装置の各々は、いずれかの保護区間における故障発生に起因した電気量の異常（すなわち、電圧または電流の変化）を、対応の保護区間において検出した場合に、故障発生に関する故障信号を高速通信ネットワーク１２１に出力するともに、対応の保護区間を多端子直流送電線網２１から分離して非通電状態にするように、対応の保護区間を区分する直流遮断器を開放させる。共通制御装置１２０は、受信した複数の故障信号に基づいて、複数の保護区間のうちで故障が発生した故障発生区間を推定し、故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧するように、非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して当該非通電状態の保護区間を区分する直流遮断器の再閉路を依頼する。
【０１０６】
上記構成の多端子直流送電システム２０によれば、系統インピーダンスが低いために故障波及範囲が高速に広がる多端子直流送電システム２０において、故障発生に伴う健全な保護区間の非通電期間を従来より短縮化できるので、現実的で信頼性の高いシステムを提供できる。
【０１０７】
実施の形態２．
各保護装置と共通制御装置１２０との間とのネットワーク構成として、図２に示すように多端子直流送電システム２０における故障処理専用の高速通信ネットワーク１２１が設けられている場合と、汎用の高速通信ネットワークが設けられている場合とが考えられる。実施の形態２では、これらのネットワーク構成における通信方式について説明する。いずれのネットワーク構成の場合も、それぞれ以下に説明するような通信方式を使用することにより各保護装置と共通制御装置１２０との間で高速通信を実現することができる。
【０１０８】
［多端子直流送電システム専用の高速通信ネットワークを設ける場合］
前述のように、図２の多端子直流送電システム２０は、多端子直流送電システム２０における故障処理専用の高速通信ネットワーク１２１と、通信速度が要求されない通常の通信を行うための標準通信ネットワーク１２２とを含む。高速通信ネットワーク１２１は、多端子直流送電システム２０の保護に関する信号だけを伝送する。以下、図２の高速通信ネットワーク１２１における通信方式の例について説明する。
【０１０９】
図１２は、図２の高速通信ネットワークにおける通信方式の例を示すタイミング図である。図１２に示す例では、多端子直流送電システム２０は、ｍ個の母線保護装置Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｍと、ｎ個の送電線保護装置Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎと、ｐ個の電力変換器用の制御装置ＣＣ１，ＣＣ２，…，ＣＣｐと、ｐ個の電力変換器用の保護装置ＰＣ１，ＰＣ２，…，ＰＣｐと、１個の共通制御装置とを含む。
【０１１０】
高速通信ネットワーク１２１における通信方式として、時分割多重通信方式が採用される。これにより、機器間の通信が規定時間内に完了することが保証される。
【０１１１】
図１２に示すように、時分割多重通信方式では、時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの高速通信ネットワーク１２１の１通信周期が複数のタイムスロットに区分され、母線保護装置Ｂ１，…，Ｂｍ、送電線保護装置Ｔ１，…，Ｔｎ、電力変換器用の制御装置ＣＣ１，…，ＣＣｐ、電力変換器用の保護装置ＰＣ１，…，ＰＣｐ、および共通制御装置にそれぞれタイムスロットが割り当てられる。
【０１１２】
具体的に図１２の例では、母線保護装置の通信期間１５１は時刻ｔ１０から時刻ｔ１２までの期間である。送電線保護装置の通信期間１５２は時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間である。電力変換器用の制御装置の通信期間１５３は時刻ｔ１５から時刻ｔ１７までの期間である。電力変換器用の保護装置の通信期間１５４は時刻ｔ１７から時刻ｔ１９までの期間である。共通制御装置の通信期間１５５は、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間である。
【０１１３】
対応する保護区間または電力変換装置の故障を検出した個別制御保護装置は、自身に割り当てられたタイムスロットで通信パケットを発行することにより、共通制御装置へ故障情報を送信する。
【０１１４】
具体的に図１２の例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までのタイムスロットにおいて、母線保護装置Ｂ１は故障信号を含む通信パケット１６１を共通制御装置に送信する。時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までのタイムスロットにおいて、送電線保護装置Ｔ１は故障信号を含む通信パケット１６２を共通制御装置に送信する。時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までのタイムスロットにおいて、送電線保護装置Ｔ２は故障信号を含む通信パケット１６３を共通制御装置に送信する。時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までのタイムスロットにおいて、電力変換器用の制御装置ＣＣ１は故障信号を含む通信パケット１６４を共通制御装置に送信する。時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までのタイムスロットにおいて、電力変換器用の保護装置ＰＣ１は故障信号を含む通信パケット１６５を共通制御装置に送信する。
【０１１５】
各個別制御保護装置から故障情報を含む通信パケットを受信した共通制御装置は、期間１５６において故障発生区間の推定等の処理を行う。そして、共通制御装置は、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までのタイムスロットにおいて、推定した故障発生区間以外の非通電状態の保護区間に設けられた各個別保護装置に対して、再閉路指示を含む通信パケット１６６を送信する。ここで、共通制御装置は、ブロードキャスト通信または送電線保護装置のみを対象としたマルチキャスト通信を用いて、再閉路指示を含む通信パケット１６６を同報通知してもよい。
【０１１６】
図１３は、図１２で説明した故障信号を含む通信パケットおよび再閉路指示を含む通信パケットの構成例を示す図である。
【０１１７】
図１３（Ａ）を参照して、故障信号を含む図１２の通信パケット１６１〜１６５は、先頭フラグ１７０、ヘッダー１７１、タイムスタンプ１７２、故障信号１７３、ＦＣＳ（Frame  Check  Sequence）１７４を含む。タイムスタンプ１７２および故障信号１７３が、付加的情報を除くデータ本体（すなわち、ペイロード）に相当する。
【０１１８】
図１３（Ｂ）を参照して、再閉路指示を含む図１２の通信パケット１６６は、先頭フラグ１７０、ヘッダー１７１、再閉路指示１７５、ＦＣＳ１７４を含む。再閉路指示１７５がペイロードに相当する。
【０１１９】
このように、故障検出信号、タイムスタンプ、および再閉路指示を示すデータのみがペイロードに相当するので、各タイムスロットの割り当て時間を最短にすることができる。これにより、故障検出から再閉路指示までの応答時間を短くできる。プロセスバス等に適用されているＡＳＮ．１（Abstract  Syntax  Notation  One）に従う構文形式の通信データは、データ構造およびデータ種別を示すラベルなどを包含しているために、通信時間を長くしてレイテンシを低下させるので望ましくない。したがって、本実施形態の通信パケットには、ＡＳＮ．１（Abstract  Syntax  Notation  One）に従う構文形式は実装されていない。
【０１２０】
なお、伝送レートが十分高いネットワーク（例えば、１０ＧＢａｓｅ−Ｔ）を使用し、かつペイロードを構成するオブジェクト数を最低限とすることにより通信時間（タイムスロット）を十分小さくできる場合においては、ＡＳＮ．１に従う構文形式による通信データを用いても良い。
【０１２１】
［汎用の高速通信ネットワークを設ける場合］
次に、図２の多端子直流送電システム２０において、汎用の高速通信ネットワーク１２１のみが設けられている（すなわち、標準通信ネットワーク１２２が設けられていない）場合の通信方式の例について説明する。
【０１２２】
図１４は、汎用の高速通信ネットワークで用いられる通信方式の例を示すタイミング図である。汎用の高速通信ネットワークでは、多端子直流送電システム２０における故障時の処理に関する通信パケットと、その他の通常時の通信パケットとの両方が伝送される。
【０１２３】
図１４では、通信ネットワークの構成を除いて図１２の場合と同一の構成の多端子直流送電システムにおいて、図１２の場合と同一の通信パケット１６１〜１６６が高速通信ネットワークを介して送信される例が示されている。さらに、通常時の通信パケットとして、通信パケットＣＰ１〜ＣＰ４が高速通信ネットワークを介して送信される例が示されている。
【０１２４】
通常時に用いられる通信パケットには、通常運転時における電力変換器の制御情報を送信するための通信パケットが含まれる。たとえば、ＩＥＣ６１８５０規格のプロセスバスにおける高サンプルレートのデータ通信（すなわち、９６ｋＨｚサンプルレートのデータ通信）で用いられる通信パケットが一例として挙げられる。
【０１２５】
汎用の高速通信ネットワークにおいて伝送される通信パケットにはプライオリティが設定されている。具体的に、上記の故障処理に関する通信パケットは高プライオリティに設定され、通常時の通信パケットは低プライオリティに設定される。高プライオリティの通信パケットは、低プライオリティの通信パケットよりも優先的に送受信される。低プライオリティの通信パケットの通信中に、高プライオリティの通信パケットを送信する場合には、低プライオリティの通信パケットの通信が一時中断され、高プライオリティの通信パケットが優先的に送信される。
【０１２６】
具体的に図１４の例では、まず、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間において、汎用の高速通信ネットワークを介して、低プライオリティの通信パケットＣＰ１が伝送される。
【０１２７】
次の時刻ｔ３３において、たとえば、母線保護装置Ｂ１は、送電線保護装置Ｔ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を開始する。
【０１２８】
その次の時刻ｔ３４において、母線保護装置Ｂ１は、高プライオリティの通信パケット１６１を発行するために、低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を中断する。通信パケットＣＰ２の送信の中断中に、母線保護装置Ｂ１は高プライオリティの通信パケット１６１を共通制御装置に送信する。さらに、送電線保護装置Ｔ１は高プライオリティの通信パケット１６２を共通制御装置に送信する。
【０１２９】
その次の時刻ｔ３５において、高プライオリティの通信パケット１６２の送受信が完了すると、母線保護装置Ｂ１は、低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を再開する。
【０１３０】
その次の時刻ｔ３６において、送電線保護装置Ｔ２は、高プライオリティの通信パケット１６３を発行するために、母線保護装置Ｂ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信の中断を依頼する。送電線保護装置Ｔ２は、通信パケットＣＰ２の送信が中断されると、高プライオリティの通信パケット１６３を共通制御装置に送信する。
【０１３１】
その次の時刻ｔ３７において、高プライオリティの通信パケット１６３の送受信が完了すると、母線保護装置Ｂ１は、低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を再開する。
【０１３２】
その次の時刻ｔ３８において、電力変換器用の保護装置ＣＣ１は、高プライオリティの通信パケット１６４を発行するために、母線保護装置Ｂ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信の中断を依頼する。電力変換器用の保護装置ＣＣ１は、通信パケットＣＰ２の送信が中断されると、高プライオリティの通信パケット１６４を共通制御装置に送信する。
【０１３３】
その次の時刻ｔ３９において、高プライオリティの通信パケット１６４の送受信が完了すると、母線保護装置Ｂ１は、低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を再開する。
【０１３４】
その次の時刻ｔ４０において、電力変換器用の保護装置ＰＣ１は、高プライオリティの通信パケット１６５を発行するために、母線保護装置Ｂ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信の中断を依頼する。電力変換器用の保護装置ＰＣ１は、通信パケットＣＰ２の送信が中断されると、高プライオリティの通信パケット１６５を共通制御装置に送信する。
【０１３５】
その次の時刻ｔ４１において、高プライオリティの通信パケット１６５の送受信が完了すると、母線保護装置Ｂ１は、低プライオリティの通信パケットＣＰ２の送信を再開する。時刻ｔ４２において、通信パケットＣＰ２の送受信が完了する。
【０１３６】
その次の時刻ｔ４３において、たとえば、母線保護装置Ｂ１は、送電線保護装置Ｔ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ３の送信を開始する。
【０１３７】
故障情報を含む高プライオリティの通信パケット１６１〜１６５を各個別制御保護装置から受信した共通制御装置は、時刻ｔ４１から時刻ｔ４４までの期間１５６に故障発生区間の推定等の処理を行う。
【０１３８】
時刻ｔ４４において、共通制御装置は、故障発生区間の推定結果に基づいて再閉路指示を送信するために、母線保護装置Ｂ１に対して低プライオリティの通信パケットＣＰ３の送信の中断を依頼する。共通制御装置は、通信パケットＣＰ３の送信が中断されると、推定した故障発生区間以外の非通電状態の保護区間に設けられた各個別保護装置に対して、再閉路指示を含む高プライオリティの通信パケット１６６を送信する。ここで、共通制御装置は、ブロードキャスト通信または送電線保護装置のみを対象としたマルチキャスト通信を用いて、再閉路指示を含む通信パケット１６６を同報通知してもよい。
【０１３９】
その次の時刻ｔ４５において、高プライオリティの通信パケット１６６の送受信が完了すると、母線保護装置Ｂ１は、低プライオリティの通信パケットＣＰ３の送信を再開する。時刻ｔ４６において、通信パケットＣＰ３の送受信が完了する。
【０１４０】
さらに、その次の時刻ｔ４７から時刻ｔ４８までの間において、汎用の高速通信ネットワークを介して、低プライオリティの通信パケットＣＰ４が伝送される。
【０１４１】
なお、各個別制御保護装置から送信される図１４の通信パケット１６１〜１６５は、図１３（Ａ）と同様の構成にするのが望ましい。また、共通制御装置から送信される図１４の通信パケット１６６は、図１３（Ｂ）と同様の構成のするのが望ましい。故障検出信号、タイムスタンプ、および再閉路指示を示すデータのみをペイロードにすることによって、故障処理に関する通信時間を最短にできるので、故障検出から再閉路指示までの応答時間を短縮できる。
【０１４２】
なお、図１２の場合と同様に、伝送レートが十分高いネットワーク（例えば、１０ＧＢａｓｅ−Ｔ）を使用し、かつペイロードを構成するオブジェクト数を最低限とすることにより通信時間（タイムスロット）を十分小さくできる場合においては、ＡＳＮ．１に従う構文形式による通信データを用いても良い。
【０１４３】
［実施の形態２の効果］
実施の形態２の多端子直流送電システムによれば、通信ネットワークの構成に応じて上記のような通信方式を採用することによって、共通制御装置と各個別制御保護装置との間で高速通信を実現することができる。
【０１４４】
実施の形態３．
図２に示す多端子直流送電システム２０では、直流送電線ごとにその両端に直流遮断器と送電線保護装置とが設けられていた。多端子直流送電線網２１の構成によっては、１つの保護区間が複数の直流送電線を含むように変更してもよい。これにより、送電線保護装置の配置数および直流遮断器の配置数を削減することができるので、コストを低減できる。さらに、高速通信ネットワークでの通信方式として、図１２で説明した時分割多重通信方式を採用する場合には、タイムスロットの数を削減できるので、より高速の通信を実現できる。以下、図１５を参照して具体的に説明する。
【０１４５】
図１５は、実施の形態３の多端子直流送電システムの構成例を説明するための図である。図１５（Ａ）は、図２の場合と同様に、直流送電線ごと及び直流母線ごとに保護区間が設定される場合を示す。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）と同一の直流送電線網の構成において、１つの保護区間が直流母線および複数の直流送電線を含む場合を示す。
【０１４６】
具体的に、図１５（Ａ）に示す直流送電線網は、直流送電線３２０〜３２３と直流母線３２４〜３２６とを含む。直流送電線３２０，３２１は、直流母線３２４と直流母線３２５との間を接続する。直流送電線３２２，３２３は、直流母線３２５と直流母線３２６との間を接続する。
【０１４７】
図１５（Ａ）に多端子直流送電線網に対して、直流遮断器３３０，３３２は、直流母線３２４と直流送電線３２０，３２１との間にそれぞれ接続される。直流遮断器３３１，３３３，３３４，３３６は、直流母線３２５と直流送電線３２０，３２１，３２２，３２３との間にそれぞれ接続される。直流遮断器３３５，３３６は、直流母線３２６と直流送電線３２２，３２３との間に接続される。したがって、図１５（Ａ）の多端子直流送電線網は、直流送電線３２０〜３２３および直流母線３２４〜３２６の各々によって構成される７つの保護領域に区分される。
【０１４８】
多端子直流送電システムは、直流母線３２４，３２５，３２６にそれぞれ設けられた母線保護装置３４０，３４１，３４２と、直流送電線３２０の両端子に設けられた送電線保護装置３５０，３５１と、直流送電線３２１の両端子に設けられた送電線保護装置３５２，３５３と、直流送電線３２２の両端子に設けられた送電線保護装置３５４，３５５と、直流送電線３２３の両端子に設けられた送電線保護装置３５６，３５７とを含む。
【０１４９】
図１５（Ｂ）に示す多端子直流送電システムは、図１５（Ａ）に示す直流送電システムから、直流遮断器３３１，３３３，３３４，３３６を取り除いたものである。この場合、直流送電線３２０〜３２３および直流母線３２５によって１つの保護区間が構成される。この保護区間を保護するために保護区間の４つの端子の近傍に送電線保護装置３５０，３５２，３５５，３５７が設けられる。したがって、図１５（Ａ）の多端子直流送電システムと比較すると、図１５（Ｂ）の多端子直流送電システムでは、直流遮断器３３１，３３３，３３４，３３６、母線保護装置３４１および送電線保護装置３５１、３５３，３５４，３５６を削減できる。
【０１５０】
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ないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて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】
【０１５１】
２０  多端子直流送電システム、２１  多端子直流送電線網、２２〜２６，３２０〜３２３  直流送電線、３０〜３２，３２４〜３２６  直流母線、４０〜５２，３３０〜３３７  直流遮断器、５３〜５８  交流遮断器、６１〜６６  電力変換器、７１，７２，７３  交流電力系統、７４，７５，７６  風力発電機、８１〜８９，２４１〜２４３  直流電流検出器、１１０，１１３，１１６  制御保護装置、１０１，１０２，３４０，３４１，３４２，Ｂ１〜Ｂｍ  母線保護装置、１１２，１１５，１１８，ＰＣ１〜ＰＣｐ  電力変換器用の保護装置、１０３〜１０６，３５０〜３５７，Ｔ１〜Ｔｎ  送電線保護装置、１１１，１１４，１１７，ＣＣ１〜ＣＣｐ  電力変換器用の制御装置、１２０  共通制御装置、１２１  高速通信ネットワーク、１２２  標準通信ネットワーク、１６１〜１６６，ＣＰ１〜ＣＰ４  通信パケット、１７０  先頭フラグ、１７２  タイムスタンプ、１７３  故障信号、１７５  再閉路指示。
【要約】
多端子直流送電システム（２０）において、共通制御装置（１２０）は、複数の個別保護装置（１０１〜１０６）と第１の通信ネットワーク（１２１）を介して接続される。複数の個別保護装置（１０１〜１０６）の各々は、対応の保護区間において電流または電圧の変化を検出した場合に、故障信号を第１の通信ネットワーク（１２１）を介して共通制御装置（１２０）に出力するともに、対応の保護区間を多端子直流送電線網（２１）から分離して非通電状態にするように対応の直流遮断器を開放させる。共通制御装置（１２０）は、受信した複数の故障信号に基づいて、複数の保護区間（３０，３１，２２，２５）のうちで故障が発生した故障発生区間を推定する。共通制御装置（１２０）は、故障発生区間を除く非通電状態の保護区間を復旧させるように、非通電状態の保護区間に対応する個別保護装置に対して直流遮断器の再閉路を依頼する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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