JP6092932B2 - 高電圧直流送電システムを設計する装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＨＶＤＣ）システムに関するものである。特に、本発明は高電圧直流送電システムを設計する装置及びその方法に関するものである。

高電圧直流送電システムは、高電圧直流を介して電気を遠くに送電する。
一般に、ＨＶＤＣシステムは架空線路や海底ケーブルを利用して電気を伝達する。

ＨＶＤＣシステムは投資コストが少ない、ケーブルの長さの限界がない、電力損失が少ないという長所から広く活用されている。

従来のＨＶＤＣシステム設計方法によると、技術者が暗黙的で定性的な判断によって自分の経験に基づいてシステムを設計する。

しかし、このような技術者の恣意的な判断によってＨＶＤＣシステムが設計されるため、過去のＨＶＤＣシステムの運営上のヒストリーが反映されず、規格化された設計が行われない問題があった。

本発明は、ＨＶＤＣシステムで過去の運営上のヒストリーを反映し規格化された設計を可能にする高電圧直流送電システムを設計する装置及びその方法を提供することである。

高電圧直流送電システムを設計する装置は、以前（過去）のＨＶＤＣシステムの制御パートから前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報を獲得するＨＶＤＣシステム運営情報獲得部と、前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を獲得する設計仕様獲得部と、現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様を獲得する設計要求仕様獲得部と、前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様と前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムを設計するＨＶＤＣシステム設計部と、を含む。

本発明は、ＨＶＤＣシステムで過去の運営上のヒストリーを反映し規格化された設計を可能にする高電圧直流送電システムを設計する装置及びその方法を提供する。

本発明の実施例による高電圧直流送電システムを示す図である。 本発明の実施例によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。 本発明の実施例によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。 本発明の実施例による変圧器と３相バルブブリッジの結線を示す図である。 本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの設計装置のブロック図である。 本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム設計方法のフローチャートである。 本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム設計装置のＨＶＤＣシステム設計部の動作をフローチャートである。 本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法をフローチャートである。

以下、本発明に関する実施例について図面を参照してより詳細に説明する。以下に説明で使用される構成要素の末尾に用いられる用語「パート」、「モジュール」及び「部」は明細書作成の容易性のみが考慮されて付与されるか混用されるものであって、それ自体として区別される意味又は役割を有することはない。

図１は、本発明の実施例による高電圧直流送電システムを示す図である。

図１に示したように、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム１００は発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０及び制御パート１９０を含む。送電側直流変電パート１０３は送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバータパート１３０を含む。需要側直流変電パート１０５は需要側直流−交流コンバータパート１５０、需要側変圧器パート１６０を含む。

発電パート１０１は３相交流電力を生成する。発電パート１０１は複数の発電所を含む。

送電側交流パート１１０は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側変圧器パート１２０と送電側交流−直流コンバータパート１３０を含むＤＣ変電所に伝達する。

送電側変圧器パート１２０は送電側交流パート１１０を送電側交流−直流コンバータパート１３０及び直流送電パート１４０から隔離する（ｉｓｏｌａｔｅ）。

送電側交流−直流コンバータパート１３０は送電側変圧器パート１２０の出力に当たる３相交流電力を直流電力に変換する。

直流送電パート１４０は送電側の直流電力を需要側に伝達する。
需要側直流−交流コンバータパート１５０は直流送電パート１４０によって伝達された直流電力を３相交流電力に変換する。

需要側変圧器パート１６０は需要側交流パート１７０を需要側直流−交流コンバータパート１５０と直流送電パート１４０から隔離する。

需要側交流パート１７０は需要側変圧器パート１６０の出力に当たる３相交流電力を需要パート１８０に提供する。

制御パート１９０は発電パート１０１、送電側交流パート１１０、送電側直流変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側直流変電パート１０５、需要側交流パート１７０、需要パート１８０、送電側交流−直流コンバータパート１３０、需要側直流−交流コンバータパート150のうち少なくとも一つを制御する。特に、制御パート１９０は送電側交流−直流コンバータパート１３０と需要側直流−交流コンバータパート１５０内の複数のバルブのターンオン及びターンオフのタイミングを制御する。この際、バルブはサイリスタ又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）に当たる。

図２は、本発明の実施例によるモノポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。特に、図２は単一極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では単一極は正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）であると仮定して説明するが、それに限る必要はない。

送電側交流パート１１０は交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３を含む。
交流送電ライン１１１は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側直流変電パート１０３に伝達する。

交流フィルタ１１３は直流変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を伝達された３相交流電力から除去する。

送電側変圧器パート１２０は正極のために一つ以上の変圧器１２１を含む。正極のために送電側交流−直流コンバータパート１３０は正極直流電力を生成する交流−正極直流コンバータ１３１を含み、この交流−正極直流コンバータ１３１は一つ以上の変圧器１２１にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを含む。

一つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して６つのパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１２個のパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１８個のパルスを有する正極直流電力を生成する。正極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

直流送電パート１４０は送電側正極直流フィルタ１４１、正極直流送電ライン１４３、需要側正極直流フィルタ１４５を含む。

送電側正極直流フィルタ１４１はインダクタＬ１とキャパシタＣ１を含み、交流−正極直流コンバータ１３１が出力する正極直流電力を直流フィルタリングする。

正極直流送電ライン１４３は正極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

需要側正極直流フィルタ１４５はインダクタＬ２とキャパシタＣ２を含み、正極直流送電ライン１４３を介して伝達された正極直流電力を直流フィルタリングする。

需要側直流−交流コンバータパート１５０は正極直流−交流コンバータ１５１を含み、正極直流−交流コンバータ１５１は一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを含む。

需要側変圧器パート１６０は正極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１ ５１ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６１を含む。

一つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

需要側交流パート１７０は交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３を含む。

交流フィルタ１７１は需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。交流送電ライン１７３はフィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。

図３は、本発明の実施例によるバイポーラ方式の高電圧直流送電システムを示す図である。

特に、図３は２つの極の直流電力を送電するシステムを示す。以下の説明では２つの極は正極と負極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｏｌｅ）であると仮定して説明するが、それに限る必要はない。

送電側交流パート１１０は交流送電ライン１１１と交流フィルタ１１３を含む。
交流送電ライン１１１は発電パート１０１が生成した３相交流電力を送電側変電パート１０３に伝達する。

交流フィルタ１１３は変電パート１０３が利用する周波数成分以外の残りの周波数成分を伝達された３相交流電力から除去する。

送電側変圧器パート１２０は正極のための一つ以上の変圧器１２１を含み、負極のための一つ以上の変圧器１２２を含む。送電側交流−直流コンバータパート１３０は正極直流電力を生成する交流−正極直流コンバータ１３１と負極直流電力を生成する交流−負極直流コンバータ１３２を含み、交流−正極直流コンバータ１３１は正極のための一つ以上の変圧器１２１にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３１ａを含み、交流−負極直流コンバータ１３２は負極のための一つ以上の変圧器１２２にそれぞれ対応する一つ以上の３相バルブブリッジ１３２ａを含む。

正極のために一つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して６つのパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

正極のために２つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１２個のパルスを有する正極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

正極のために３つの３相バルブブリッジ１３１ａが利用される場合、交流−正極直流コンバータ１３１は交流電力を利用して１８個のパルスを有する正極直流電力を生成する。正極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

負極のために一つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は６つのパルスを有する負極直流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

負極のために２つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は１２個のパルスを有する負極直流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１２２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

負極のために３つの３相バルブブリッジ１３２ａが利用される場合、交流−負極直流コンバータ１３２は１８個のパルスを有する負極直流電力を生成する。負極直流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

直流送電パート１４０は送電側正極直流フィルタ１４１、送電側負極直流フィルタ１４２、正極直流送電ライン１４３、負極直流送電ライン１４４、需要側正極直流フィルタ１４５、需要側負極直流フィルタ１４６を含む。

送電側正極直流フィルタ１４１はインダクタＬ１とキャパシタＣ１を含み、交流−正極直流コンバータ１３１が出力する正極直流電力を直流フィルタリングする。

送電側負極直流フィルタ１４２はインダクタＬ３とキャパシタＣ３を含み、交流−負極直流コンバータ１３２が出力する負極直流電力を直流フィルタリングする。

正極直流送電ライン１４３は正極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

負極直流送電ライン１４４は負極直流電力を伝送するための一つのＤＣラインを有し、電流の帰還通路としては大地を利用する。このＤＣラインの上には一つ以上のスイッチが配置される。

需要側正極直流フィルタ１４５はインダクタＬ２とキャパシタＣ２を含み、正極直流送電ライン１４３を介して伝達された正極直流電力を直流フィルタリングする。

需要側負極直流フィルタ１４６はインダクタＬ４とキャパシタＣ４を含み、負極直流送電ライン１４４を介して伝達された負極直流電力を直流フィルタリングする。

需要側直流−交流コンバータパート１５０は正極直流−交流コンバータ１５１と負極直流−交流コンバータ１５２を含み、正極直流−交流コンバータ１５１は一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａを含み、負極直流−交流コンバータ１５２は一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａを含む。

需要側変圧器パート１６０は正極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５１ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６１を含み、負極のために一つ以上の３相バルブブリッジ１５２ａにそれぞれ対応する一つ以上の変圧器１６２を含む。

正極のために一つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

正極のために２つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。この際、２つのうち一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６１の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

正極のために３つの３相バルブブリッジ１５１ａが利用される場合、正極直流−交流コンバータ１５１は正極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

負極のために一つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して６つのパルスを有する交流電力を生成する。この際、その一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、Ｙ−Δ形状の結線を有してもよい。

負極のために２つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して１２個のパルスを有する交流電力を生成する。 この際、２つのうち一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Ｙ形状の結線を有してもよく、残りの一つの変圧器１６２の１次側のコイルと２次側のコイルはＹ−Δ形状の結線を有してもよい。

負極のために３つの３相バルブブリッジ１５２ａが利用される場合、負極直流−交流コンバータ１５２は負極直流電力を利用して１８個のパルスを有する交流電力を生成する。交流電力のパルスの数が多いほどフィルタの価格が下がる。

需要側交流パート１７０は交流フィルタ１７１と交流送電ライン１７３を含む。
交流フィルタ１７１は需要パート１８０が利用する周波数成分（例えば、６０Ｈｚ）以外の残りの周波数成分を需要側直流変電パート１０５が生成する交流電力から除去する。

交流送電ライン１７３はフィルタリングされた交流電力を需要パート１８０に伝達する。

図４は、本発明の実施例による変圧器と３相バルブブリッジの結線を示す図である。

特に、図４は正極のための２つの変圧器１２１と正極のための２つの３相バルブブリッジ１３１ａの結線を示す。負極のための２つの変圧器１２２と負極のための２つの３相バルブブリッジ１３２ａの結線、正極のための２つの変圧器１６１と正極のための２つの３相バルブブリッジ１５１ａの結線、負極のための２つの変圧器１６２と負極のための２つの３相バルブブリッジ１５２ａの結線、正極のための１つの変圧器１２１と正極のための１つの３相バルブブリッジ１３１ａ、正極のための１つの変圧器１６１と正極のための１つの３相バルブブリッジ１５１ａの結線などは図４の実施例から容易に導出されるため、その図面と説明は省略する。

図４において、Ｙ−Ｙ形状の結線を有する変圧器１２１を上側変圧器、Ｙ−Δ形状の結線を有する変圧器１２１を下側変圧器、上側変圧器に連結される３相バルブブリッジ１３１ａを上側３相バルブブリッジ、下側変圧器に連結される３相バルブブリッジ１３１ａを下側３相バルブブリッジと称する。

上側３相バルブブリッジと下側３相バルブブリッジは直流電力を出力する２つの出力端である第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２を有する。

上側３相バルブブリッジは６つのバルブＤ１−Ｄ６を含み、下側３相バルブブリッジは６つのバルブＤ７−Ｄ１２を含む。

バルブＤ１は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第１端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ２はバルブＤ５のアノードに連結されるカソードとバルブＤ６のアノードに連結されるアノードを有する。

バルブＤ３は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第２端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ４はバルブＤ１のアノードに連結されるカソードとバルブＤ６のアノードに連結されるアノードを有する。

バルブＤ５は第１出力端ＯＵＴ１に連結されるカソードと上側変圧器の２次側コイルの第３端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ６はバルブＤ３のアノードに連結されるカソードを有する。
バルブＤ７はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第１端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ８はバルブＤ１１のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

バルブＤ９はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第２端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ１０はバルブＤ７のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

バルブＤ１１はバルブＤ６のアノードに連結されるカソードと下側変圧器の２次側コイルの第３端子に連結されるアノードを有する。

バルブＤ１２はバルブＤ９のアノードに連結されるカソードと第２出力端ＯＵＴ２に連結されるアノードを有する。

次に、図５と図６を参照して本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム設計方法を説明する。

図５は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの設計装置のブロック図である。

本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム設計装置２００は、ＨＶＤＣシステム運営情報獲得部２１０、設計仕様獲得部２２１、設計要求仕様獲得部２２３、ＨＶＤＣシステム設計部２３０を含む。ＨＶＤＣシステム設計部２３０は交流変電パート設計部２３１、交流パート部品仕様決定部２３２、直流パート設計部２３３、直流変電パート部品仕様決定部２３４、直流送電パート設計部２３５、直流送電パート部品仕様決定部２３６、絶縁設計部３００、聚合部２３９を含む。

ＨＶＤＣシステム運営情報獲得部２１０は以前のＨＶＤＣシステムの制御パート１９０から以前のＨＶＤＣシステムの運営情報を獲得する。

設計仕様獲得部２２１は以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様（ｄｅｓｉｇｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を獲得する。

設計要求仕様獲得部２２３は現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様（ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）を獲得する。

ＨＶＤＣシステム設計部２３０は以前（過去）のＨＶＤＣシステムの設計仕様と以前（過去）のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムを設計する。

交流パート設計部２３１は以前（過去）のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０の構造を設計する。

交流パート部品仕様決定部２３２は以前（過去）のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０内の部品の仕様を決定する。

直流変電パート設計部２３３は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５の構造を設計する。

直流変電パート部品仕様決定部２３４は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５内の部品の仕様を決定する。

直流送電パート設計部２３５は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パート１４０の構造を設計する。

直流送電パート部品仕様決定部２３６は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パート１４０内の部品の仕様を決定する。

絶縁設計部３００は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を行う。

集合部２３９は流変パート１１０，１７０の構造、交流パート１１０，１７０内の部品仕様、直流変電パート１０３，１０５の構造、直流変電パート１０３，１０５内の部品仕様、直流送電パート１４０の構造、直流送電パート１４０内の部品仕様、現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を聚合して現在のＨＶＤＣシステムを設計する。

図６は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの設計方法のフローチャートである。

以前のＨＶＤＣシステムの制御パート１９０は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報を収集する（Ｓ１１）。この際、運営情報は運営状態に関する情報と運営状態に影響を与えた原因に対する運営状態原因情報を含む。運営状態情報は以前のＨＶＤＣシステムの可用率に関する情報、運転時間に関する情報、寿命に関する情報を含む。運営状態情報は故障の類型に関する情報、故障の原因に関する情報、可用率に影響を与えた原因に関する情報、寿命に影響を与えた原因に関する情報を含む。

ＨＶＤＣシステム運営情報獲得部２１０は以前のＨＶＤＣシステムの制御パート１９０から以前のＨＶＤＣシステムの運営情報を獲得する（Ｓ１２）。

設計仕様獲得部２２１は以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を獲得する（Ｓ１３）。この際、以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様は以前のＨＶＤＣシステムの交流パートの設計構造、以前のＨＶＤＣシステムの交流パートの部品仕様、以前のＨＶＤＣシステムの直流変電パートの設計構造、以前のＨＶＤＣシステムの直流変電パートの部品仕様、以前のＨＶＤＣシステムの直流送電パートの設計構造、以前のＨＶＤＣシステムの直流導電パートの部品仕様を含む。

設計要求仕様獲得部２２３は現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様を獲得する（Ｓ１４）。この際、現在のＨＶＤＣシステムの要求仕様は現在のＨＶＤＣシステムの要求可用率に関する情報、要求運転時間に関する情報、要求寿命に関する情報を含む。

ＨＶＤＣシステム設計部２３０は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様を比較する（Ｓ１５）。

ＨＶＤＣシステム設計部２３０はその結果に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を修正して現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する（Ｓ１６）。

詳しくは、現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様が以前のＨＶＤＣシステムの運営状態より高い仕様を要求すれば、ＨＶＤＣシステム設計部２３０は現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様と以前のＨＶＤＣシステムの運営状態の差だけ運営状態原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を上げて現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する。

一方、現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様が以前のＨＶＤＣシステムの運営状態より低い仕様を要求すれば、ＨＶＤＣシステム設計部２３０は現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様と以前のＨＶＤＣシステムの運営状態の差だけ運営状態原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を下げて現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する。

例えば、以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様が２つの直流送電経路を有し、以前のＨＶＤＣシステムの運営状態が９８％の利用可能率を指示し、運営分析情報が利用可能率が下がった主な原因として直流送電経路のエラーを指摘し、現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様が９９％の利用可能率を要求すれば、ＨＶＤＣシステム設計部２３０は現在のＨＶＤＣシステムが３つの直流送電経路を含むように現在のＨＶＤＣシステムの設計仕様を作成するか、２つの直流送電経路上の部品の仕様を上げる。

図７は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステム設計装置のＨＶＤＣシステム設計部の動作をフローチャートである。

交流パート設計部２３１は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０の構造を設計する（Ｓ３１）。交流パート設計部２３１は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの交流パートの設計構造を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０の構造に対する設計仕様を作成する。

交流パート部品仕様決定部２３２は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０内の部品の仕様を決定する（Ｓ３２）。交流パート部品仕様決定部２３２は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの交流パートの部品仕様を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの交流パート１１０，１７０内の部品仕様を決定する。

直流変電パート設計部２３３は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５の構造を設計する（Ｓ３３）。直流変電パート設計部２３３は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの直流変電パートの設計構造を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５の構造に対する設計仕様を作成する。

直流変電パート部品仕様決定部２３４は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５内の部品の仕様を決定する（Ｓ３４）。直流変電パート部品仕様決定部２３４は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの直流変電パートの部品仕様を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート１０３，１０５内の部品の仕様を決定する。

直流送電パート設計部２３５は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パート１４０の構造を設計する（Ｓ３５）。直流送電パート設計部２３５は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの直流送電パートの設計構造を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの直送電パート１４０の構造に対する設計仕様を作成する。

直流送電パート部品仕様決定部２３６は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パート１４０内の部品の仕様を決定する（Ｓ３６）。直流送電パート部品仕様決定部２３６は以前のＨＶＤＣシステムの運営状態情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様との比較に基づき、運営状態に影響を与えた原因に関して以前のＨＶＤＣシステムの直流送電パートの部品仕様を修正し、現在のＨＶＤＣシステムの直流変送電パート１４０内の部品の仕様を決定する。

絶縁設計部３００は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を行う（Ｓ３７）。

絶縁設計部３００は以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を行う。

集合部２３９は流変パート１１０，１７０の構造、交流パート１１０，１７０内の部品仕様、直流変電パート１０３，１０５の構造、直流変電パート１０３，１０５内の部品仕様、直流送電パート１４０の構造、直流送電パート１４０内の部品仕様、現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を集合して現在のＨＶＤＣシステムを設計する（Ｓ３８）。

次に、図８と図９を参照してＨＶＤＣシステムの絶縁設計方法を説明する。
図８は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の構成を示すブロック図である。

図８に示したように、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置３００はシステム分析部３１０、第１絶縁モデリング部３２０、絶縁レベル算定部３３０、第２絶縁モデリング部３４０、要求耐電圧算定部３５０、基準耐電圧算定部３６０、定格絶縁レベル算定部３７０、第３絶縁モデリング部３８０及び絶縁検証部３９０を含む。

システム分析部３１０はＨＶＤＣシステム１００を分析して（Ｓ１０１）、ＨＶＤＣシステム１００の過電圧及び定格電圧を算出する。

第１絶縁モデリング部３２０は算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングし、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する。

絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行って（Ｓ１０４）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する。

第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用し（Ｓ１０６）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する。

要求耐電圧算定部３５０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定する。

基準耐電圧算定部３６０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する。

定格絶縁レベル算定部３７０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する。

第３絶縁モデリング部３８０はＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成する。

絶縁検証部３９０はＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するのかを検証する。

図９は、本発明の実施例によるＨＶＤＣシステムの絶縁設計装置の動作方法を示すフローチャートである。

システム分析部３１０はＨＶＤＣシステム１００を分析して（Ｓ１０１）、過電圧及び定格電圧を算出する（Ｓ１０２）。システム分析部３１０は分類されたストレス電圧、算定された過電圧保護レベル及び絶縁特性のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００を分析し、過電圧及び定格電圧を算出してもよい。

第１絶縁モデリング部３２０は算出された過電圧及び算出された定格電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００をモデリングし、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する（Ｓ１０３）。

絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行って（Ｓ１０４）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する（Ｓ１０５）。この際、絶縁レベル算定部３３０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁特性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデル上のデータの統計的分布、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの入力データの不正確性、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの構成要素の結合に影響を及ぼす要因のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの絶縁算定を行ってＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの機能遂行に適用した絶縁協調耐電圧を決定する。

第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差をＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルに適用し（Ｓ１０６）、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正してＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを生成する（Ｓ１０７）。第２絶縁モデリング部３４０はＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差及び絶縁協調耐電圧に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを修正し、ＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルを生成する。この際、ＨＶＤＣシステム１００の実際の運転状態とＨＶＤＣシステム１００の絶縁基本モデルの状態の差はＨＶＤＣシステム１００の環境要素の差、ＨＶＤＣシステム１００の構成要素の試験の差、ＨＶＤＣシステム１００の製品特性の偏差、ＨＶＤＣシステム１００の設置状態の差、ＨＶＤＣシステム１００の運転寿命の差、ＨＶＤＣシステム１００の安全のために考慮すべき安全ファクタのうち少なくとも一つを含む。ＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルは環境要素及び汚染度を考慮した絶縁モデルに当たる。

要求耐電圧算定部３５０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧を算定する（Ｓ１０９）。

基準耐電圧算定部３６０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する（Ｓ１１１）。基準耐電圧算定部３６０は試験状態、試験変換要素、電圧範囲のうち少なくとも一つに基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの要求耐電圧からＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を算定する。

定格絶縁レベル算定部３７０はＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する（Ｓ１１３）。この際、定格絶縁レベルはＨＶＤＣシステム１００の一つ以上の位置の電圧値及び距離値を含む。

第３絶縁モデリング部３８０はＨＶＤＣシステム１００の区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいてＨＶＤＣシステム１００の絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成する（Ｓ１１５）。この際、区分されたセクションは送電側交流パート１１０、送電側変電パート１０３、直流送電パート１４０、需要側変電パート１０５、需要側交流パート１７０、送電側変圧器パート１２０、送電側交流−直流コンバータパート１３０、需要側直流−交流コンバータパート１５０、需要側変圧器パート１６０のうち少なくとも一つを含む。
絶縁検証部３９０はＨＶＤＣシステム１００の修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するのかを検証する（Ｓ１１７）。

本発明の一実施例によると、上述した方法はプログラムが記録された媒体にプロセッサが読み込めるコードとして具現することができる。プロセッサが読み込める媒体の例としてはＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テープ、フロッピディスク、光データ貯蔵装置などがあり、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形で具現されることも含む。

前記のように記載された実施例は説明された構成と方法が限られて適用されるのではなく、実施例は多様な変更が行われるように各実施例の全部又は一部が選択的に組み合わせられて構成されてもよい。

１００ ＨＶＤＣシステム
１０１ 発電パート
１０３ 送電側直流変電パート
１０５ 需要側直流変電パート
１１０ 送電側交流パート
１１１、１７３ 交流送電ライン
１１３，１７１ 交流フィルタ
１２０ 送電側変圧器パート
１２１，１２２、１６１、１６２ 変圧器
１３０ 送電側交流−直流コバータパート
１３１ 交流−正極直流コンバータ
１３２ 交流−負極直流コンバータ
１３１ａ、１３２ａ、１５１ａ、１５２ａ ３相バルブブリッジ
１４０ 直流送電パート
１４１ 送電側正極直流フィルタ
１４２ 送電側負極直流フィルタ
１４３ 正極直流送電ライン
１４４ 負極直流送電ライン
１４５ 需要側正極直流フィルタ
１４６ 需要側負極直流フィルタ
１５０ 需要側直流−交流コンバータパート
１５１ 正極直流−交流コンバータ
１６０ 需要側変圧器パート
１７０ 需要側交流パート
１８０ 需要パート
１９０ 制御パート
２００ ＨＶＤＣシステム設計装置
２１０ ＨＶＤＣシステム運営情報獲得部
２２１ 設計仕様獲得部
２２３ 設計要求仕様獲得部
２３０ ＨＶＤＣシステム設計部
２３１ 交流変電パート設計部
２３２ 交流パート部品仕様決定部
２３３ 直流パート設計部
２３４ 直流変電パート部品仕様決定部
２３５ 直流送電パート設計部
２３６ 直流送電パート部品仕様決定部
２３９ 集合部
３００ 絶縁設計部
３１０ システム分析部
３２０ 第１絶縁モデリング部
３３０ 絶縁レベル算定部
３４０ 第２絶縁モデリング部
３５０ 要求耐電圧算定部
３６０ 基準耐電圧算定部
３７０ 定格絶縁レベル算定部
３８０ 第３絶縁モデリング部
３９０ 絶縁検証部

Claims (10)

1. 高電圧直流送電（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＨＶＤＣ）システムを設計する装置において、
   以前のＨＶＤＣシステムの制御パートから前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報を獲得するＨＶＤＣシステム運営情報獲得部と、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を獲得する設計仕様獲得部と、
   現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様を獲得する設計要求仕様獲得部と、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様と前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムを設計するＨＶＤＣシステム設計部と、を含むＨＶＤＣシステム設計装置。
2. 前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報は前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態に関する情報を含み、
   前記ＨＶＤＣシステム設計部は前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様を比較し、比較結果に基づいて前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を修正して前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する、請求項１に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
3. 前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報は前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態に影響を与えた運営状態原因に関する情報を含み、
   前記ＨＶＤＣシステム設計部は前記比較結果に基づいて前記運営状態原因に関して前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を修正し、前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する、請求項２に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
4. 前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様が前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態より高い仕様を要求すれば、前記ＨＶＤＣシステム設計部は現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様と前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態の差だけ前記運営状態原因に関して前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を上げて前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成し、
   前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様が前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態より低い仕様を要求すれば、前記ＨＶＤＣシステム設計部は前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様と前記以前のＨＶＤＣシステムの運営状態の差だけ前記運営状態原因に関して前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様を下げて前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に合う設計仕様を作成する、請求項３に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
5. 前記ＨＶＤＣシステム設計部は、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの設計仕様と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁設計を行う絶縁設計部を含む、請求項１に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
6. 前記絶縁設計部は、
   前記現在のＨＶＤＣシステムの過電圧及び定格電圧に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムをモデリングして前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを生成する第１絶縁モデリング部と、
   前記絶縁基本モデルの絶縁算定を行って前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルの機能遂行に適合した絶縁協調耐電圧を決定する絶縁レベル算定部と、
   前記絶縁協調耐電圧に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁基本モデルを修正して前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを生成する第２絶縁モデリング部と、
   前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁モデルの基準耐電圧を満足する定格絶縁レベルを算定する定格絶縁レベル算定部と、を含む、請求項５に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
7. 前記現在のＨＶＤＣシステムの区分されたセクションにおけるインピーダンスの変化に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの絶縁モデルを修正し、修正された絶縁モデルを生成する第３絶縁モデリング部と、
   前記現在のＨＶＤＣシステムの修正された絶縁モデルが要求耐電圧を満足するか否かを検証する絶縁検証部と、を更に含む、請求項６に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
8. 前記ＨＶＤＣシステム設計部は、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パートの構造を設計する直流変電パート設計部と、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの直流変電パート内の部品の仕様を決定する直流変電パート部品仕様決定部と、を含む、請求項１に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
9. 前記ＨＶＤＣシステム設計部は、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パートの構造を設計する直流送電パート設計部と、
   前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの直流送電パート内の部品の仕様を決定する直流送電パート部品仕様決定部を含む、請求項１に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。
10. 前記ＨＶＤＣシステム設計部は、
    前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの交流パートの構造を設計する交流パート設計部と、
    前記以前のＨＶＤＣシステムの運営情報と前記現在のＨＶＤＣシステムの設計要求仕様に基づいて前記現在のＨＶＤＣシステムの交流パート内の部品の仕様を決定する交流パート部品仕様決定部を含む、請求項１に記載のＨＶＤＣシステム設計装置。

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