JP7688482B2 - Power conversion device, control method, and program - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電力変換装置、制御方法、及びプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device, a control method, and a program.
近年、再生可能エネルギーの利用が促進されており、洋上で風力発電させた電力を利用する技術の開発が盛んに行われている。このような技術では、洋上に建設された風力発電所で発電された電力が陸上の交流系統に送電される。交流系統までの送電が長距離となる場合、高圧直流(HVDC(High Voltage Direct Current))送電が適用される。これにより送電を効率的に行うことができる。HVDC送電を行う場合、風力発電所で発電された交流電力を、交直変換器(以下、単に変換器と呼ぶ場合もある)で直流電力に電力変換し、変換した直流電力を直流電力系統に連系させることによって、陸上の交流系統と連系されている他の変換器に送電する。 In recent years, the use of renewable energy has been promoted, and technology to utilize electricity generated by offshore wind power has been actively developed. In such technology, electricity generated at offshore wind power plants is transmitted to an onshore AC system. When the electricity needs to be transmitted over a long distance to the AC system, high voltage direct current (HVDC) transmission is applied, which allows the electricity to be transmitted efficiently. When HVDC transmission is performed, the AC power generated at the wind power plant is converted to DC power by an AC/DC converter (hereinafter sometimes simply called a converter), and the converted DC power is connected to the DC power system to transmit it to another converter connected to the onshore AC system.
以下では、HVDC送電に用いられる変換器、及び変換器に接続される直流送電路に設けられる周辺機器(電流計測器、リアクトル、及び直流遮断器など)を含む設備を、「端子」と称する。また、変換器と端子とを区別しない場合には、端子のことを、「変換器」と称する場合がある。 In the following, the converter used for HVDC transmission and the equipment including peripheral devices (current meters, reactors, DC circuit breakers, etc.) installed on the DC transmission line connected to the converter are referred to as "terminals." In addition, when there is no distinction between the converter and the terminal, the terminal may be referred to as the "converter."
従来のHVDC送電では、距離の離れた2つの変換器を1組の直流送電路で接続させることによる、一対一の送受電を行う二端子直流送電が行われていた。しかし、近年の技術向上により、複数の変換器間で相互に電力の融通を行う多端子HVDCシステムが行われるようになった。多端子HVDCシステムでは、1つの変換器が、直流系統を介して、他の複数の変換器と接続される。このため、洋上の風力発電所から交流系統までの送電ルートを複数確保することができ、送電ルートを多様にすることができる。 Conventional HVDC transmission involves two-terminal DC transmission, where two distant converters are connected by a set of DC transmission lines, transmitting and receiving power one-to-one. However, recent technological improvements have led to the development of multi-terminal HVDC systems, where multiple converters share power with each other. In a multi-terminal HVDC system, one converter is connected to multiple other converters via a DC system. This makes it possible to secure multiple transmission routes from an offshore wind farm to the AC system, diversifying the power transmission routes.
多端子HVDCシステムにおいて、直流ケーブル区間上で事故が発生する場合がある。この場合、送電可能な電力量が低下したり、受電側変換器が事故や故障で停止されたりする。この場合、システム全体として受電可能な電力量が低下することがある。このような非定常な状態が発生した際に、直流送電システムが定格運転を継続させていると、電力授受にアンバランスが生じる場合がある。例えば、送電側の変換器(以下、送電端と称する)が出力する送電電力の総量が、受電側の変換器(以下、受電端と称する)で受電可能な電力の総量を超過(以下、送電量過剰と称する)する場合がある。電力授受にアンバランスが生じた結果、いずれかの変換器が過電圧により長時間停止してしまう可能性がある。 In a multi-terminal HVDC system, an accident may occur on the DC cable section. In this case, the amount of power that can be transmitted may decrease, or the receiving converter may be stopped due to an accident or malfunction. In this case, the amount of power that can be received by the entire system may decrease. When such an unsteady state occurs, if the DC transmission system continues to operate at rated power, an imbalance in power transfer may occur. For example, the total amount of transmitted power output by the transmitting converter (hereinafter referred to as the transmitting end) may exceed the total amount of power that can be received by the receiving converter (hereinafter referred to as the receiving end) (hereinafter referred to as an excess amount of transmitted power). As a result of the imbalance in power transfer, one of the converters may stop for a long time due to overvoltage.
変換器が長時間停止されると発電の機会損失となってしまう。送電量過剰な状態にならないように、いくつかの送電端を安全に停止させ、送電する電力量を速やかに低減させることによって過電圧を回避して発電の機会損失を防ぐ対策をとる必要がある。 If the converter is stopped for a long period of time, it will result in a loss of power generation opportunities. To prevent an excessive amount of power being transmitted, it is necessary to take measures to prevent overvoltage and loss of power generation opportunities by safely stopping some transmitting ends and quickly reducing the amount of power being transmitted.
本発明が解決しようとする課題は、他端子に事故が発生した場合に、自端子の変換器を停止させるか否かを決定することができ電力変換装置、制御方法、及びプログラムを提供する。 The problem that this invention aims to solve is to provide a power conversion device, a control method, and a program that can determine whether or not to stop the converter at its own terminal when an accident occurs at another terminal.
実施形態の電力変換装置は、三以上の電力変換装置が直流送電路によって接続された多端子直流送電システムを構成し、交流系統と直流系統との境界に設置される前記電力変換装置の各々である。電力変換装置は、交直変換器と、制御装置と、を持つ。交直変換器は、交流電力と直流電力とを互いに変換する。制御装置は、前記交直変換器を制御する。前記制御装置は、自装置(自電力変換装置)とは異なる他の電力変換装置の直流側において事故が発生したことを検知した場合に、自装置(自電力変換装置)の近傍の前記直流送電路に流れる電流値と前記直流送電路のインピーダンスから事故区間を検出し、前記電流値の時系列変化に基づいて前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したか否かを判定し、解列したと判定した場合に、前記多端子直流送電システムの送受電電力情報と前記事故区間の算定結果を基に、前記交直変換器を停止させるか否かを決定する。 The power conversion device of the embodiment constitutes a multi-terminal DC transmission system in which three or more power conversion devices are connected by DC transmission lines, and each of the power conversion devices is installed at the boundary between the AC system and the DC system. The power conversion device has an AC/DC converter and a control device. The AC/DC converter converts AC power into DC power and vice versa. The control device controls the AC/DC converter. When the control device detects that an accident has occurred on the DC side of another power conversion device other than the own device (own power conversion device), it detects the fault section from the current value flowing in the DC transmission line near the own device (own power conversion device) and the impedance of the DC transmission line, and determines whether the other power conversion device has been paralleled off from the DC system based on the time-series change in the current value. When it is determined that the other power conversion device has been paralleled off, it determines whether to stop the AC/DC converter based on the transmitted and received power information of the multi-terminal DC transmission system and the calculation result of the fault section.
以下、実施形態の電力変換装置、制御方法、及びプログラムを、図面を参照して説明する。以下では、実施形態の多端子HVDCシステム1が、四つの端子(後述する端子100-1~100-4)を持ち、端子のそれぞれが直流系統と接続されることによって、ループ状の直流系統が構成される場合を例示して説明する。それぞれの端子は、「電力変換装置」の一例である。また、多端子HVDCシステム1は「多端子直流送電システム」の一例である。また、実施形態を適用する上で、多端子HVDCシステム1は、四つの端子に限らず、少なくとも三以上の端子を備えていればよい。また、多端子HVDCシステム1の直流系統が、放射状、或いは網目状に構成されていてもよい。
The power conversion device, control method, and program of the embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following, an example will be described in which the
図1は、実施形態の端子100が適用される多端子HVDCシステム1の構成の例を示すブロック図である。多端子HVDCシステム1は、例えば、交流側変電設備2(交流側変電設備2-1~2-4)と、端子100(端子100-1~100-4)と、直流系統200とを備える。
Figure 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a
交流側変電設備2は、交流電源、及び交流送電線などを含む交流系統の一部を構成するものである。交流側変電設備2のそれぞれは、いずれかの端子100、及び直流系統200を介して互いに接続される。例えば、交流側変電設備2-1は、端子100-1、直流系統200における直流送電路203、204及び端子100-2を介して交流側変電設備2-2と接続される。交流側変電設備2-1は、端子100-1、直流系統200における直流送電路201、202、及び端子100-3を介して交流側変電設備2-3と接続される。交流側変電設備2-1は、直流系統200における直流送電路203、204及び端子100-2、直流系統200における直流送電路205、207、及び端子100-4を介して交流側変電設備2-4と接続される。
The AC side substation equipment 2 constitutes part of an AC system that includes an AC power source and an AC transmission line. Each of the AC side substation equipment 2 is connected to each other via one of the
端子100は、多端子HVDCシステム1における直流系統と交流系統との境界に設置されるものである。多端子HVDCシステム1では、端子100のそれぞれが、互いに電力を他の端子100に供給する機能と、電力を他の端子100から受け取る機能とを有する。しかしながら、ある端子100には専ら発電設備が接続され、他の端子100には専ら需要家が接続されるなど、電力の流れは概ね一定であることが多い。
The
以下では、専ら交流側から受け取った交流電力を直流電力に変換し、直流系統200を介して他の端子100に電力を供給する端子100を「送電端」と称し、専ら直流系統200を介して他の端子100から電力を受け取り、交流電力に変換して交流側に供給する端子100を「受電端」と称することによって区別する場合がある。本実施形態では、端子100-1、100-2が「送電端」であり、端子100-3、100-4が「受電端」であるものとする。送電端は、「送電装置」の一例である。受電端は、「受電装置」の一例である。また、本明細書で説明する機能は、専ら送電装置に関するものである。
In the following, a
直流系統200は、例えば、直流送電路201~208を備える。直流送電路201~208は、直流電力を送電する。直流電力での送電は、交流電力での送電と比較して電力の損失を抑制できることから、特に大容量、且つ長距離の送電に適用される。直流送電路201~208は、ケーブル、架空送電線等の種類は問わない。なお、本実施形態では、直流送電路は、ある端子100の直流母線20と、別の端子100の直流母線20までの間を指している。例えば、直流送電路201は、直流母線20-1から直流母線20-3までの間を指している。直流送電路202は、直流母線21-1から直流母線21-3までの間を指している。直流送電路203は、直流母線20-1から直流母線20-2までの間を指している。直流送電路204は、直流母線21-1から直流母線21-2までの間を指している。直流送電路205は、直流母線20-2から直流母線20-4までの間を指している。直流送電路206は、直流母線21-2から直流母線21-4までの間を指している。直流送電路207は、直流母線20-4から直流母線20-3までの間を指している。直流送電路208は、直流母線21-4から直流母線21-3までの間を指している。直流送電路201~208は、「電気設備」の一例である。
The
端子100は、例えば、交直変換器10と、直流母線20、21と、電流検出器30~33と、リアクトル40~43と、直流遮断器50~53と、制御装置60とを備える。例えば、端子100-1は、交直変換器10-1と、直流母線20-1、21-1と、電流検出器30-1、31-1、32-1、33-1と、リアクトル40-1、41-2、42-1、43-1と、直流遮断器50-1、51-1、52-1、53-1と、制御装置60-1とを備える。電流検出器30~33と、リアクトル40~43と、直流遮断器50~53は、「電気設備」の一例である。リアクトル40~43は、「限流器」の一例である。 The terminal 100 includes, for example, an AC/DC converter 10, DC busbars 20 and 21, current detectors 30-33, reactors 40-43, DC circuit breakers 50-53, and a control device 60. For example, the terminal 100-1 includes an AC/DC converter 10-1, DC busbars 20-1 and 21-1, current detectors 30-1, 31-1, 32-1, and 33-1, reactors 40-1, 41-2, 42-1, and 43-1, DC circuit breakers 50-1, 51-1, 52-1, and 53-1, and a control device 60-1. The current detectors 30-33, reactors 40-43, and DC circuit breakers 50-53 are examples of "electrical equipment." The reactors 40-43 are examples of "current limiters."
本実施形態では、直流母線20に接続された構成が正極に対応し、直流母線21に接続された構成が負極に対応するものとする。また、以下では、ハイフン以下の符号を適宜省略して説明する。 In this embodiment, the configuration connected to the DC bus 20 corresponds to the positive electrode, and the configuration connected to the DC bus 21 corresponds to the negative electrode. In the following description, the symbols following the hyphens will be omitted as appropriate.
交直変換器10は、交流電力と直流電力とを相互に変換する変換器であって、例えば自励式電力変換器である。 The AC/DC converter 10 is a converter that converts AC power to DC power and vice versa, and is, for example, a self-excited power converter.
直流母線20は、交直変換器10の直流側に接続される。直流母線20は、交直変換器10の一方側に接続され、正極性の直流電圧が印加されている。直流母線21は、交直変換器10の他方側に接続され、負極性の直流電圧が印加されている。 The DC busbar 20 is connected to the DC side of the AC/DC converter 10. The DC busbar 20 is connected to one side of the AC/DC converter 10, and a positive DC voltage is applied to it. The DC busbar 21 is connected to the other side of the AC/DC converter 10, and a negative DC voltage is applied to it.
直流母線20は、電流検出器30、32、リアクトル40、42、及び直流遮断器50、52を介して、直流系統200と接続される。直流母線21は、電流検出器31、33、リアクトル41、43、及び直流遮断器51、53を介して、直流系統200と接続される。例えば、直流母線20-1は、電流検出器30-1、リアクトル40-1、及び直流遮断器50-1を介して、直流送電路201と接続される。直流母線20-1は、電流検出器32-1、リアクトル42-1、及び直流遮断器52-1を介して、直流送電路203と接続される。直流母線21-1は、電流検出器31-1、リアクトル41-1、及び直流遮断器51-1を介して、直流送電路202と接続される。直流母線21-1は、電流検出器33-1、リアクトル43-1、及び直流遮断器53-1を介して、直流送電路204と接続される。
The DC bus 20 is connected to the
電流検出器30、32は、直流母線20と直流系統200との間に接続される。電流検出器30、32は、直流母線20と直流系統200との間に流れる電流値を検出する。例えば、電流検出器30-1は、直流送電路201に流れる電流値を検出する。電流検出器32-1は、直流送電路203に流れる電流値を検出する。電流検出器30、32は、検出した電流値を制御装置60に出力する。電流検出器31、33は、直流母線21と直流系統200との間に接続される。電流検出器31、33は、直流母線21と直流系統200との間に流れる電流値を検出する。例えば、電流検出器31-1は、直流送電路202に流れる電流値を検出する。電流検出器33-1は、直流送電路204に流れる電流値を検出する。電流検出器31、33は、検出した電流値を制御装置60に出力する。
The current detectors 30 and 32 are connected between the DC bus 20 and the
リアクトル40、42は、直流母線20と直流系統200との間に接続される。リアクトル40、42は、直流母線20と直流系統200との間に流れる電流の急峻な変化を抑制する。リアクトル41、43は、直流母線21と直流系統200との間に接続される。リアクトル41、43は、直流母線21と直流系統200との間に流れる電流の急峻な変化を抑制する。リアクトル40~43は、例えば、事故時に発生する、変化の激しい電流(例えば、落雷時に発生するサージ電流)を平滑化(限流)させる限流器として用いられる。リアクトル40~43は、直列リアクトル、等のいずれの種類のリアクトルでもよい。
The reactors 40 and 42 are connected between the DC bus 20 and the
直流遮断器50、52は、直流母線20と直流系統200との間に接続される。直流遮断器50、52は、制御装置60による制御に応じて、直流母線20と直流系統200との間を電気的に接続又は遮断する。直流遮断器51、53は、直流母線21と直流系統200との間に接続される。直流遮断器51、53は、制御装置60による制御に応じて、直流母線21と直流系統200との間を電気的に接続又は遮断する。
The DC circuit breakers 50 and 52 are connected between the DC bus 20 and the
制御装置60は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。 The control device 60 is realized, for example, by a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). Some or all of these components may be realized by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), or GPU (Graphics Processing Unit), or may be realized by a combination of software and hardware. The program may be stored in advance in a storage device (a storage device with a non-transient storage medium) such as an HDD (Hard Disk Drive) or flash memory, or may be stored in a removable storage medium (non-transient storage medium) such as a DVD or CD-ROM, and installed by inserting the storage medium into the drive device.
制御装置60は、電流検出器30~33によって検出された電流値を取得する。例えば、制御装置60-1は、電流検出器30-1、31-1、32-1、33-1によって検出された電流値を取得する。 The control device 60 acquires the current values detected by the current detectors 30 to 33. For example, the control device 60-1 acquires the current values detected by the current detectors 30-1, 31-1, 32-1, and 33-1.
また、制御装置60は、直流遮断器50~53を制御する。例えば、制御装置60-1は、直流遮断器50-1、51-1、52-1、53-1を制御し、必要に応じて直流遮断器を遮断する。 The control device 60 also controls the DC circuit breakers 50 to 53. For example, the control device 60-1 controls the DC circuit breakers 50-1, 51-1, 52-1, and 53-1, and shuts off the DC circuit breakers as necessary.
また、制御装置60は、交直変換器10を制御する。例えば、制御装置60-1は、交直変換器10-1を制御し、必要に応じて交直変換器10-1の稼働を停止させる。 The control device 60 also controls the AC/DC converter 10. For example, the control device 60-1 controls the AC/DC converter 10-1 and stops the operation of the AC/DC converter 10-1 as necessary.
制御装置60は、電流検出器30~33から取得した電流値に基づいて、自端子における事故の発生を検知する。自端子とは、制御装置60が設けられている端子100である。例えば、制御装置60-1の自端子は、端子100-1である。制御装置60-2の自端子は、端子100-2である。自端子における事故とは、自端子が接続する直流母線20、21において発生した事故のことである。 The control device 60 detects the occurrence of an accident at its own terminal based on the current values acquired from the current detectors 30 to 33. The own terminal is the terminal 100 at which the control device 60 is provided. For example, the own terminal of the control device 60-1 is the terminal 100-1. The own terminal of the control device 60-2 is the terminal 100-2. An accident at the own terminal is an accident that occurs in the DC bus bars 20, 21 to which the own terminal is connected.
例えば、制御装置60は、電流検出器30~33から取得した電流値の経時的変化に基づいて、自端子における事故の発生を検知し、検知した事故の発生個所(事故区間)を特定する。制御装置60は、事故の発生個所に応じて、自端子における直流遮断器50~53を開極する。これにより、事故の発生個所を直流系統200から除去する。制御装置60が、自端子おける事故を検知する方法、及び必要に応じて直流遮断器50~53を開極する方法は、従来の方法と同様な任意の方法であってよい。このため、その詳細な説明を省略する。
For example, the control device 60 detects the occurrence of an accident at its own terminal based on the change over time in the current value acquired from the current detectors 30-33, and identifies the location of the detected accident (fault section). The control device 60 opens the DC circuit breakers 50-53 at its own terminal according to the location of the accident. This removes the location of the accident from the
本実施形態においては、制御装置60は、他端子において事故が発生した場合において、自端子の交直変換器10を停止させるか否かを判定する。他端子は、制御装置60が設けられている端子100とは異なる端子100である。例えば、制御装置60-1の他端子は、端子100-2、100-3、100-4である。制御装置60-2の他端子は、端子100-1、100-3、100-4である。他端子において発生した事故とは、他端子が接続する直流母線20、21において発生した事故のことである。 In this embodiment, when an accident occurs at the other terminal, the control device 60 determines whether or not to stop the AC/DC converter 10 at its own terminal. The other terminal is a terminal 100 different from the terminal 100 at which the control device 60 is provided. For example, the other terminals of the control device 60-1 are terminals 100-2, 100-3, and 100-4. The other terminals of the control device 60-2 are terminals 100-1, 100-3, and 100-4. An accident that occurs at the other terminal refers to an accident that occurs at the DC busbars 20 and 21 to which the other terminal is connected.
このような、他端子において発生する事故においては、他端子における直流遮断器50~53が開極することにより、事故の発生個所が直流系統200から除去される。すなわち、他端子が解列する。この場合、事故の発生個所が除去されたことによる影響を受けない場合、自端子は電力の授受を継続してよいが、システム全体として電力授受のアンバランスが生じる場合には、自端子の交直変換器10を停止させて、自端子による電力授受を止める必要がある。
In the event of such an accident occurring at the other terminal, the DC circuit breakers 50-53 at the other terminal are opened, and the location of the accident is removed from the
上述したように、多端子HVDCシステム1においては、多様な送電ルートが構築されている。このため、他端子において事故が発生した場合、自端子の交直変換器10を停止させる必要があるか否かを判定することは、事故の発生個所、直流送電路の接続状態、直流送電路に流れる電流の状況などが総合的に勘案される必要がある。その一方で、電力授受がアンバランスな状態が継続されてしまうと、多端子HVDCシステム1に含まれるいずれかの交直変換器10が過電圧の状態に至ることがあり、結果として交直変換器10が長時間の停止を余儀なくされる可能性がある。このため、なるべく速やかに自端子の交直変換器10を停止させる必要があるか否かを判定する必要がある。
As described above, in the
この対策として、本実施形態の制御装置60は、他端子において事故が発生した場合、自端子に流れる直流電流、すなわち電流検出器30~33から取得した電流値の経時的変化に基づいて、交直変換器10の稼働を維持又は停止させる。これにより、上位の装置との通信時間や通信に係る信号処理による遅れを最小限として、自端子の交直変換器10を停止させる必要があるか否かを、速やかに判定することが可能である。 As a countermeasure, in the case of an accident at another terminal, the control device 60 of this embodiment maintains or stops the operation of the AC/DC converter 10 based on the DC current flowing through its own terminal, i.e., the change over time in the current value acquired from the current detectors 30 to 33. This makes it possible to quickly determine whether or not it is necessary to stop the AC/DC converter 10 at its own terminal, while minimizing the communication time with the higher-level device and delays due to signal processing related to communication.
なお、ここでの上位の装置とは、多端子HVDCシステム1における複数の端子100の電力状態に関する情報を集約する装置であり、例えば中央制御装置である。上位の装置は、集約した情報を用いて事故の有無や事故の発生個所の検出し、必要に応じて直流遮断器50~53を開極する指令や、交直変換器10を停止させる指令などを出力することによって直流系統200を保護する機能を有する。
The higher-level device here is a device that aggregates information about the power status of
以下、一例として、端子100-3の直流母線20-3において事故が生じた場合において、制御装置60-1が行う処理を考える(図2参照)。また、事故が発生する前は端子100-1と端子100-2のそれぞれによって、1[pu]送電され、端子100-3と端子100-4のそれぞれによって1[pu]受電されていたものとする。また、端子100のそれぞれの電力容量は、定格1[pu]であることを前提とする。以下、直流事故が発生してから交直変換器10が緊急停止された後に、再起動されるまでの処理を、端子100-1、及び端子100-2で行われる処理を例示しつつ説明する。
As an example, consider the process performed by the control device 60-1 when an accident occurs on the DC bus 20-3 of terminal 100-3 (see FIG. 2). Also assume that before the accident, 1 pu of power was transmitted from each of terminals 100-1 and 100-2, and 1 pu of power was received from each of terminals 100-3 and 100-4. Also assume that the rated power capacity of each of the
また、以下では、電流検出器30~33で検出される直流電流の電流値を、自端子から他端子に向かう方向を正として、電流値Idcxと表記する。xには、接続元及び接続先の端子100のハイフン以下の数値が示される。例えば、電流検出器30-1によって検出される電流値は電流値Idc13と表記する。電流検出器32-1によって検出される電流値は電流値Idc12と表記する。電流検出器30-2によって検出される電流値は電流値Idc21と表記する。電流検出器32-2によって検出される電流値は電流値Idc24と表記する。電流検出器30-3によって検出される電流値は電流値Idc31と表記する。電流検出器32-3によって検出される電流値は電流値Idc34と表記する。電流検出器30-4によって検出される電流値は電流値Idc43と表記する。電流検出器32-4によって検出される電流値は電流値Idc42と表記する(図2参照)。
In the following, the current value of the DC current detected by current detectors 30 to 33 is expressed as current value Idcx, with the direction from the own terminal to the other terminal being positive. x indicates the numerical value following the hyphen of the connection source and
ここで、図2~図9を用いて、制御装置60が行う処理を説明する。図2は、実施形態の多端子HVDCシステム1の直流母線20に事故が発生した直後の状態を説明する図である。図3は、実施形態の制御装置60が行う処理の全体の流れを示すフローチャートである。図4、図5は、図3のフローチャートにおけるステップS110、S120の処理を説明する図である。図6は、実施形態の多端子HVDCシステム1の直流母線20に事故が発生した後、端子100-3が解列した状態を説明する図である。図7~図9は、図3のフローチャートにおけるステップS140、S160、及びS170の処理を説明する図である。
The processing performed by the control device 60 will now be described with reference to Figures 2 to 9. Figure 2 is a diagram illustrating the state immediately after an accident occurs on the DC busbar 20 of the
図3のステップS100において、制御装置60は、直流電流Idcxの時間変化率ΔIdcxを演算する。例えば、制御装置60は、電流検出器30~33によって検出された電流値を定期的(例えば、10[μs]~1[ms]毎)に取得し、今回取得した電流値と前回取得した電流値を用いて、時間変化率ΔIdcxを演算する。例えば、制御装置60-1は、正極側における直流電流の流れとして、直流電流Idc12の時間変化率ΔIdc12、及び直流電流Idc13の時間変化率ΔIdc13を演算する。 In step S100 of FIG. 3, the control device 60 calculates the time rate of change ΔIdcx of the DC current Idcx. For example, the control device 60 periodically acquires the current values detected by the current detectors 30-33 (e.g., every 10 μs to 1 ms), and calculates the time rate of change ΔIdcx using the current value acquired this time and the current value acquired last time. For example, the control device 60-1 calculates the time rate of change ΔIdc12 of the DC current Idc12 and the time rate of change ΔIdc13 of the DC current Idc13 as the flow of DC current on the positive electrode side.
ステップS110において、制御装置60は、演算した時間変化率ΔIdcxを用いて、事故が発生したか否かを判定する。制御装置60が、演算した時間変化率ΔIdcxを用いて、事故が発生したか否かを判定する方法については、図4で詳しく説明する。 In step S110, the control device 60 uses the calculated time rate of change ΔIdcx to determine whether an accident has occurred. The method by which the control device 60 uses the calculated time rate of change ΔIdcx to determine whether an accident has occurred is described in detail in FIG. 4.
ステップS120において、制御装置60は、ステップS110において事故が発生したと判定した場合、解列する可能性のある端子100を判定する。ここでの解列する可能性のある端子100とは、事故の発生に伴い、端子100に設けられた直流遮断器50~53のいずれかが開極する可能性がある端子である。制御装置60が解列する可能性のある端子100を判定する方法については、図5で詳しく説明する。 In step S120, if the control device 60 determines that an accident has occurred in step S110, it determines which terminal 100 may be disconnected. The terminal 100 that may be disconnected here is a terminal that may open any of the DC circuit breakers 50 to 53 provided at the terminal 100 due to the occurrence of an accident. The method by which the control device 60 determines which terminal 100 may be disconnected is described in detail in FIG. 5.
ステップS130において、制御装置60は、ステップS120の判定結果に基づいて、解列する可能性がある端子100が他端子であるか否かを判定する。制御装置60は、解列する可能性がある端子100が他端子である場合、ステップS140に進む。制御装置60は、解列する可能性がある端子100が他端子でない場合、処理を終了させる。なお、制御装置60は、解列する可能性がある端子100が自端子である場合、従来の保護継電機能を用いて、必要に応じて自端子の直流遮断器50~53を開極する。 In step S130, the control device 60 determines whether the terminal 100 that may be disconnected is another terminal based on the determination result of step S120. If the terminal 100 that may be disconnected is another terminal, the control device 60 proceeds to step S140. If the terminal 100 that may be disconnected is not another terminal, the control device 60 ends the process. Note that if the terminal 100 that may be disconnected is the own terminal, the control device 60 uses a conventional protective relay function to open the DC circuit breakers 50-53 of the own terminal as necessary.
ステップS140において、制御装置60は、他端子が解列したか否かを判定する。制御装置60は、ステップS110において事故が検出された場合において、所定の時間が経過するまでの間の時間変化率ΔIdcxを用いて、他端子が解列したか否かを判定する。制御装置60が、他端子が解列したか否かを判定する方法については、図7で詳しく説明する。 In step S140, the control device 60 determines whether the other terminal has been disconnected. If an accident is detected in step S110, the control device 60 determines whether the other terminal has been disconnected using the time rate of change ΔIdcx until a predetermined time has elapsed. The method by which the control device 60 determines whether the other terminal has been disconnected is described in detail in FIG. 7.
ステップS150において、制御装置60は、ステップS140で他端子が解列したと判定した場合、解列した端子100が受電端か否かを判定する。多端子HVDCシステム1に含まれる複数の端子100のそれぞれが送電端であるか受電端であるかは、予め、例えば、多端子HVDCシステム1の構築時に決定される。制御装置60は、例えば、多端子HVDCシステム1に含まれる端子100のそれぞれが、送電端であるか受電端であるかを示す対応テーブルを予め記憶する。制御装置60は、解列したと判定した他端子を示す情報を用いて、当該対応テーブルを参照することにより、解列した端子100が受電端か否かを判定する。
In step S150, if the control device 60 determines in step S140 that the other terminal has been disconnected, it determines whether the disconnected
ステップS160において、制御装置60は、自端子と、解列した他端子との間において、解列する可能性がある送電端がある場合、その送電端の電力状態を演算する。制御装置60が、送電端の電力状態を演算する方法については、図8で詳しく説明する。 In step S160, if there is a transmission end that may be disconnected between the own terminal and the disconnected other terminal, the control device 60 calculates the power state of that transmission end. The method by which the control device 60 calculates the power state of the transmission end is described in detail in FIG. 8.
ステップS170において、制御装置60は、ステップS160で演算した送電端の電力状態に基づいて、自端子の交直変換器10の稼働を停止させる否かを判定する。制御装置60が、自端子の交直変換器10を停止させるか否かを判定する方法については、図9で詳しく説明する。 In step S170, the control device 60 determines whether to stop the operation of the AC/DC converter 10 at its own terminal based on the power state at the sending end calculated in step S160. The method by which the control device 60 determines whether to stop the operation of the AC/DC converter 10 at its own terminal is described in detail in FIG. 9.
ステップS180において、制御装置60は、自端子の交直変換器10を停止させると判定した場合、自端子の交直変換器10を停止(ゲートブロック)させる。ステップS190において、制御装置60は、再起動の指令を受信したか否かを判定する。再起動の指令は、例えば、中央演算装置などの上位の装置によって制御装置60に通知される。ステップS200において、制御装置60は、ステップS190で再起動の指令を受信した場合、再起動に係る処理(再起動処理)を行う。再起動に係る処理は、例えば、各種制御に用いる積分器のリセットや、再起動用の指令値(電力指令値)を設定する処理である。ステップS210において、制御装置60は、自端子の交直変換器10を稼働させる指令を行うことによって、デブロック(ゲートブロックの解除)を行う。そして、制御装置60は、電力指令値に基づいて、再起動後の交直変換器10の運転を行う。 In step S180, if the control device 60 determines that the AC/DC converter 10 of its own terminal should be stopped, it stops (gate blocks) the AC/DC converter 10 of its own terminal. In step S190, the control device 60 determines whether or not a restart command has been received. The restart command is notified to the control device 60 by a higher-level device such as a central processing unit. In step S200, if the control device 60 receives a restart command in step S190, it performs a process related to restart (restart process). The restart process is, for example, a process of resetting an integrator used for various controls and setting a command value for restart (power command value). In step S210, the control device 60 performs deblocking (release of gate block) by issuing a command to operate the AC/DC converter 10 of its own terminal. Then, the control device 60 operates the AC/DC converter 10 after restart based on the power command value.
このように処理を行うことにより、上位の装置などによる指令を待つことなく、制御装置60が自立的に安全にゲートブロックの動作を行うことができる。したがって、重故障によって交直変換器10が停止される場合と比較して、早急に再起動することができる。ここでの重故障とは、多端子HVDCシステム1における何れかの交直変換器10が過電圧の状態が続いた結果として交直変換器10が停止してしまうような、長時間の停止を伴う故障である。
By performing processing in this manner, the control device 60 can independently and safely perform gate block operation without waiting for commands from a higher-level device or the like. Therefore, it can be restarted more quickly than when the AC/DC converter 10 is stopped due to a major fault. A major fault here refers to a fault that causes a long-term stoppage, such as when any of the AC/DC converters 10 in the
図2には、端子100-3の直流母線20-3において事故が生じた直後に流れる事故電流の経路が示されている。端子100-3の直流母線20-3で事故が発生すると、事故点の電圧は、瞬間的に低下する。このため、直流系統200における各部から、事故点に向かって急峻に電流が流れ込む。本実施形態では、この事故点に向かって急峻に電流が流れ込む現象を捉えることによって、事故の発生を検知する。
Figure 2 shows the path of the fault current that flows immediately after an accident occurs on the DC bus 20-3 of terminal 100-3. When an accident occurs on the DC bus 20-3 of terminal 100-3, the voltage at the accident point drops instantaneously. As a result, currents flow steeply from each part of the
図4には、図3におけるステップS110に示す処理の詳細な流れが示されている。ステップS111において、制御装置60は、ステップS100で演算した時間変化率ΔIdcxの絶対値を演算する。ステップS112において、制御装置60は、ステップS111で演算した絶対値と、予め設定された電流閾値ΔIlimとを比較する。電流閾値ΔIlimは、事故が発生していない通常運転時における直流電流の時間変化率よりも十分に大きな値に設定される。例えば、電流閾値ΔIlimは、0.5[A/μs]などに設定される。制御装置60は、絶対値|ΔIdcx|が、電流閾値ΔIlimよりも大きい場合、直流系統200のいずれかの箇所で直流事故が起きたと判定し、ステップS120に進む。一方、制御装置60は、絶対値|ΔIdcx|が、電流閾値ΔIlimよりも小さい場合、直流系統200のいずれかの箇所でも直流事故が起きていないと判定し、処理を終了させる。
Figure 4 shows a detailed flow of the process shown in step S110 in Figure 3. In step S111, the control device 60 calculates the absolute value of the time change rate ΔIdcx calculated in step S100. In step S112, the control device 60 compares the absolute value calculated in step S111 with a preset current threshold ΔIlim. The current threshold ΔIlim is set to a value sufficiently larger than the time change rate of the DC current during normal operation when no accident has occurred. For example, the current threshold ΔIlim is set to 0.5 [A/μs]. If the absolute value |ΔIdcx| is larger than the current threshold ΔIlim, the control device 60 determines that a DC accident has occurred at some point in the
図5には、図3におけるステップS120に示す処理の詳細が示されている。図5には、上段に判定式、下段に判定結果が示された判定テーブルが示されている。判定式は、解列する可能性がある端子を判定するための条件を数式で示すものである。ここでは、判定式は、時間変化率ΔIdcxの大きさに基づく判定を行う場合の条件が数式で示されている。判定結果は、判定条件に合致する場合において、解列する可能性がある端子が示されている。 Figure 5 shows details of the process shown in step S120 in Figure 3. Figure 5 shows a judgment table in which the upper row shows the judgment formula and the lower row shows the judgment result. The judgment formula is a mathematical expression of the condition for determining which terminals may be disconnected. Here, the judgment formula is a mathematical expression of the condition when making a judgment based on the magnitude of the time rate of change ΔIdcx. The judgment result shows which terminals may be disconnected when the judgment condition is met.
事故が発生した後の時間変化率ΔIdcxは、下記の(式1)にて表される。(式1)におけるIdcxは今回取得した直流電流値である。Idcx_pは前回取得した直流電流値である。Δtは前回から今回までの時間である。ΔVIは、時間Δtの間に、インダクタンスLdcに印加される電圧を示す。Ldcは、自端子から他端子までの直流側のインダクタンスの合計値である。 The time rate of change ΔIdcx after an accident occurs is expressed by the following (Equation 1). In (Equation 1), Idcx is the DC current value acquired this time. Idcx_p is the DC current value acquired last time. Δt is the time from the last time to this time. ΔVI indicates the voltage applied to inductance Ldc during time Δt. Ldc is the total value of the DC side inductance from the own terminal to the other terminal.
ΔIdcx={(Idcx)-(Idcx_p)}/Δt
=ΔVI/Ldc …(式1)
ΔIdcx={(Idcx)-(Idcx_p)}/Δt
=ΔVI/Ldc...(Formula 1)
(式1)におけるインダクタンスLdcには、リアクトル40~43や、直流送電路(直流送電路201~208のいずれか)のインピーダンスが主として含まれる。したがって、事故点が遠方にある場合、事故点が近傍の場合と比較して、インダクタンスLdcは大きくなる。その結果、事故点が遠方にある場合、時間変化率ΔIdcxは小さくなる。 The inductance Ldc in (Equation 1) mainly includes the impedance of reactors 40-43 and the DC transmission line (any of DC transmission lines 201-208). Therefore, when the accident point is far away, the inductance Ldc is larger than when the accident point is nearby. As a result, when the accident point is far away, the time rate of change ΔIdcx is smaller.
この性質を利用して、制御装置60は、ステップS120に示す、解列する可能性がある端子、すなわち事故が発生した可能性がある端子を、ΔIdcxの大小関係を基に判定する。本実施形態では、当該判定を各端子で行う。すなわち、各端子は、他端子で検出された電流値を用いることなく、自端子で検出される電流値を用いて、判定を行う。例えば、制御装置60-1は、電流検出器30-1で検出される直流電流Idc13の時間変化率ΔIdc13を用いて判定を行う。 Using this property, the control device 60 determines which terminals may be disconnected, i.e., which terminals may have experienced an accident, based on the magnitude relationship of ΔIdcx, as shown in step S120. In this embodiment, this determination is made for each terminal. That is, each terminal makes the determination using the current value detected at its own terminal, without using the current values detected at other terminals. For example, the control device 60-1 makes the determination using the time rate of change ΔIdc13 of the DC current Idc13 detected by the current detector 30-1.
図5の例では、端子100-1から端子100-3に流れる直流電流Idc13の時間変化率ΔIdc13に基づいて、解列する可能性がある端子を判定する判定テーブルが示されている。時間変化率ΔIdc13の単位は、[A/us]である。 The example in FIG. 5 shows a judgment table for determining which terminals may be disconnected based on the time rate of change ΔIdc13 of the DC current Idc13 flowing from terminal 100-1 to terminal 100-3. The time rate of change ΔIdc13 is in [A/us].
この例では、時間変化率ΔIdc13が-5.0[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-1(自端子)であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-3から端子100-1に流れる方向に急激に増加した場合、事故点が端子100-1にあることを示している。すなわち、端子100-1の事故点に向かって電流が急峻に流れ込む場合に、時間変化率ΔIdc13が-5.0[A/us]より小さくなることを示している。 In this example, it is shown that if the time rate of change ΔIdc13 is smaller than -5.0 [A/us], the terminal that may disconnect is terminal 100-1 (own terminal). This indicates that if the DC current Idc13 increases suddenly in the direction flowing from terminal 100-3 to terminal 100-1, the accident point is at terminal 100-1. In other words, it indicates that if the current flows sharply toward the accident point at terminal 100-1, the time rate of change ΔIdc13 becomes smaller than -5.0 [A/us].
時間変化率ΔIdc13が-2.0[A/us]以上、かつ-0.5[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-2であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-3から端子100-1に流れる方向にやや急激に増加した場合、事故点が端子100-2にあることを示している。すなわち、端子100-2の事故点に向かって電流が急峻に流れ込む場合に、時間変化率ΔIdc13が-2.0~-0.5[A/us]の範囲になることを示している。 When the time rate of change ΔIdc13 is -2.0 [A/us] or more and less than -0.5 [A/us], it is shown that the terminal that may disconnect is terminal 100-2. This indicates that when the DC current Idc13 increases somewhat suddenly in the direction flowing from terminal 100-3 to terminal 100-1, the accident point is at terminal 100-2. In other words, when the current flows sharply toward the accident point at terminal 100-2, the time rate of change ΔIdc13 is in the range of -2.0 to -0.5 [A/us].
時間変化率ΔIdc13が-0.2[A/us]以上、かつ-0.05[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-4であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-3から端子100-1に流れる方向にやや増加した場合、事故点が端子100-4にあることを示している。すなわち、端子100-4の事故点に向かって電流が急峻に流れ込む場合に、時間変化率ΔIdc13が-0.2~-0.05[A/us]の範囲になることを示している。 When the time rate of change ΔIdc13 is -0.2 [A/us] or more and less than -0.05 [A/us], it is shown that the terminal that may disconnect is terminal 100-4. This indicates that when the DC current Idc13 increases slightly in the direction flowing from terminal 100-3 to terminal 100-1, the accident point is at terminal 100-4. In other words, when the current flows steeply toward the accident point at terminal 100-4, the time rate of change ΔIdc13 is in the range of -0.2 to -0.05 [A/us].
時間変化率ΔIdc13が0.05[A/us]以上、かつ0.2[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-4であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-1から端子100-3に流れる方向にやや増加した場合、事故点が端子100-4にあることを示している。すなわち、端子100-4の事故点に向かって電流が急峻に流れ込む場合に、時間変化率ΔIdc13が0.05~0.2[A/us]の範囲になることを示している。 When the time rate of change ΔIdc13 is equal to or greater than 0.05 [A/us] and smaller than 0.2 [A/us], it is shown that the terminal that may disconnect is terminal 100-4. This indicates that when the DC current Idc13 increases slightly in the direction flowing from terminal 100-1 to terminal 100-3, the accident point is at terminal 100-4. In other words, it indicates that when the current flows steeply toward the accident point at terminal 100-4, the time rate of change ΔIdc13 is in the range of 0.05 to 0.2 [A/us].
時間変化率ΔIdc13が0.5[A/us]以上、かつ2.0[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-3であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-1から端子100-3に流れる方向にやや急激に増加した場合、事故点が端子100-3にあることを示している。すなわち、端子100-3の事故点に向かって電流が急峻に流れ込む場合に、時間変化率ΔIdc13が0.5~2.0[A/us]の範囲になることを示している。 When the time rate of change ΔIdc13 is equal to or greater than 0.5 [A/us] and smaller than 2.0 [A/us], it is shown that the terminal that may disconnect is terminal 100-3. This indicates that when the DC current Idc13 increases somewhat suddenly in the direction flowing from terminal 100-1 to terminal 100-3, the accident point is at terminal 100-3. In other words, it indicates that when the current flows steeply toward the accident point at terminal 100-3, the time rate of change ΔIdc13 is in the range of 0.5 to 2.0 [A/us].
図6には、端子100-3の直流母線20-3において発生した事故に伴い、端子100-3の直流遮断器50-3、51-3、52-3、53-3が開極した後に流れる事故電流の経路が示されている。この場合において、直流遮断器50-1や、直流遮断器50-4が開極することによって、端子100-3が解列する場合もある。 Figure 6 shows the path of the fault current that flows after DC circuit breakers 50-3, 51-3, 52-3, and 53-3 of terminal 100-3 are opened due to an accident that occurs on DC bus 20-3 of terminal 100-3. In this case, terminal 100-3 may be disconnected due to DC circuit breaker 50-1 or DC circuit breaker 50-4 opening.
図6に示す状態で、解列した端子(端子100-3)以外の端子(端子100-1、100-2、100-4)の運転が継続されると、送電端である端子100-1,100-2は、それぞれ1[pu]の電力の送電を維持する。一方、受電端である交直変換器10-4は、1[pu]の受電能力しかないにもかかわらず、2[pu]の電力を受電することとなり、定格容量を超過し、過電圧状態に至る可能性がある。 In the state shown in FIG. 6, if operation continues at terminals (terminals 100-1, 100-2, 100-4) other than the disconnected terminal (terminal 100-3), terminals 100-1 and 100-2, which are the sending ends, will each continue to transmit 1 pu of power. On the other hand, AC/DC converter 10-4, which is the receiving end, will receive 2 pu of power despite only having a receiving capacity of 1 pu, exceeding its rated capacity and potentially resulting in an overvoltage state.
一方、事故点を有する端子100-3が解列すると、事故点への急峻な流れ込みが解消され、今まで流れていた方向への電流の流れが急峻に低減される。この性質を利用して、本実施形態では、電流の流れの急峻な変化を捉えることによって、他端子が解列したか否かを判定する。 On the other hand, when the terminal 100-3 having the fault point is disconnected, the sudden inflow to the fault point is eliminated, and the current flow in the direction in which it had been flowing is suddenly reduced. Taking advantage of this property, in this embodiment, the sudden change in the current flow is detected to determine whether the other terminals are disconnected.
図7には、図3におけるステップS140に示す処理の詳細な流れが示されている。ステップS141において、制御装置60は、時間変化率ΔIdcxと、時間変化率ΔIdcx_pとの極性が反転したか否かを判定する。時間変化率ΔIdcxは、今回取得された直流電流値Idcxを用いて演算された時間変化率である。時間変化率ΔIdcx_pは、前回取得された直流電流値Idcx_pを用いて演算された時間変化率である。制御装置60は、時間変化率ΔIdcx_pが正の値であった場合において、時間変化率ΔIdcxが負の値となった場合に極性が反転したと判定する。制御装置60は、時間変化率ΔIdcx_pが負の値であった場合において、時間変化率ΔIdcxが正の値となった場合に極性が反転したと判定する。制御装置60は、極性が反転していると判定した場合、ステップS150に処理を進める。 Figure 7 shows a detailed flow of the process shown in step S140 in Figure 3. In step S141, the control device 60 determines whether the polarity of the time change rate ΔIdcx and the time change rate ΔIdcx_p has reversed. The time change rate ΔIdcx is a time change rate calculated using the current DC current value Idcx. The time change rate ΔIdcx_p is a time change rate calculated using the previous DC current value Idcx_p. When the time change rate ΔIdcx_p is a positive value, the control device 60 determines that the polarity has reversed when the time change rate ΔIdcx becomes a negative value. When the time change rate ΔIdcx_p is a negative value, the control device 60 determines that the polarity has reversed when the time change rate ΔIdcx becomes a positive value. When the control device 60 determines that the polarity has reversed, the control device 60 proceeds to step S150.
ステップS142において、制御装置60は、ステップS141で極性が反転していないと判定した場合、時間変化率ΔIdcxの値(現在値)を、時間変化率ΔIdcx_pとして記憶させる。ステップS143において、制御装置60は、変数T(タイマT)をカウントアップさせる。ステップS144において、制御装置60は、変数Tがタイマ閾値Tlimより大きいか否かを判定する。制御装置60は、変数Tがタイマ閾値Tlimより大きい場合に処理を終了させる。制御装置60は、変数Tがタイマ閾値Tlimより小さい場合、ステップS141に戻って、極性が反転していないかの判定を継続する。これによって制御装置60は、ステップS130で、解列する可能性がある端子100が他端子であると判定した後、所定のタイマ閾値Tlimが経過するまでの間に解列した端子100の有無を検知する。 In step S142, if the control device 60 determines in step S141 that the polarity has not been reversed, it stores the value (current value) of the time change rate ΔIdcx as the time change rate ΔIdcx_p. In step S143, the control device 60 counts up the variable T (timer T). In step S144, the control device 60 determines whether the variable T is greater than the timer threshold Tlim. The control device 60 ends the process if the variable T is greater than the timer threshold Tlim. If the variable T is less than the timer threshold Tlim, the control device 60 returns to step S141 and continues to determine whether the polarity has been reversed. In this way, after determining in step S130 that the terminal 100 that may be disconnected is another terminal, the control device 60 detects whether or not there is a terminal 100 that has been disconnected until the predetermined timer threshold Tlim has elapsed.
図8には、図3におけるステップS160に示す処理の詳細な流れが示されている。ステップS161において、制御装置60は、自端子からみて事故電流が流れた方向に、自端子とは異なる他の送電端があるか否かを判定する。自端子からみて事故電流が流れた方向とは、ステップS110で事故が検出された直後における時間変化率ΔIdcxの方向である。 Figure 8 shows a detailed flow of the process shown in step S160 in Figure 3. In step S161, the control device 60 determines whether there is another transmission end other than the own terminal in the direction in which the fault current flows as viewed from the own terminal. The direction in which the fault current flows as viewed from the own terminal is the direction of the time rate of change ΔIdcx immediately after the fault is detected in step S110.
例えば、上述したように、端子100-3に事故が発生した場合、事故点に向かって電流が急峻に流れ込む。この場合、端子100-1から端子100-3に向かう方向に電流が増加すると考えられる。このとき、時間変化率ΔIdc13が正となる。また、時間変化率ΔIdc12は負となる。この場合、制御装置60-1は、自端子からみて事故電流が流れた方向が、端子100-3へ向かう方向であり、その方向に自端子とは異なる他の送電端は「ない」と判定する。 For example, as described above, if an accident occurs at terminal 100-3, current will flow steeply toward the accident point. In this case, it is considered that the current will increase in the direction from terminal 100-1 toward terminal 100-3. At this time, the time rate of change ΔIdc13 will be positive. Also, the time rate of change ΔIdc12 will be negative. In this case, the control device 60-1 will determine that the direction in which the accident current flows as viewed from its own terminal is toward terminal 100-3, and that there is "no" other power transmission end other than its own terminal in that direction.
一方、端子100-3に事故が発生した場合、端子100-2から端子100-3に向かう方向に電流が増加すると考えられる。このとき、例えば、時間変化率ΔIdc21が正となる。この場合、制御装置60-2は、自端子からみて事故電流が流れた方向が、端子100-3へ向かう方向であり、その方向に自端子とは異なる他の送電端が「ある」と判定し、その他の送電端とは端子100-1であると判定する。 On the other hand, if an accident occurs at terminal 100-3, it is considered that the current increases in the direction from terminal 100-2 to terminal 100-3. At this time, for example, the time rate of change ΔIdc21 becomes positive. In this case, the control device 60-2 determines that the direction in which the accident current flows as viewed from its own terminal is the direction toward terminal 100-3, that there is another power transmission end other than its own terminal in that direction, and determines that the other power transmission end is terminal 100-1.
なお、本実施形態では、各端子における制御装置60に、多端子HVDCシステム1に含まれる複数の端子100のそれぞれの位置の関係を示す位置テーブルが、予め記憶されているものとする。制御装置60は、ステップS161で判定した事故電流が流れた方向に基づいて、位置テーブルを参照することによって、その方向に自端子とは異なる他の送電端があるか否かを判定する。
In this embodiment, a position table indicating the relationship between the positions of the
ステップS162において、制御装置60は、ステップS161で事故電流が流れた方向に自端子とは異なる他の送電端が「ある」と判定した場合、該当する送電端の送電電力値Psd[pu]を演算する。送電電力値Psdは、「送受電電力情報」の一例である。ここで、送電端における送電電力値は、事故が発生する前後において変化していないものとし、ここでは、端子100-1、100-2のそれぞれが1[pu]の直流電力を送電しているものとする。この場合、制御装置60-2は、自端子からみて事故電流が流れた方向に自端子とは異なる他の送電端が「ある」こと、及び、その送電端とは端子100-1であるから、送電電力値Psdは1[pu]と判定する。 In step S162, if the control device 60 determines in step S161 that there is another power transmission end other than the own terminal in the direction in which the fault current flowed, it calculates the transmission power value Psd [pu] of the corresponding power transmission end. The transmission power value Psd is an example of "power transmission/reception information." Here, it is assumed that the transmission power value at the power transmission end does not change before and after the accident occurs, and that each of terminals 100-1 and 100-2 transmits 1 [pu] of DC power. In this case, the control device 60-2 determines that there is another power transmission end other than the own terminal in the direction in which the fault current flowed as viewed from the own terminal, and that the power transmission end is terminal 100-1, and therefore determines that the transmission power value Psd is 1 [pu].
ステップS163において、制御装置60は、ステップS161で事故電流が流れた方向に自端子とは異なる他の送電端が「ない」と判定した場合、送電電力値Psdは0(ゼロ)[pu]とする。例えば、制御装置60-1は、自端子からみて事故電流が流れた方向に自端子とは異なる他の送電端は「ない」ことから、送電電力値Psdは0(ゼロ)[pu]とする。 In step S163, if the control device 60 determines in step S161 that there is "no" other power transmission end other than the own terminal in the direction in which the fault current flows, the control device 60 sets the transmission power value Psd to 0 (zero) [pu]. For example, the control device 60-1 sets the transmission power value Psd to 0 (zero) [pu] because there is "no" other power transmission end other than the own terminal in the direction in which the fault current flows as viewed from the own terminal.
図8には、図3におけるステップS170に示す処理の詳細な流れが示されている。ステップS171において、制御装置60は、運転を継続するすべての送電端における送電電力の合計値Psc[pu]を演算する。合計値Pscは、「送受電電力情報」の一例である。ここで、運転を継続する送電端とは、多端子HVDCシステム1における全ての送電端から、解列する可能性がある送電端を除いた送電端である。解列する可能性がある送電端とは、ステップS161において、自端子と事故に伴って解列した端子との間にあると判定された送電端である。
Figure 8 shows a detailed flow of the process shown in step S170 in Figure 3. In step S171, the control device 60 calculates the total value Psc [pu] of the transmitted power at all transmitting ends that continue to operate. The total value Psc is an example of "transmitted and received power information." Here, the transmitting ends that continue to operate are all transmitting ends in the
例えば、制御装置60は、以下の(式2)を用いて、運転を継続しているすべての送電端における送電電力の合計値Psc[pu]を演算する。(式2)において、Pscは、事故が発生した後に運転を継続しているすべての送電端における送電電力の合計値である。Pssは、多端子HVDCシステム1における全ての送電端の送電電力(の指令値)の合計値である。指令値Pssは、「送受電電力情報」の一例である。Psdは、事故電流が流れた方向にある、自端子とは異なる他の送電端の送電電力の合計値である。
For example, the control device 60 uses the following (Equation 2) to calculate the total value Psc [pu] of the transmitted power at all transmitting ends that continue to operate. In (Equation 2), Psc is the total value of the transmitted power at all transmitting ends that continue to operate after the accident occurs. Pss is the total value of the transmitted power (command value) at all transmitting ends in the
Psc=Pss-Psd …(式2) Psc=Pss-Psd...(Formula 2)
ステップS172において、制御装置60は、運転を継続するすべての受電端における受電電力の合計値Prc[pu]を演算する。合計値Prcは、「送受電電力情報」の一例である。ここで、運転を継続する受電端とは、多端子HVDCシステム1における全ての受電端から、解列した受電端を除いた受電端である。解列した受電端とは、ステップS150において、解列した端子が受電端であると判定された端子である。
In step S172, the control device 60 calculates the total value Prc [pu] of the received power at all receiving ends that continue to operate. The total value Prc is an example of "transmitted and received power information." Here, the receiving end that continues to operate refers to all receiving ends in the
例えば、制御装置60は、以下の(式3)を用いて、運転を継続しているすべての受電端における受電電力の合計値Prc[pu]を演算する。(式3)において、Prcは、事故が発生した後に運転を継続しているすべての受電端における受電電力の合計値である。Prsは、多端子HVDCシステム1における全ての受電端の受電電力(の指令値)の合計値である。指令値Prsは、「送受電電力情報」の一例である。Prdは、事故電流に伴って解列した受電端の受電電力の合計値である。受電電力値Prdは、「送受電電力情報」の一例である。
For example, the control device 60 uses the following (Equation 3) to calculate the total value Prc [pu] of the received power at all receiving ends that continue to operate. In (Equation 3), Prc is the total value of the received power at all receiving ends that continue to operate after the accident occurs. Prs is the total value of the received power (command value) at all receiving ends in the
Prc=Prs-Prd …(式3) Prc=Prs-Prd...(Formula 3)
ステップS173において、制御装置60は、運転を継続する送電端における送電電力の合計値Pscと、受電端における受電電力の合計値Prcとを比較する。制御装置60は、送電電力の合計値Pscが受電電力の合計値Prcよりも大きい場合、自端子の交直変換器10を停止させると判定する。 In step S173, the control device 60 compares the total value Psc of the transmitted power at the transmitting end that continues to operate with the total value Prc of the received power at the receiving end. If the total value Psc of the transmitted power is greater than the total value Prc of the received power, the control device 60 determines to stop the AC/DC converter 10 at its own terminal.
例えば、多端子HVDCシステム1が、図6に示される状況にある場合、端子100-1において、送電電力の合計値Pscが2[pu]であり、受電電力の合計値Prcが1[pu]となる。すなわち、送電電力の合計値Pscが、受電電力の合計値Prcよりも過剰となる。このため、制御装置60-1は、自端子(端子100-1)の交直変換器10-1を停止させると判定する。
For example, when the
また、図6に示される状況で、端子100-2において、送電電力の合計値Pscが1[pu]であり、受電電力の合計値Prcが1[pu]となる。これは、ステップS162において、事故電流が流れた方向にある自端子とは異なる他の送電端の送電電力値Psdの合計値が、1[pu]となるためである。すなわち、端子100-2においては、送電電力の合計値Pscと、受電電力の合計値Prcとが同じ容量となる。このため、制御装置60-2は、自端子(端子100-2)の交直変換器10-2を停止させず、稼働を継続させると判定する。 In the situation shown in FIG. 6, the total transmitted power Psc is 1 [pu] and the total received power Prc is 1 [pu] at terminal 100-2. This is because in step S162, the total transmitted power Psd of the other transmitting ends other than the own terminal in the direction in which the fault current flows is 1 [pu]. In other words, at terminal 100-2, the total transmitted power Psc and the total received power Prc have the same capacity. Therefore, the control device 60-2 determines to continue operation of the AC/DC converter 10-2 at its own terminal (terminal 100-2) without stopping it.
このようにすることで、事故によって受電端が解列し、多端子HVDCシステム1において送電量が過剰になった場合であっても、解列した受電端との直流送電路の経路が短い送電端から順に、送電量が過剰な状態が解消されるまで、送電端の交直変換器10を停止させていくことができる。したがって、電力の授受がアンバランスな状態、例えば送電量が受電量よりも過剰な状態、が継続してしまうことを抑制し、健全な端子が重故障によって停止されてしまう事態を回避することができる。ここで、事故によって受電端が解列し、解列した受電端との直流送電路の経路が短い送電端から順に、その送電端の交直変換器10が停止される状態は、「解列後の状態」の一例である。
In this way, even if an accident causes a receiving end to disconnect and the amount of power transmitted becomes excessive in the
図10、図11は、実施形態の多端子HVDCシステム1における端子100のそれぞれに流れる電流の時系列変化の例を示す図である。図10、図11において、上から1番目に、端子100-1における直流電流Idc13、Idc12の時系列変化の例が示されている。上から2番目に、端子100-2における直流電流Idc21、Idc24の時系列変化の例が示されている。上から3番目に、端子100-3における直流電流Idc31、Idc34の時系列変化の例が示されている。上から4番目に、端子100-4における直流電流Idc43、Idc42の時系列変化の例が示されている。
Figures 10 and 11 are diagrams showing examples of time series changes in currents flowing through each of the
図10には、事故が発生していない通常時の運転から、端子100-3における事故の発生、及び端子100-3の解列を経て、端子100-1の交直変換器10が(重故障によるものでなく)自発的に停止されるまでの、各端子を流れる電流値の時系列変化が模式的に示されている。 Figure 10 shows a schematic diagram of the time series changes in the current values flowing through each terminal, from normal operation when no accidents have occurred, through the occurrence of an accident at terminal 100-3 and the disconnection of terminal 100-3, until the AC/DC converter 10 at terminal 100-1 is spontaneously shut down (not due to a major fault).
この例では、通常時において、端子100-1と100-2が、送電端として機能し、それぞれが1[pu]送電することが示されている。また、端子100-3と100-4が、受電端として機能し、それぞれが1[pu]受電することが示されている。 In this example, terminals 100-1 and 100-2 function as transmitting ends and each transmits 1 pu of power under normal circumstances. Terminals 100-3 and 100-4 function as receiving ends and each receives 1 pu of power.
時刻T1において、端子100-3の直流母線20に事故が発生する。事故点に向かって急峻に電流が流れ込むことにより、直流電流Idc13が大きく増加すると共に、Idc12が大きく減少する。また、直流電流Idc21が増加すると共に、Idc24が減少する。また、直流電流Idc31、及びIdc34が大きく減少する。また、直流電流Idc43が大きく増加すると共に、Idc42が大きく減少する。 At time T1, an accident occurs on the DC bus 20 at terminal 100-3. As current flows steeply toward the accident point, DC current Idc13 increases significantly and Idc12 decreases significantly. DC current Idc21 increases and Idc24 decreases. DC currents Idc31 and Idc34 decrease significantly. DC current Idc43 increases significantly and Idc42 decreases significantly.
時刻T2において、端子100-3が解列する。これに伴い、事故点に向かって急峻に電流が流れ込む現象が解消される。したがって、直流電流Idc13の大きな増加は減少に変化すると共に、Idc12の大きな減少は増加に変化する。また、直流電流Idc21の増加は減少に変化すると共に、Idc24の減少が増加に変化する。また、直流電流Idc31と、Idc34が0(ゼロ)となる。また、直流電流Idc43の大きな増加が減少に変化すると共に、Idc42の大きな減少が増加に変化する。 At time T2, terminal 100-3 is disconnected. As a result, the phenomenon of current flowing sharply toward the fault point is eliminated. Therefore, a large increase in DC current Idc13 changes to a decrease, and a large decrease in Idc12 changes to an increase. Furthermore, an increase in DC current Idc21 changes to a decrease, and a decrease in Idc24 changes to an increase. Furthermore, DC currents Idc31 and Idc34 become 0 (zero). Furthermore, a large increase in DC current Idc43 changes to a decrease, and a large decrease in Idc42 changes to an increase.
時刻T3において、端子100-1の交直変換器10-1が停止される。これに伴い、直流電流Idc13と、Idc12は0(ゼロ)に漸近する。また、直流電流Idc21が0(ゼロ)[pu]付近まで減少した後に電力量が安定する共に、Idc24が1[pu]付近まで増加した後に安定する。また、直流電流Idc43が0[pu]付近まで減少した後に安定すると共に、Idc42が-1[pu]付近まで増加した後に安定する。このように、送電量が過剰の状態となる前に、速やかに端子100-1の交直変換器10-1が停止されることによって送電量が低減され、結果として端子100-2と端子100-4とで1[pu]の電力授受が継続される。 At time T3, the AC/DC converter 10-1 at terminal 100-1 is stopped. As a result, the DC currents Idc13 and Idc12 approach 0 (zero). The amount of power stabilizes after the DC current Idc21 decreases to near 0 (zero) [pu], and Idc24 increases to near 1 [pu] and then stabilizes. The DC current Idc43 decreases to near 0 [pu] and then stabilizes, and Idc42 increases to near -1 [pu] and then stabilizes. In this way, the amount of power transmission is reduced by quickly stopping the AC/DC converter 10-1 at terminal 100-1 before the amount of power transmission becomes excessive, and as a result, the power transmission of 1 [pu] is continued between terminals 100-2 and 100-4.
図11には、事故が発生していない通常時の運転から、端子100-3における事故の発生、及び端子100-3の解列を経て、端子100-1の交直変換器10が(重故障によるものでなく)自発的に停止されたが、電力の授受のアンバランスが解消されず、端子100-2の交直変換器10も(重故障によるものでなく)自発的に停止されるまでの、各端子を流れる電流値の時系列変化が模式的に示されている。 Figure 11 shows a schematic diagram of the time series changes in the current values flowing through each terminal, from normal operation when no accidents have occurred, through the occurrence of an accident at terminal 100-3 and the disconnection of terminal 100-3, to the point where the AC/DC converter 10 at terminal 100-1 is shut down voluntarily (not due to a major fault), but the imbalance in power transfer is not resolved, and the AC/DC converter 10 at terminal 100-2 is also shut down voluntarily (not due to a major fault).
この例では、通常時において、端子100-1と100-2が、送電端として機能し、端子100-1が0.5[pu]を送電し、端子100-2が1[pu]を送電することが示されている。また、端子100-3と100-4が、受電端として機能し、端子100-3が1[pu]を受電し、端子100-4が0.5[pu]を受電することが示されている。 In this example, it is shown that under normal circumstances, terminals 100-1 and 100-2 function as transmitting ends, with terminal 100-1 transmitting 0.5 [pu] and terminal 100-2 transmitting 1 [pu]. It is also shown that terminals 100-3 and 100-4 function as receiving ends, with terminal 100-3 receiving 1 [pu] and terminal 100-4 receiving 0.5 [pu].
また、端子100-2から端子100-3に送電される送電電力0.5[pu]のうち、 0.25[pu]が端子100-1と端子100-2の間に設けられる直流送電路203を経由し、残る0.25[pu]が端子100-2、端子100-4、及び端子100-3の間に設けられる直流送電路205、207を経由するものとする。
Of the 0.5 [pu] of transmission power transmitted from terminal 100-2 to terminal 100-3, 0.25 [pu] passes through
時刻T4において、端子100-3の直流母線20に事故が発生する。事故点に向かって急峻に電流が流れ込むことにより、直流電流Idc13が大きく増加すると共に、Idc12が大きく減少する。また、直流電流Idc21が増加すると共に、Idc24が減少する。また、直流電流Idc31、及びIdc34が大きく減少する。また、直流電流Idc43が大きく増加すると共に、Idc42が大きく減少する。 At time T4, an accident occurs on the DC bus 20 at terminal 100-3. As current flows steeply toward the accident point, DC current Idc13 increases significantly and Idc12 decreases significantly. DC current Idc21 increases and Idc24 decreases. DC currents Idc31 and Idc34 decrease significantly. DC current Idc43 increases significantly and Idc42 decreases significantly.
時刻T5において、端子100-3が解列する。これに伴い、事故点に向かって急峻に電流が流れ込む現象が解消される。したがって、直流電流Idc13の大きな増加は減少に変化すると共に、Idc12の大きな減少は増加に変化する。また、直流電流Idc21の増加は減少に変化すると共に、Idc24の減少が増加に変化する。また、直流電流Idc31と、Idc34が0(ゼロ)となる。また、直流電流Idc43の大きな増加が減少に変化すると共に、Idc42の大きな減少が増加に変化する。端子100-1では、送電電力の合計値Pscが1.5[pu]、受電電力の合計値Prcが0.5[pu]となり、交直変換器10-1を停止させると判定され、ゲートブロックが実行される。端子100-2では、送電電力の合計値Pscが1.0[pu]、受電電力の合計値Prcが0.5[pu]となり、交直変換器10-2を停止させると判定され、ゲートブロックが実行される。 At time T5, terminal 100-3 is disconnected. As a result, the phenomenon of current flowing sharply toward the fault point is eliminated. Therefore, the large increase in DC current Idc13 changes to a decrease, and the large decrease in Idc12 changes to an increase. Furthermore, the increase in DC current Idc21 changes to a decrease, and the decrease in Idc24 changes to an increase. Furthermore, DC currents Idc31 and Idc34 become 0 (zero). Furthermore, the large increase in DC current Idc43 changes to a decrease, and the large decrease in Idc42 changes to an increase. At terminal 100-1, the total transmitted power Psc is 1.5 [pu] and the total received power Prc is 0.5 [pu], so it is determined that AC/DC converter 10-1 should be stopped, and gate blocking is executed. At terminal 100-2, the total transmitted power Psc is 1.0 [pu] and the total received power Prc is 0.5 [pu], so it is determined that AC/DC converter 10-2 should be stopped and gate blocking is executed.
時刻T6において、端子100-1の交直変換器10-1が停止される。また、時刻T7において、端子100-2の交直変換器10-2が停止される。これに伴い、直流電流Idc13、Idc12、Idc21、Idc24が0(ゼロ)に漸近する。また、直流電流Idc43とIdc42も0(ゼロ)に漸近する。 At time T6, the AC/DC converter 10-1 at terminal 100-1 is stopped. At time T7, the AC/DC converter 10-2 at terminal 100-2 is stopped. As a result, the DC currents Idc13, Idc12, Idc21, and Idc24 asymptotically approach 0 (zero). In addition, the DC currents Idc43 and Idc42 also asymptotically approach 0 (zero).
なお、時刻T7において、事故が発生していない健全な端子100-4に0.5[pu]の受電能力があり、端子100-1が0.5[pu]の送電能力があり、重故障ではなく健全な状態にて停止されている状態である。このため、上位の装置などの指令に基づき、端子100-1を再起動させることによって、0.5[pu]の送電を再開させることも可能である。 Note that at time T7, terminal 100-4, which is in good condition and has no accidents, has a power receiving capacity of 0.5 [pu], and terminal 100-1 has a power transmission capacity of 0.5 [pu], and is in a state where it is stopped in a good condition and not in a major fault state. Therefore, it is possible to resume the transmission of 0.5 [pu] by restarting terminal 100-1 based on a command from a higher-level device, etc.
以上説明したように、実施形態の端子100は、交直変換器10と、制御装置60とを備える。交直変換器10は、交流電力と直流電力とを互いに変換する。制御装置60は、交直変換器10を制御する。制御装置60は、他端子(他の電力変換装置)において事故が発生したことを検知した場合、自端子(自装置)の近傍の直流送電路(直流送電路201~208のいずれか)に流れる電流値と、近傍の直流送電路のインピーダンスから、事故区間を検出する。制御装置60は、近傍の直流送電路に流れる電流値の時系列変化に基づいて、他端子が直流系統200から解列したか否かを判定する。制御装置60は、他端子が解列したと判定した場合に、多端子HVDCシステム1の送受電電力情報と事故区間の算定結果を基に交直変換器10を停止させるか否かを決定する。
As described above, the
これにより、実施形態の端子100は、他端子に事故が発生した場合に、事故区間を特定すると共に、事故が発生した他端子が解列したか否かを判定することができる。したがって、事故点の端子100が解列した場合に、多端子HVDCシステム1の送受電電力の関係と、事故区間とを基に自端子の運転を継続しても電力の送受のアンバランスが生じないか否かを判定することができる。このため、自端子の変換器を停止させるか否かを決定することができる。
In this way, when an accident occurs at another terminal, the
また、実施形態の端子100では、制御装置60は、前記電流値の単位時間当たりの変化率(ΔIdcx)の大小関係を基に前記事故区間を特定する。これにより、制御装置60は、近傍の直流送電路の電流の変化率(ΔIdcx)を監視するという、自端子内で閉じた処理で、(他端子の状況を上位の装置から取得することなく)事故が発生したか否かを検知することができ、事故が発生した場合には、自端子からどの程度離れた位置にある他端子に事故が発生したかを特定することが可能である。
In addition, in the
また、実施形態の端子100では、制御装置60は、事故が発生した他端子が解列したと判定した場合に、多端子HVDCシステム1における送電電力の指令値(Pss)、多端子HVDCシステム1における受電電力の指令値(Prs)を用いて、解列後の状態(例えば、他端子が解列し、かつ自端子と他端子との間に接続される送電端の交直変換器10が停止された状態)における、多端子HVDCシステム1の全体の送電電力値(Pss-Psd)と受電電力値(Prs-Prd)を演算する。制御装置60は、当該演算した送電電力値(Pss-Psd)が受電電力値(Prs-Prd)より大きく、かつ自端子が送電側の端子である場合、(自端子の)交直変換器10を停止させることを決定する。これにより、実施形態の端子100では、解列後の状態に応じて、例えば事故が発生した他端子が解列し、端子と他端子との間に接続される送電端の送電をすべて停止させたが、システム全体の電力授受のアンバランスが解消されないと見込まれる場合に、自端子の交直変換器10を停止させると決定することができる。したがって、事故が発生した他端子が解列したことにより生じる電力授受のアンバランスを解消させることが可能となる。
In addition, in the
上述した実施形態では、指令値(Pss、及びPrs)を用いて、多端子HVDCシステム1に含まれる送電端における送電電力の合計値、多端子HVDCシステム1に含まれる受電端における受電電力の合計値を特定する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。指令値を用いる代わりに、定期的に測定された電力値を用いるようにしてもよい。ここで、定期的に測定された電力値は、「送受電電力情報」の一例である。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the command values (Pss and Prs) are used to determine the total value of the transmitted power at the transmitting end included in the
この場合、例えば、各端子100の制御装置60は、自端子の交直変換器10によって送電(又は受電)される電力値を定期的に測定し、測定した電力値を、例えば、上位の装置などに通知する。上位の装置は、それぞれの制御装置60から受信した電力値を、他の制御装置60が参照可能な記憶領域に記憶させる。或いは、上位の装置は、それぞれの制御装置60から受信した電力値を、他の制御装置60に定期的に通知する。 In this case, for example, the control device 60 of each terminal 100 periodically measures the power value transmitted (or received) by the AC/DC converter 10 of its own terminal, and notifies, for example, a higher-level device of the measured power value. The higher-level device stores the power value received from each control device 60 in a storage area that can be referenced by the other control devices 60. Alternatively, the higher-level device periodically notifies the other control devices 60 of the power value received from each control device 60.
端子100は、事故が発生した他端子が解列したと判定した場合に、多端子HVDCシステム1に含まれる送電端における送電電力の測定値(Pss_mという)、多端子HVDCシステム1に含まれる受電端における受電電力の測定値(Prs_mという)を用いて、解列後の状態(例えば、他端子が解列し、かつ自端子と他端子との間に接続される送電端の交直変換器10が停止された状態)における、多端子HVDCシステム1の全体の送電電力値(Pss_m-Psd)と受電電力値(Prs_m-Prd)を演算する。制御装置60は、当該演算した送電電力値(Pss_m-Psd)が受電電力値(Prs_m-Prd)より大きく、かつ自端子が送電側の端子である場合、(自端子の)交直変換器10を停止させることを決定する。これにより、上述した効果を同等の効果を奏する。また、指令値に代えて、定期的に測定された測定値を用いるため、電力授受のアンバランスが解消されるか否かを精度よく演算することが可能である。
When the terminal 100 determines that the other terminal where the accident occurred has been disconnected, it uses the measured value of the transmitted power (referred to as Pss_m) at the transmitting end included in the
なお、この場合において、制御装置60は、自端子と他端子との間に接続される送電端の送電電力Psdの合計値、及び事故が発生した他端子の受電電力値(Prd)を演算する際に、指令値を用いて演算してもよいし、測定値を用いて演算してもよい。定期的に電流値の測定が行われていることから、制御装置60は、事故が発生した場合、事故が発生する直前に測定された測定値を用いて、送電電力の合計値(Psd)、及び事故が発生した他端子の受電電力値(Prd)を演算することが可能である。事故が発生した後に上位の装置と通信を行う必要がないため、事故の検知、事故の発生に伴って交直変換器10を停止させるか否かを決定するために上位の装置と通信を行う必要はない。したがって、通信遅延などにより、決定が遅れることがない。したがって、事故の悪影響が健全な電気設備へ波及することを抑制できる。 In this case, the control device 60 may use a command value or a measurement value to calculate the total value of the transmission power Psd of the power transmission end connected between the own terminal and the other terminal, and the power receiving value (Prd) of the other terminal where the accident occurred. Since the current value is measured periodically, the control device 60 can calculate the total value of the transmission power (Psd) and the power receiving value (Prd) of the other terminal where the accident occurred, using the measurement value measured immediately before the accident, when an accident occurs. Since there is no need to communicate with a higher-level device after an accident occurs, there is no need to communicate with a higher-level device to detect the accident and to decide whether or not to stop the AC-DC converter 10 in response to the occurrence of the accident. Therefore, there is no delay in the decision due to communication delays, etc. Therefore, it is possible to prevent the adverse effects of the accident from spreading to healthy electrical equipment.
また、実施形態の端子100では、制御装置60は、事故が発生した他端子が解列し、かつ(自端子の)交直変換器10を停止させた場合、解列後の状態における多端子HVDCシステム1の受電可能な電力量(例えば、解列した他端子における受電電力値(Prd)から、送電電力の電力値(Psc+Psc_j)を減算した値(Prd-{Psc+Psc_j})を超えない範囲にて前記交直変換器による送電電力の電力指令値を設定する。
In addition, in the
Pscは、自端子と他端子との間に接続される送電端の送電電力の合計値である。Psc_jは、自端子の送電電力値である。制御装置60は、(自端子の)交直変換器10を再起動し、決定した電力指令値に基づいて、再起動させた交直変換器10を運転する。 Psc is the total value of the transmission power of the power transmission ends connected between the own terminal and the other terminal. Psc_j is the transmission power value of the own terminal. The control device 60 restarts the AC/DC converter 10 (of the own terminal) and operates the restarted AC/DC converter 10 based on the determined power command value.
これにより、実施形態の端子100では、送電電力が過多となる電力授受のアンバランスは解消されたが、受電電力が過多となっている場合に、交直変換器10を再起動させて送電を再開することができる。この場合において、再起動後に送電電力が過多とならない範囲に電力指令値を設定する。このため、交直変換器10を再起動させることで、システム全体が、送電電力が過多な状態としてしまうことがない。したがって、重故障により受電端を停止させてしまう事態を抑制することができる。
In this way, in the
また、実施形態の端子100では、直流送電路(直流送電路201~208のいずれか)を流れる電流を限流させるリアクトル40~43を備える。リアクトル40~43は、「限流器」の一例である。制御装置60は、自装置の近傍の直流送電路に流れる電流値と、自装置のリアクトル40~43を含む直流送電路のインピーダンスから事故区間を算定する。これにより、制御装置60は、上述した効果と同様の効果を奏する。
The
また、実施形態の端子100では、(交流側に接続される)交流系統は、風力発電所又は交流側変電設備2が含まれる。これにより、実施形態の端子100では、風力発電所で発電された交流電力、又は交流側変電設備2から供給される交流電力を、直流電力に変換して、直流系統200に供給することが可能である。
In addition, in the
(実施形態の変形例)
ここで、実施形態の変形例について説明する。本変形例では、端子100-3と100-4とが直接的に接続されない点において、上述した実施形態と相違する。図12は、本変形例の多端子HVDCシステム1Aの構成の例を示すブロック図である。各端子100の構成は、上述した実施形態と同等である。このため、その説明を省略する。本変形例では、端子100-1は、端子100-3に直流電力を送電すると共に、端子100-2を介して端子100-4に直流電力を送電する。端子100-2は、端子100-4に直流電力を送電すると共に、端子100-1を介して端子100-3に直流電力を送電する。
(Modification of the embodiment)
Here, a modified example of the embodiment will be described. This modified example differs from the above-described embodiment in that the terminals 100-3 and 100-4 are not directly connected. FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a
図13は、上述した実施形態の図3におけるステップS120に対応する処理の詳細を説明する図である。図13は、図5の判定テーブルに対応しており、上段に判定式、下段に判定結果が示されている。判定式及び判定結果は、図5における判定式及び判定結果と同様である。 Figure 13 is a diagram explaining the details of the process corresponding to step S120 in Figure 3 of the above-mentioned embodiment. Figure 13 corresponds to the judgment table of Figure 5, with the judgment formula shown in the upper row and the judgment result shown in the lower row. The judgment formula and judgment result are similar to the judgment formula and judgment result in Figure 5.
本変形例において、自端子(端子100-1)と、端子100-2との関係、端子100-3との関係については、上述した実施形態と同様である。このため、図13における、解列する可能性がある端子が、端子100-1、100-2、100-3である場合における判定式と判定結果との関係は、図5と同様である。一方、自端子(端子100-1)と端子100-4の関係は上述した実施形態と異なる。このため、図13における、解列する可能性がある端子が、端子100-4である場合における判定式と判定結果との関係は、図5と異なる。 In this modified example, the relationship between the own terminal (terminal 100-1) and terminals 100-2 and 100-3 is the same as in the embodiment described above. Therefore, in FIG. 13, the relationship between the judgment formula and the judgment result when the terminals that may be disconnected are terminals 100-1, 100-2, and 100-3 is the same as in FIG. 5. On the other hand, the relationship between the own terminal (terminal 100-1) and terminal 100-4 is different from the embodiment described above. Therefore, in FIG. 13, the relationship between the judgment formula and the judgment result when the terminal that may be disconnected is terminal 100-4 is different from that in FIG. 5.
具体的に、時間変化率ΔIdc13が-0.5[A/us]以上、かつ-0.05[A/us]より小さい場合、解列する可能性がある端子が端子100-4であることが示されている。これは、直流電流Idc13が、端子100-1から端子100-3に流れる方向にやや減少した場合、(端子100-4に流れる電流が増加していると考えられることから)事故点が端子100-4にあることを示している。すなわち、端子100-4の事故点に向かって電流が流れ込む場合、時間変化率ΔIdc13が-0.5~-0.05[A/us]の範囲になることを示している。 Specifically, when the time rate of change ΔIdc13 is -0.5 [A/us] or more and less than -0.05 [A/us], it is shown that the terminal that may disconnect is terminal 100-4. This indicates that when the DC current Idc13 decreases slightly in the direction flowing from terminal 100-1 to terminal 100-3, the accident point is at terminal 100-4 (since it is considered that the current flowing to terminal 100-4 is increasing). In other words, when current flows toward the accident point at terminal 100-4, the time rate of change ΔIdc13 is in the range of -0.5 to -0.05 [A/us].
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、端子100では、制御装置60は、他端子において事故が発生したことを検知した場合、自端子の近傍の直流送電路(直流送電路201~208のいずれか)に流れる電流値と、近傍の直流送電路のインピーダンスから、事故区間を検出する。制御装置60は、近傍の直流送電路に流れる電流値の時系列変化に基づいて、他端子が直流系統200から解列したか否かを判定する。制御装置60は、他端子が解列したと判定した場合に、多端子HVDCシステム1の送受電電力情報と事故区間の算定結果を基に自端子の変換器を停止させるか否かを決定する。これにより、変換器が重故障により長時間停止される事態を回避して発電の機会損失を防ぐことができる。
According to at least one embodiment described above, in the terminal 100, when the control device 60 detects that an accident has occurred in the other terminal, it detects the fault section from the current value flowing in the DC transmission line (any of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and gist of the invention.
1…多端子HVDCシステム、2…交流側変電設備、10…交直変換器、20、21…直流母線、30~33…電流検出器、40~43…リアクトル、50~53…直流遮断器、60…制御装置、100…端子 1...Multi-terminal HVDC system, 2...AC side substation equipment, 10...AC/DC converter, 20, 21...DC busbar, 30-33...Current detector, 40-43...Reactor, 50-53...DC circuit breaker, 60...Control device, 100...Terminal
Claims (8)
交流電力と直流電力とを互いに変換する交直変換器と、
前記交直変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記制御装置が設けられた前記電力変換装置である自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流値の時系列変化の大きさから前記多端子直流送電システムにおいて事故が発生したか否かを判定し、事故が発生したと判定した場合、事故により前記直流系統から解列する可能性のある前記電力変換装置があるか否かを判定し、解列する可能性のある前記電力変換装置がある場合、解列する可能性のある前記電力変換装置が前記自装置とは異なる他の電力変換装置であるか否かを判定し、
前記他の電力変換装置が解列する可能性がある場合、前記自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流の方向の変化に基づいて前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したか否かを判定し、
前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したと判定した場合に、解列した前記他の電力変換装置が前記直流系統を介して電力を供給される受電側の装置であるか否か、および、前記自装置と解列した前記他の電力変換装置との間にある、前記直流系統を介して電力を供給する送電側の電力変換装置が送電する電力量を基に、前記交直変換器を停止させるか否かを決定する、
電力変換装置。 A multi-terminal DC transmission system is configured in which three or more power conversion devices are connected by a DC transmission line, and each of the power conversion devices is installed at a boundary between an AC system and a DC system including the DC transmission line,
an AC/DC converter that converts AC power into DC power and vice versa;
A control device for controlling the AC/DC converter;
Equipped with
The control device includes:
determining whether or not an accident has occurred in the multi-terminal DC transmission system based on the magnitude of time-series change in the current value flowing through the DC transmission line connected to the power conversion device in which the control device is provided, and if it is determined that an accident has occurred, determining whether or not there is any power conversion device that may be disconnected from the DC system due to the accident, and if there is any power conversion device that may be disconnected, determining whether or not the power conversion device that may be disconnected is another power conversion device different from the power conversion device in which the control device is provided;
When there is a possibility that the other power electronics device will be disconnected, determining whether or not the other power electronics device has been disconnected from the DC system based on a change in a direction of a current flowing through the DC transmission line connected to the power electronics device itself;
when it is determined that the other power conversion device has been disconnected from the DC system, the power conversion device determines whether or not to stop the AC/DC converter based on whether the disconnected other power conversion device is a power receiving device that receives power via the DC system and based on the amount of power transmitted by a power transmitting side power conversion device that supplies power via the DC system and is located between the power conversion device and the disconnected other power conversion device;
Power conversion equipment.
請求項1に記載の電力変換装置。 the control device identifies the power electronics device that may be disconnected based on a determination table in which the rate of change per unit time of the current value is associated with the power electronics device that may be disconnected.
The power conversion device according to claim 1 .
前記第1送電電力値は、前記多端子直流送電システムにおける全ての電力変換装置のうち、事故発生前に前記送電側の電力変換装置に指示されていた前記直流系統に供給する電力量の指令値の総和である送電電力総和量から、事故発生前に対象装置に指示されていた前記直流系統に供給する電力量の指令値の総和を減算した値であり、
前記対象装置は、前記自装置と解列した前記他の電力変換装置との間にある前記送電側の電力変換装置であり、
前記第1受電電力値は、前記多端子直流送電システムにおける全ての電力変換装置のうち、事故発生前に前記受電側の電力変換装置に前記直流系統を介して供給することが指示されていた電力量の指令値の総和である受電電力総和量から、事故によって解列された前記他の電力変換装置に対して事故発生前に前記直流系統を介して供給することが指示されていた電力量の指令値の総和を減算した値であり、
前記第1送電電力値が前記第1受電電力値より大きく、かつ前記自装置が前記送電側の電力変換装置である場合、前記交直変換器を停止させることを決定する、
請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。 when the control device determines that the other power electronics device is disconnected and that the disconnected other power electronics device is the power receiving side device, the control device calculates a first transmission power value and a first received power value of the multi-terminal DC transmission system using a command value for transmission power in the multi-terminal DC transmission system and a command value for received power in the multi-terminal DC transmission system;
the first transmission power value is a value obtained by subtracting a sum of command values of the amount of power to be supplied to the DC system that was instructed to a target device before the occurrence of an accident from a total amount of transmission power that is a sum of command values of the amount of power to be supplied to the DC system that was instructed to the power conversion device on the power transmitting side before the occurrence of an accident among all the power conversion devices in the multi-terminal DC transmission system,
the target device is a power electronics device on the power transmission side located between the target device and the other power electronics device that has been disconnected,
the first received power value is a value obtained by subtracting the sum of command values of the amount of power that was instructed to be supplied via the DC system to the other power conversion devices that were disconnected due to the accident before the accident from a total received power amount that is the sum of command values of the amount of power that was instructed to be supplied via the DC system to the power conversion device on the power receiving side before the accident occurred among all the power conversion devices in the multi-terminal DC transmission system,
determining to stop the AC/DC converter when the first transmission power value is greater than the first reception power value and the device is a power electronics device on the power transmitting side;
The power conversion device according to claim 1 or 2.
前記第1送電電力値は、前記多端子直流送電システムにおける全ての電力変換装置のうち、事故発生前に前記送電側の電力変換装置によって前記直流系統に供給されていた電力量の測定値の総和である送電電力総和量から、事故発生前に対象装置によって前記直流系統に供給されていた電力量の測定値の総和を減算した値であり、
前記対象装置は、前記自装置と解列した前記他の電力変換装置との間にある前記送電側の電力変換装置であり、
前記第1受電電力値は、前記多端子直流送電システムにおける全ての電力変換装置のうち、事故発生前に前記受電側の電力変換装置に前記直流系統から供給されていた電力量の測定値の総和である受電電力総和量から、事故によって解列された前記他の電力変換装置に対して事故発生前に前記直流系統から供給されていた電力量の測定値の総和を減算した値であり、
前記第1送電電力値が前記第1受電電力値より大きく、かつ前記自装置が前記送電側の電力変換装置である場合、前記交直変換器を停止させることを決定する、
請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。 when the control device determines that the other power electronics device is disconnected and that the disconnected other power electronics device is the power receiving device, calculates a first transmission power value and a first received power value of the multi-terminal DC transmission system using a measurement value of transmitted power measured before a fault occurs in the multi-terminal DC transmission system and a measurement value of received power measured before a fault occurs in the multi-terminal DC transmission system;
the first transmission power value is a value obtained by subtracting a sum of measured values of amounts of power supplied to the DC system by a target device before the occurrence of an accident from a total transmission power amount which is a sum of measured values of amounts of power supplied to the DC system by the power conversion devices on the power transmission side before the occurrence of an accident among all the power conversion devices in the multi-terminal DC transmission system,
the target device is a power electronics device on the power transmission side located between the target device and the other power electronics device that has been disconnected,
the first received power value is a value obtained by subtracting a sum of measured values of the amount of power supplied from the DC system to the other power conversion devices that have been disconnected due to the accident from a total received power amount that is a sum of measured values of the amount of power supplied from the DC system to the power conversion device on the power receiving side before the accident occurred among all the power conversion devices in the multi-terminal DC transmission system,
determining to stop the AC/DC converter when the first transmission power value is greater than the first reception power value and the device is a power electronics device on the power transmitting side;
The power conversion device according to claim 1 or 2.
前記制御装置は、前記自装置と接続する前記直流送電路に印加される電圧値の変化量と、前記限流器を含む前記自装置と接続する前記直流送電路のインピーダンスとの関係に対応する前記電流値の単位時間当たりの変化率に基づき解列する可能性のある前記電力変換装置を特定する、
請求項2に記載の電力変換装置。 The power transmission system further includes a current limiter that limits a current flowing through the DC transmission line,
the control device identifies the power conversion device that may be disconnected based on a rate of change per unit time of the current value corresponding to a relationship between an amount of change in a voltage value applied to the DC transmission line connected to the control device and an impedance of the DC transmission line connected to the control device including the current limiter.
The power conversion device according to claim 2 .
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 It is installed at the boundary between a wind power plant or an AC system including an AC side substation and the DC system.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5 .
前記制御装置が設けられた前記電力変換装置である自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流値の時系列変化の大きさから前記多端子直流送電システムにおいて事故が発生したか否かを判定し、事故が発生したと判定した場合、事故により前記直流系統から解列する可能性のある前記電力変換装置があるか否かを判定し、解列する可能性のある前記電力変換装置がある場合、解列する可能性のある前記電力変換装置が前記自装置とは異なる他の電力変換装置であるか否かを判定し、
前記他の電力変換装置が解列する可能性がある場合、前記自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流の方向の変化に基づいて前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したか否かを判定し、
前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したと判定した場合に、解列した前記他の電力変換装置が前記直流系統を介して電力を供給される受電側の装置であるか否か、および、前記自装置と解列した前記他の電力変換装置との間にある、前記直流系統を介して電力を供給する送電側の電力変換装置が送電する電力量を基に、前記交直変換器を停止させるか否かを決定する、
制御方法。 A method for controlling each of the power conversion devices, which constitutes a multi-terminal DC transmission system in which three or more power conversion devices are connected by a DC transmission line, and which includes an AC/DC converter that is installed at a boundary between an AC system and a DC system including the DC transmission line and converts AC power into DC power and vice versa, and a control device that controls the AC/DC converter, comprising:
determining whether or not an accident has occurred in the multi-terminal DC transmission system based on the magnitude of time-series change in the current value flowing through the DC transmission line connected to the power conversion device in which the control device is provided, and if it is determined that an accident has occurred, determining whether or not there is any power conversion device that may be disconnected from the DC system due to the accident, and if there is any power conversion device that may be disconnected, determining whether or not the power conversion device that may be disconnected is another power conversion device different from the power conversion device in which the control device is provided;
When there is a possibility that the other power electronics device will be disconnected, determining whether or not the other power electronics device has been disconnected from the DC system based on a change in a direction of a current flowing through the DC transmission line connected to the power electronics device itself;
when it is determined that the other power conversion device has been disconnected from the DC system, the power conversion device determines whether or not to stop the AC/DC converter based on whether the disconnected other power conversion device is a power receiving device that receives power via the DC system and based on the amount of power transmitted by a power transmitting side power conversion device that supplies power via the DC system and is located between the power conversion device and the disconnected other power conversion device;
Control methods.
前記制御装置が設けられた前記電力変換装置である自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流値の時系列変化の大きさから前記多端子直流送電システムにおいて事故が発生したか否かを判定させ、事故が発生したと判定した場合、事故により前記直流系統から解列する可能性のある前記電力変換装置があるか否かを判定させ、解列する可能性のある前記電力変換装置がある場合、解列する可能性のある前記電力変換装置が前記自装置とは異なる他の電力変換装置であるか否かを判定させ、
前記他の電力変換装置が解列する可能性がある場合、前記自装置と接続する前記直流送電路を流れる電流の方向の変化に基づいて前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したか否かを判定させ、
前記他の電力変換装置が前記直流系統から解列したと判定した場合に、解列した前記他の電力変換装置が前記直流系統を介して電力を供給される受電側の装置であるか否か、および、前記自装置と解列した前記他の電力変換装置との間にある、前記直流系統を介して電力を供給する送電側の電力変換装置が送電する電力量を基に、前記交直変換器を停止させるか否かを決定させる、
プログラム。 A multi-terminal DC transmission system is configured in which three or more power conversion devices are connected by a DC transmission line, and the power conversion devices are provided with an AC/DC converter that converts AC power into DC power and vice versa, the AC/DC converter being installed at a boundary between an AC system and a DC system including the DC transmission line, and a control device that controls the AC/DC converter.
determine whether or not an accident has occurred in the multi-terminal DC transmission system based on the magnitude of time-series change in the current value flowing through the DC transmission line connected to the power conversion device in which the control device is provided, and if it is determined that an accident has occurred, determine whether or not there is any power conversion device that may be disconnected from the DC system due to the accident, and if there is any power conversion device that may be disconnected, determine whether or not the power conversion device that may be disconnected is another power conversion device different from the control device;
when there is a possibility that the other power electronics device will be disconnected, determining whether or not the other power electronics device has been disconnected from the DC system based on a change in a direction of a current flowing through the DC transmission line connected to the own device;
when it is determined that the other power conversion device has been disconnected from the DC system, a determination is made as to whether or not to stop the AC/DC converter based on whether or not the disconnected other power conversion device is a power receiving side device that receives power via the DC system, and based on an amount of power transmitted by a power transmitting side power conversion device that supplies power via the DC system and is located between the device itself and the disconnected other power conversion device;
program.
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