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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022170857
(43)【公開日】2022-11-11
(54)【発明の名称】保護システム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/12 20060101AFI20221104BHJP
H02P 9/00 20060101ALI20221104BHJP
H02P 9/30 20060101ALI20221104BHJP
H02H 7/12 20060101ALI20221104BHJP
【ＦＩ】
H02M7/12 H
H02P9/00 B
H02P9/30 A
H02H7/12 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021077115
(22)【出願日】2021-04-30
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】児山 裕史
(72)【発明者】
【氏名】金子 恭大
(72)【発明者】
【氏名】石月 照之
(72)【発明者】
【氏名】森 淳二
(72)【発明者】
【氏名】金田 大成
(72)【発明者】
【氏名】影山 隆久
【テーマコード（参考）】
5G053
5H006
5H590
【Ｆターム（参考）】
5G053AA01
5G053AA09
5G053BA01
5G053BA04
5G053CA04
5G053EC03
5G053FA01
5H006BB02
5H006CC08
5H006DA04
5H006DB01
5H006DC03
5H006DC05
5H006FA01
5H590AB01
5H590AB02
5H590CA11
5H590CA14
5H590CC10
5H590CD01
5H590CD03
5H590CE01
5H590DD43
5H590DD72
5H590DD80
5H590FA06
5H590FB01
5H590FC12
5H590FC15
5H590FC21
5H590GA03
5H590GA05
5H590GA09
5H590GB05
5H590HA07
5H590JA02
5H590JA09
5H590KK04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】直流回路における直流電圧の上昇を必要に応じて変化させることを可能にする保護システムを提供する。
【解決手段】保護システムが適用される可変速揚水発電システムにおいて、二次励磁変換器１は、直流回路における直流電圧の上昇を抑制する少なくとも１つのチョッパ１４と、チョッパに複数通りの抵抗を作用させる制御装置２とを備え、系統故障の発生時に、無効電力指令値または無効電流指令値に基づき、過電圧保護装置をすぐに動作させるべきか否かを適切に判定できるとともに、必要な場合には、Ｎ個のチョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を少なくすることによって、過電圧保護装置の動作を早めてゼロミスの発生を回避する。
【選択図】図１
【解決手段】保護システムが適用される可変速揚水発電システムにおいて、二次励磁変換器１は、直流回路における直流電圧の上昇を抑制する少なくとも１つのチョッパ１４と、チョッパに複数通りの抵抗を作用させる制御装置２とを備え、系統故障の発生時に、無効電力指令値または無効電流指令値に基づき、過電圧保護装置をすぐに動作させるべきか否かを適切に判定できるとともに、必要な場合には、Ｎ個のチョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を少なくすることによって、過電圧保護装置の動作を早めてゼロミスの発生を回避する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流回路における直流電圧の上昇を抑制する少なくとも１つのチョッパと、
前記チョッパに複数通りの抵抗を作用させる制御装置と
を備えた、
保護システム。
前記チョッパに複数通りの抵抗を作用させる制御装置と
を備えた、
保護システム。
【請求項2】
前記チョッパは、独立に動作する複数のチョッパで構成される、
請求項１に記載の保護システム。
請求項１に記載の保護システム。
【請求項3】
前記制御装置は、
運転状態に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
運転状態に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項4】
前記制御装置は、
運転状態に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
運転状態に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
【請求項5】
前記制御装置は、
運転状態に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
運転状態に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項6】
前記制御装置は、
運転状態に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
運転状態に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項7】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項8】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパに作用させる抵抗を大きくする、
請求項７に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパに作用させる抵抗を大きくする、
請求項７に記載の保護システム。
【請求項9】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
【請求項10】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を少なくする、
請求項９に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を少なくする、
請求項９に記載の保護システム。
【請求項11】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項12】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパを動作させるタイミングを遅くする、
請求項１１に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパを動作させるタイミングを遅くする、
請求項１１に記載の保護システム。
【請求項13】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項14】
前記制御装置は、
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を長くする、
請求項１３に記載の保護システム。
発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を長くする、
請求項１３に記載の保護システム。
【請求項15】
前記制御装置は、
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパに作用させる抵抗を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項16】
前記制御装置は、
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記複数のチョッパのうち動作させるチョッパの数を変える、
請求項２に記載の保護システム。
【請求項17】
前記制御装置は、
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパを動作させるタイミングを変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【請求項18】
前記制御装置は、
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
系統電圧の変化から系統故障を検知し、当該故障の種類に応じて、前記チョッパを動作させる信号をマスキングする時間を変える、
請求項１又は２に記載の保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、保護システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、高速な出力制御で電力系統の安定化に寄与する可変速揚水発電システムが世界的に開発・導入されている。
【0003】
図１１に一般的な可変速揚水発電システムの構成の一例を示す。
【0004】
図１１に示される可変速揚水発電システムは、電力系統に通じる送電線３と遮断器４を介して電気的に接続可能に構成され、また、主変圧器５、発電電動機（誘導機）６、水車７を備えるほか、インバータ１１、コンバータ１２、コンデンサ１３、チョッパ群１４、過電圧保護装置１５（以下、「ＯＶＰ１５」）、励磁用変圧器１６などを含む二次励磁変換器１を備えている。チョッパ群１４の各々は、直接接続された抵抗器１４１およびスイッチング素子１４２を含む。ＯＶＰ１５は、短絡器を構成する複数のサイリスタ１５１を含む。
【0005】
このように構成される可変速揚水発電システムは、発電電動機６の二次巻線（回転子巻線）に接続される二次励磁変換器１を用いて励磁を行う二次励磁変換器方式を採用している。この可変速揚水発電システムは、電力系統に連系して運転されるシステムであり、系統故障が発生した場合の保護動作が必要となることから、その保護動作を行う保護装置として、上記したチョッパ群１４およびＯＶＰ１５が二次励磁変換器１に備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第３２８６０４９号公報
【特許文献2】特許第６６４０６３５号公報
【特許文献3】特許第６３７１０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図１２に系統故障発生後の一般的な送電線電流の変化を示す。
【0008】
図１２に示されるように、例えば時刻ｔ１において送電線３で故障が発生すると、送電線３に流れる電流（送電線電流）に直流成分が重畳し、送電線電流は交流成分および直流成分を有する電流波形を示すものとなる。故障の発生に応じて時刻ｔ２で遮断器４の接点が開極するが、上記直流成分が大きいと、電流がゼロになる（ゼロクロスする）まで接点間にアークを引いて電流が流れ続ける。故障発生から電流がゼロクロスするまでの時間（以下、「ゼロクロス時間」）が長いと遮断器４の接点が損傷してしまうため、ゼロクロス時間は短くする必要がある。故障から所定の時間内に電流がゼロクロスしない現象をゼロミスと呼ぶ。
【0009】
これを回避する一手法としてＯＶＰ１５が用いられる。ＯＶＰ１５は、図１１に示したように発電電動機６の二次巻線とインバータ１１とを接続する回路に接続される複数のサイリスタ１５１を有する装置であり、各サイリスタの点弧により当該回路の線間（相間）を短絡させる。例えば図１３に示されるように、時刻ｔ４でＯＶＰ１５を動作させると、主変圧器５の系統側の送電線電流に交流成分が重畳され、交流成分および直流成分うちの交流成分が大きくなる。これにより、送電線電流がより短時間で、例えば時刻ｔ５でゼロクロスするようになり、ゼロミスの発生を回避することができる。ＯＶＰ１５が早く動作するほどゼロクロス時間を短くできるため、系統故障発生後は早期のＯＶＰ動作が期待される。
【0010】
このＯＶＰ１５を動作させるトリガとして、予め定めた閾値電圧に対する二次励磁変換器１の直流電圧ＶＤの超過を用いる手法がある。直流電圧ＶＤは、二次励磁変換器１内のインバータ１１とコンバータ１２との間に配置される直流回路（直流リンク回路）の電圧である。例えば図１４に示されるように、時刻Ｔｆａｕｌｔで系統故障が発生し、過渡直流成分が二次励磁変換器１に流入すると、直流電圧ＶＤが実線Ｌ０に示すように上昇する。
無対策では、実線Ｌ１に示すようにすぐにチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えて過電圧となってしまうので、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えたら、チョッパ群１４をオン状態にし、チョッパ群１４に直流回路のエネルギーを吸収させる。これにより直流電圧ＶＤの上昇は破線Ｌ２に示すように抑えられる。それでも直流電圧ＶＤの上昇を抑制しきれず、直流電圧ＶＤが閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至れば、ＯＶＰ１５を動作させ、インバータ１１の出力端の線間を短絡させる。線間が短絡すると、それ以上、直流電流は直流回路には流入しなくなる。
無対策では、実線Ｌ１に示すようにすぐにチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えて過電圧となってしまうので、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えたら、チョッパ群１４をオン状態にし、チョッパ群１４に直流回路のエネルギーを吸収させる。これにより直流電圧ＶＤの上昇は破線Ｌ２に示すように抑えられる。それでも直流電圧ＶＤの上昇を抑制しきれず、直流電圧ＶＤが閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至れば、ＯＶＰ１５を動作させ、インバータ１１の出力端の線間を短絡させる。線間が短絡すると、それ以上、直流電流は直流回路には流入しなくなる。
【0011】
系統故障発生後、早期に直流電圧ＶＤが上昇すれば、より早くＯＶＰ１５が動作しゼロクロス時間は短くなる。しかし、チョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰはＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰよりも低いため、チョッパ群１４が動作すると直流電圧ＶＤの上昇は破線Ｌ２に示したように抑制されて緩やかになる。そのため、仮にチョッパ群１４が動作しなければ、故障発生Ｔｆａｕｌｔの後、時刻Ｔ１で直流電圧ＶＤはＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作するが、チョッパ群１４が動作するとＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るのは時刻Ｔ２となり、ゼロクロス時間が長くなりゼロミスしてしまう可能性がある。一方で、チョッパ群１４の抵抗器１４１の値を大きくすると、直流電圧ＶＤの上昇は急峻になるが、ＯＶＰ１５を動作させる必要のない故障が発生した場合においてもＯＶＰ１５を動作させてしまうことになる。
【0012】
このような問題は、上記した可変速揚水発電システムなどの水力を用いる発電システムに限らず、例えば風力などの他のエネルギーを用いる発電システムにおいても生じうる。
【0013】
本発明が解決しようとする課題は、直流回路における直流電圧の上昇を必要に応じて変化させることを可能にする保護システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
実施形態の保護システムは、直流回路における直流電圧の上昇を抑制する少なくとも１つのチョッパと、前記チョッパに複数通りの抵抗を作用させる制御装置とを備える。
【発明の効果】
【0015】
直流回路における直流電圧の上昇を必要に応じて変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１の実施形態に係る保護システムが適用される可変速揚水発電システムの構成の一例を示す図。
【図2】第１の実施形態に係る保護システムの機能構成の一例を示すブロック図。
【図3】第１の実施形態に係る保護システムにより実現される直流電圧ＶＤの複数通りの時間的変化の一例を示すグラフ。
【図4】第２の実施形態に係る保護システムの機能構成の一例を示すブロック図。
【図5】第２の実施形態に係る保護システムにより実現されるチョッパゲート信号の制御の一例を説明するためのタイムチャート。
【図6】第２の実施形態に係る保護システムにより実現される直流電圧ＶＤの複数通りの時間的変化の一例を示すグラフ。
【図10】第４の実施形態に係る保護システムが適用される可変速揚水発電システムに備えられる二次励磁変換器の構成の一例を示す図。
【図11】一般的な可変速揚水発電システムの構成の一例を示す図。
【図12】故障発生から電流がゼロクロスするまでの時間が長い場合を説明するための図。
【図13】故障発生から電流がゼロクロスするまでの時間が短い場合を説明するための図。
【図14】直流電圧ＶＤの時間的変化を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
［第１の実施形態］
最初に、第１の実施形態について説明する。以下では、前述した背景技術と異なる部分を中心に説明する。
最初に、第１の実施形態について説明する。以下では、前述した背景技術と異なる部分を中心に説明する。
【0019】
図１は、第１の実施形態に係る保護システムが適用される可変速揚水発電システムの構成の一例を示す図である。この図１においては、図１１と共通する要素には同一の符号を付している。なお、本実施形態では、保護システムが可変速揚水発電システムに適用される場合の例を示すが、可変速揚水発電システムのような水力を用いる発電システムに限らず、例えば風力などの他のエネルギーを用いる発電システムにも適用できるものである。
【0020】
図１に示される可変速揚水発電システムは、前述した通り、電力系統に通じる送電線３と遮断器４を介して電気的に接続可能に構成され、また、主変圧器５、発電電動機（誘導機）６、水車７を備えるほか、インバータ１１、コンバータ１２、コンデンサ１３、チョッパ群１４、ＯＶＰ１５、励磁用変圧器１６などを含む二次励磁変換器１を備えている。インバータ１１およびコンバータ１２は、２レベル変換器で構成される。チョッパ群１４の各々は、直接接続された抵抗器１４１およびスイッチング素子１４２を含む。ＯＶＰ１５は、短絡器を構成する複数のサイリスタ１５１を含む。各サイリスタ１５１には直列に抵抗が接続されていてもよい。また、この可変速揚水発電システムには、二次励磁変換器１を制御する制御装置２が備えられる。
【0021】
発電電動機６は、例えば二重給電交流機として構成される可変速発電電動機である。水車７は、回転軸を通じて発電電動機６と結合され、図示しないポンプとも結合される。
【0022】
二次励磁変換器１は、例えば可変周波数の交流を発電電動機６の二次巻線に供給する周波数変換器の機能を有し、自励式の励磁装置として発電電動機６の励磁を行う。
【0023】
なお、二次励磁変換器１に備えられるチョッパは１つであってもよいが、本実施形態では、図１に示されるように複数のチョッパ１４が設けられている場合の例について説明する。また、図１に示される個々の構成要素は、必ずしも全てが必要とされるものではなく、いくつかの構成要素（例えば主変圧器５もしくは励磁用変圧器１６など）は省くことが可能である。
【0024】
図１に示される可変速揚水発電システムは、発電電動機６の二次巻線（回転子巻線）に接続される二次励磁変換器１を用いて励磁を行う二次励磁変換器方式を採用している。この可変速揚水発電システムは、電力系統に連系して運転されるシステムであり、系統故障が発生した場合の保護動作が必要となることから、その保護動作を行う保護装置として、上記したチョッパ群１４およびＯＶＰ１５が二次励磁変換器１に備えられている。
【0025】
二次励磁変換器１に備えられるチョッパ群１４およびＯＶＰ１５は、系統故障が発生した場合の保護動作を行う保護装置として機能する。チョッパ群１４およびＯＶＰ１５は、制御装置２による制御のもとで動作する。
【0026】
制御装置２は、二次励磁変換器１を制御するものであり、発電電動機６の二次巻線（回転子巻線）へ供給すべき交流電圧、電流、周波数、位相の制御などを行うほか、個々のチョッパ１４のスイッチング素子１４２のゲートに供給すべきゲート信号の制御、ＯＶＰ１５の個々のサイリスタ１５１のゲートに供給すべきゲート信号の制御などを行う。この制御装置２による制御の全て又は一部は、例えばプロセッサが実行するプログラムで実現されてもよい。
【0027】
本実施形態では、チョッパ群１４と制御装置２とを含む保護システムにより、系統故障が発生した場合における二次励磁変換器１の直流回路での直流電圧ＶＤの上昇を必要に応じて変化させることを可能にする。この保護システムでは、チョッパ群１４は、二次励磁変換器１の直流回路において並列接続されており、それぞれ制御装置２の制御のもとで独立に動作することができる。制御装置２は、並列接続されたチョッパ群１４の動作を個別に（あるいはグループ単位で）可変制御することができる。
【0028】
特に、制御装置２は、可変速揚水発電システムの運転状態や直流電圧ＶＤを監視し、直流電圧ＶＤが予め定めた閾値を超える場合に、当該運転状態に応じて、チョッパ群１４に複数通りの抵抗を作用させる機能を有する。この制御装置２は、例えば可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、チョッパ群１４に作用させる抵抗を変えるように構成されており、例えば、可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパ群１４に作用させる抵抗を大きくする。
【0029】
ここでいう複数通りの抵抗とは、例えばチョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を変えることによって、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる場合のほか、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを変えることによって、あるいはチョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号のチョッパ１４への供給を遮る（マスキングする）時間を変えることによって、当該チョッパ群の抵抗の時間的変化を複数通り実現させる場合などをも含む、広い意味での複数の抵抗を指す。
【0030】
この第１の実施形態においては、制御装置２が、可変速揚水発電システムの運転状態に応じて、チョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を変えることによって、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる場合の例を示す。
【0031】
制御装置２は、例えば可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、チョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を変えることによって、チョッパ群１４に作用させる抵抗を変えるように構成されており、例えば、可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を少なくする。
【0032】
例えば、可変速揚水発電システムの無効電力（弱め励磁）出力が大きい時は、故障発生後の過渡直流分が大きくなってゼロミスが生じやすいので、ＯＶＰ１５をより早く動作させるべく、制御装置２は直流電圧ＶＤの上昇が急峻となるように、動作させるチョッパの数を少なくする。一方、可変速揚水発電システムの無効電力（弱め励磁）出力が大きくない時は、ゼロミスが生じる可能性は低くＯＶＰ１５を早く動作させる必要はないので、チョッパ群１４の本来の機能を活かすべく、制御装置２は直流電圧ＶＤの上昇が抑制されて緩やかとなるように、動作させるチョッパの数を多くする。
【0033】
図２は、第１の実施形態に係る保護システムの機能構成の一例を示すブロック図である。また、図３は、第１の実施形態に係る保護システムにより実現される直流電圧ＶＤの複数通りの時間的変化の一例を示すグラフである。なお、本実施形態では、直流電圧ＶＤの時間的変化のパターンが２通りである場合の例を示すが、これに限らず、直流電圧ＶＤの時間的変化のパターンを３通り以上とすることも可能である。
【0034】
ここで、チョッパ群１４は、並列接続されたＮ個のチョッパ群からなり、通常運転中はいずれもオフ状態にあるものとする。また、制御装置２のチョッパゲート信号発生部２１は、Ｎ個のチョッパ群１４へそれぞれ個別にチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮを供給し、Ｎ個のチョッパ群１４を個別にオン状態にしたりオフ状態にしたりすることができる。また、Ｎ個のチョッパ群１４のうちオン状態にするチョッパ１４の数（チョッパ動作数）をＮＯＮで表すものとする。ここで、ＮＯＮの値は自然数であり、可変速揚水発電システムの運転状態に応じて例えばａ，ｂのいずれかの値（但し、ａ＜ｂ，ａ＜Ｎ，ｂ＜＝Ｎ）が設定されるものとする。
【0035】
図２に示されるように、第１の実施形態においては、制御装置２に、チョッパゲート信号発生部２１と運転状態判定部２２とが設けられる。
【0036】
チョッパゲート信号発生部２１は、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮを個別に発生してこれらをそれぞれ対応するチョッパ群１４へ向けて出力する機能を有する。
【0037】
例えば、チョッパゲート信号発生部２１は、監視中の直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えた場合には、運転状態判定部２２により判定された運転状態に応じて、動作させるチョッパの数（すなわち、オフ状態からオン状態に切り換えるチョッパゲート信号の数）を決定し、決定した数のチョッパゲート信号をオフ状態からオン状態に切り換える。なお、ここで決定される、動作させるチョッパの数は、適宜調整してもよい。運転状態に応じて動作させるチョッパの数を調整することで、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰからＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るまでの時間を調整することができる。
【0038】
運転状態判定部２２は、可変速揚水発電システムの運転状態を判定するものであり、例えば上位システム等から供給される無効電力指令値Ｑ＊（あるいは、無効電流指令値）のデータを受信し、これに基づいて可変速揚水発電システムの無効電力（あるいは無効電流）の状態を判定する機能を有する。
【0039】
例えば、運転状態判定部２２は、無効電力指令値Ｑ＊が予め定めた閾値を上回る場合に、可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にある（すなわち、故障発生後の過渡直流分が大きくなってゼロミスが生じやすい状態にある）と判定する。一方、運転状態判定部２２は、無効電力指令値Ｑ＊が予め定めた閾値を下回る場合には、可変速揚水発電システムの無効電力出力は大きくない状態にあると判定する。なお、ここでは無効電力指令値Ｑ＊を用いて判定を行う場合の例を示しているが、無効電力指令値の代わりに無効電流指令値を用いて同様の判定を行ってもよい。
【0040】
チョッパゲート信号発生部２１は、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にあると判定された場合には、ＯＶＰ１５をより早く動作させるべく、直流電圧ＶＤの上昇が急峻となるように、チョッパ動作数ＮＯＮを例えばａに設定し、ａ個のチョッパ１４に対応するａ個のチョッパゲート信号をオフ状態からオン状態に切り換える。
【0041】
一方、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力は大きくない状態にあると判定された場合には、チョッパゲート信号発生部２１は、ゼロミスが生じる可能性は低くＯＶＰ１５を早く動作させる必要はないので、チョッパ動作数ＮＯＮを例えばｂに設定し、ｂ個のチョッパ１４に対応するｂ個のチョッパゲート信号をオフ状態からオン状態に切り換える。
【0042】
このような構成において、図３に示されるように、時刻Ｔｆａｕｌｔで系統故障が発生し、過渡直流成分が二次励磁変換器１に流入すると、直流電圧ＶＤが実線Ｌ０に示すように上昇し、チョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達すると、運転状態に応じて決定されるＮＯＮ個のチョッパ群１４がオン状態になって動作する。
【0043】
例えば、可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にある場合は、チョッパ動作数ＮＯＮが例えばａに設定される。この場合は、直流電圧ＶＤは実線Ｌａに示すようにＮＯＮ＝ｂの場合よりも急峻に上昇し、時刻ＴａにＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作する。
【0044】
一方、可変速揚水発電システムの無効電力が大きくない状態にある場合は、チョッパ動作数ＮＯＮが例えばｂに設定される。この場合は、直流電圧ＶＤは破線Ｌｂに示すようにＮＯＮ＝ａの場合よりも緩やかに上昇し、時刻Ｔａよりも遅い時刻ＴｂにＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作する。
【0045】
第１の実施形態によれば、系統故障の発生時に、無効電力指令値または無効電流指令値に基づき、ＯＶＰ１５をすぐに動作させるべきか否かを適切に判定できるとともに、必要な場合には、Ｎ個のチョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を少なくすることによって、ＯＶＰ１５の動作を早めてゼロミスの発生を回避することができる。
【0046】
なお、第１の実施形態では、並列接続されたチョッパ群１４のうち何個を動作させるかでチョッパ群１４全体としての抵抗を変化させる手法を示したが、これとは別の手法で等価的に当該抵抗を変化させることもできる。後述する実施形態では、こうした別の手法を紹介する。
【0047】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0048】
第２の実施形態に係る保護システムが適用される可変速揚水発電システムの構成は、第１の実施形態の図１に示した構成と同じとなる。
【0049】
前述した第１の実施形態では、チョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を変えることによって、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる手法を示したが、この第２の実施形態では、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを変えることによって、あるいはチョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を変えることによって、当該チョッパ群の抵抗の時間的変化を複数通り実現させる手法を示す。
【0050】
この第２の実施形態においては、制御装置２が、可変速揚水発電システムの運転状態に応じて、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを変えることによって、あるいはチョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を変えることによって、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる場合の例を示す。
【0051】
制御装置２は、例えば可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを遅くする、あるいは、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を長くすることによって、チョッパ群１４に作用させる抵抗を変えるように構成されており、例えば、可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを遅くする、あるいは、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を長くする。
【0052】
例えば、可変速揚水発電システムの無効電力（弱め励磁）出力が大きい時は、故障発生後の過渡直流分が大きくなってゼロミスが生じやすいので、ＯＶＰ１５をより早く動作させるべく、制御装置２はチョッパ群１４を動作させるタイミングを遅くする、あるいは、チョッパ群１４を動作させる信号をマスキングする時間を長くする。一方、可変速揚水発電システムの無効電力（弱め励磁）出力が大きくない時は、ゼロミスが生じる可能性は低くＯＶＰ１５を早く動作させる必要はないので、チョッパ群１４の本来の機能を活かすべく、制御装置２はチョッパ群１４を動作させるタイミングを遅くせずに通常通りとする、あるいは、チョッパ群１４を動作させる信号のマスキングを行わないようにする。
【0053】
図４は、第２の実施形態に係る保護システムの機能構成の一例を示すブロック図である。図５は、第２の実施形態に係る保護システムにより実現されるチョッパゲート信号の制御の一例を説明するためのタイムチャートである。図６は、第２の実施形態に係る保護システムにより実現される直流電圧ＶＤの複数通りの時間的変化の一例を示すグラフである。なお、本実施形態では、直流電圧ＶＤの時間的変化のパターンが２通りである場合の例を示すが、これに限らず、直流電圧ＶＤの時間的変化のパターンを３通り以上とすることも可能である。
【0054】
図４に示されるように、第２の実施形態においては、図２に示した構成に加え、さらに遅延処理部２３が制御装置２に設けられる。なお、図４では、前述した運転状態判定部２２の図示を省略しているが、図２の場合と同様に制御装置２には運転状態判定部２２も配置される。
【0055】
チョッパゲート信号発生部２１は、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（もしくは、これらを共通化したチョッパゲート信号ＧＡＴＥ）を発生して当該信号を遅延処理部２３へ供給する機能を有する。
【0056】
例えば、チョッパゲート信号発生部２１は、監視中の直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えた場合には、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（もしくは、これらを共通化したチョッパゲート信号ＧＡＴＥ）をオフ状態からオン状態に切り換える。
【0057】
遅延処理部２３は、チョッパゲート信号発生部２１から供給されるチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをチョッパ群１４へ向けて出力するに際し、１つ又は複数のチョッパゲート信号に対してオフ状態からオン状態に切り換えるタイミングを所定時間だけ遅延させる機能を有する。
【0058】
例えば、遅延処理部２３は、運転状態判定部２２（図示せず）により判定された運転状態に応じて、チョッパ群１４の動作を遅延させる時間幅を決定し、決定した時間幅の期間だけ、チョッパ群１４に供給するチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させる。
【0059】
ここでは、運転状態に応じて、チョッパ群１４の動作を遅延させるに際し、遅延の時間幅がいずれのチョッパゲート信号も同じである場合の例を示すが、チョッパゲート信号毎に、遅延の時間幅が異なるようにしてもよい。また、運転状態に応じて、遅延が適用されるチョッパゲート信号の数を変えるようにしてもよい。チョッパゲート信号毎に遅延の時間幅を調整したり、遅延が適用されるチョッパゲート信号の数を調整したりすることで、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰからＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るまでの時間を調整することができる。
【0060】
例えば、遅延処理部２３は、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にあると判定された場合には、ＯＶＰ１５をより早く動作させるべく、直流電圧ＶＤの上昇が急峻となるように、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させる。この場合、遅延処理部２３は、図５に示されるように、例えばチョッパゲート信号発生部２１から供給されるチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になるタイミングから所定の時間幅Ｔｄだけ遅延したタイミングで、チョッパ群１４に供給するチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換える。例えば、遅延処理部２３は、運転状態判定部２２の判定結果に示される可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換えるタイミングを遅くする。
【0061】
一方、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力は大きくない状態にあると判定された場合には、遅延処理部２３は、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させず、通常通りのタイミングで、オフ状態からオン状態への切り換えを行う。この場合、遅延処理部２３は、チョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になるタイミングで、チョッパ群１４に供給するチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換える。
【0062】
なお、運転状態に応じて決定される時間幅Ｔｄの値は、適宜変更してもよい。時間幅Ｔｄを調整することにより、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰからＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るまでの時間を調整することができる。
【0063】
このような構成において、図６に示されるように、時刻Ｔｆａｕｌｔで系統故障が発生し、過渡直流成分が二次励磁変換器１に流入すると、直流電圧ＶＤが実線Ｌ０に示すように上昇し、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達すると、前述のチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になる。
【0064】
例えば、可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にある場合は、故障発生後の過渡直流分が大きくなってゼロミスが発生すること生じやすいので、ゼロミスを回避すべく、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えが所定の時間幅Ｔｄだけ遅延される。
【0065】
この場合、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達してチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオン状態になった後、所定遅延Ｔｄが経つまでは、Ｎ個のチョッパ群１４は動作せず、直流電圧ＶＤは実線Ｌｃに示すように（前述した図１４中の実線Ｌ１と同様に）急峻に上昇する。
【0066】
時間幅Ｔｄが経過した後は、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮがオフ状態からオン状態になってＮ個のチョッパ群１４が動作し、直流電圧ＶＤは実線Ｌｄに示すように緩やかに上昇する。このとき既に直流電圧ＶＤがある程度上昇しているので、遅延が無い場合よりも早い時刻Ｔ３にＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作する。
【0067】
一方、可変速揚水発電システムの無効電力が大きくない状態にある場合は、時間幅Ｔｄの遅延は行われず、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達してチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオン状態になると同時に、Ｎ個のチョッパ群１４が動作する。そして、直流電圧ＶＤは実線Ｌ２に示すように緩やかに上昇し、時刻Ｔ３よりも遅い時刻Ｔ２にＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作する。
【0068】
ここまでは、Ｎ個のチョッパ群１４のすべての動作を遅延させる場合の例を示したが、すべてのチョッパ群１４の動作を遅延させる代わりに、そのうちの一部（１つ又は複数）のチョッパ１４の動作だけを遅延させるようにしてもよい。以下に、一部のチョッパ１４の動作だけを遅延させる場合の例を示す。
【0069】
【0070】
ここでは、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのうち、一部のチョッパゲート信号として１つのチョッパゲート信号Ｇｋのオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させる場合の例を示すが、代わりに２つ以上のチョッパゲート信号Ｇｋ，…のオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させるようにしても構わない。なお、図７では、チョッパゲート信号Ｇｋ＋１，…，ＧＮに係るタイムチャートの図示を省略している。
【0071】
遅延処理部２３は、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にあると判定された場合には、ゼロミスを回避すべく、チョッパゲート信号Ｇｋのみ、オフ状態からオン状態への切り換えを遅延させる。この場合、遅延処理部２３は、図７に示されるように、例えばチョッパゲート信号発生部２１から供給されるチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になるタイミングで、チョッパゲート信号Ｇｋを除くチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｋ－１およびＧｋ＋１，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換え、チョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になるタイミングから時間幅Ｔｄだけ遅延したタイミングで、チョッパゲート信号Ｇｋをオフ状態からオン状態に切り換える。例えば、遅延処理部２３は、運転状態判定部２２の判定結果に示される可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパゲート信号Ｇｋをオフ状態からオン状態に切り換えるタイミングを遅くする。
【0072】
一方、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力は大きくない状態にあると判定された場合には、遅延処理部２３は、チョッパゲート信号Ｇｋを含むすべてのチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えを遅延させず、通常通りのタイミングでチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのオフ状態からオン状態への切り換えを行う。この場合、遅延処理部２３は、チョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になるタイミングで、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換える。
【0073】
なお、運転状態に応じて決定される時間幅Ｔｄの値は、適宜変更してもよい。時間幅Ｔｄを調整することにより、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰからＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るまでの時間を調整することができる。
【0074】
このような構成において、図８に示されるように、時刻Ｔｆａｕｌｔで系統故障が発生し、過渡直流成分が二次励磁変換器１に流入すると、直流電圧ＶＤが実線Ｌ０に示すように上昇し、チョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達すると、前述のチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオフ状態からオン状態になる。
【0075】
例えば、可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にある場合は、故障発生後の過渡直流分が大きくなってゼロミスが発生すること生じやすいので、ゼロミスを回避すべく、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮのうちのチョッパゲート信号Ｇｋのオフ状態からオン状態への切り換えが所定の時間幅Ｔｄだけ遅延される。
【0076】
この場合、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰに達してチョッパゲート信号ＧＡＴＥがオン状態になった時、チョッパゲート信号Ｇｋを除くチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｋ－１およびＧｋ＋１，…，ＧＮはオン状態になって対応するＮ－１個のチョッパは動作するが、所定遅延Ｔｄが経つまでは、チョッパゲート信号Ｇｋはオン状態にならず対応する１個のチョッパ１４は動作しないまま、直流電圧ＶＤは実線Ｌｅに示すように上昇する。このときの直流電圧ＶＤは、実線Ｌｅに示されるように、前述した図６中の実線Ｌｃよりも緩やかに（すなわち、前述した図１４中の破線Ｌ１よりも緩やかに）上昇する。
【0077】
時間幅Ｔｄが経過した後は、チョッパゲート信号Ｇｋがオフ状態からオン状態になってチョッパゲート信号Ｇｋに対応する１個のチョッパ１４も動作し、直流電圧ＶＤは実線Ｌｆに示すように緩やかに上昇する。このとき既に直流電圧ＶＤがある程度上昇しているので、遅延が全く無い場合よりも早い時刻Ｔ３にＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに達してＯＶＰ１５が動作する。
【0078】
【0079】
【0080】
図９に示されるように、制御装置２において、遅延処理部２３の代わりにマスク処理部２４が配置される。
【0081】
チョッパゲート信号発生部２１は、前述したように、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（もしくは、これらを共通化したチョッパゲート信号ＧＡＴＥ）を発生して当該信号を遅延処理部２３へ供給する機能を有する。
【0082】
例えば、チョッパゲート信号発生部２１は、監視中の直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰを超えた場合には、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをオフ状態からオン状態に切り換える。
【0083】
マスク処理部２４は、チョッパゲート信号発生部２１から供給されるチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをチョッパ群１４へ向けて出力するに際し、１つ又は複数のチョッパゲート信号に対して所定時間だけマスキングする（当該チョッパゲート信号のチョッパ１４への供給を遮る）機能を有する。
【0084】
例えば、マスク処理部２４は、運転状態判定部２２（図示せず）により判定された運転状態に応じて、チョッパ群１４の動作を遅延させる時間幅を決定し、決定した時間幅の期間だけ、チョッパ群１４（あるいは、その一部）に供給するチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（あるいは、その一部）をマスキングする。
【0085】
ここでは、運転状態に応じて、チョッパ群１４の動作を遅延させるに際し、マスキングの時間幅がいずれのチョッパゲート信号も同じである場合の例を示すが、チョッパゲート信号毎に、マスキングの時間幅が異なるようにしてもよい。また、運転状態に応じて、マスキングが適用されるチョッパゲート信号の数を変えるようにしてもよい。チョッパゲート信号毎にマスキングの時間幅を調整したり、マスキングが適用されるチョッパゲート信号の数を調整したりすることで、直流電圧ＶＤがチョッパ動作閾値ＴＨ＿ＣＨＯＰからＯＶＰ動作閾値ＴＨ＿ＯＶＰに至るまでの時間を調整することができる。
【0086】
例えば、マスク処理部２４は、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力が大きい状態にあると判定された場合には、ＯＶＰ１５をより早く動作させるべく、直流電圧ＶＤの上昇が急峻となるように、オン状態のチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（あるいは、その一部）を時間幅Ｔｄだけマスキングする。例えば、遅延処理部２３は、運転状態判定部２２の判定結果に示される可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流が大きいほど、チョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮをマスキングする時間幅Ｔｄを長くする。
【0087】
一方、運転状態判定部２２により可変速揚水発電システムの無効電力は大きくない状態にあると判定された場合には、マスク処理部２４は、オン状態のチョッパゲート信号Ｇ１，Ｇ２，…，ＧＮ（あるいは、その一部）をマスキングせず、そのまま出力する。
【0088】
【0089】
第２の実施形態によれば、系統故障の発生時に、無効電力指令値または無効電流指令値に基づき、ＯＶＰ１５をすぐに動作させるべきか否かを適切に判定できるとともに、必要な場合には、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを遅くすることによって、あるいはチョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を長くすることによって、ＯＶＰ１５の動作を早めてゼロミスの発生を回避することができる。
【0090】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。以下では、第１及び第２の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第３の実施形態について説明する。以下では、第１及び第２の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0091】
前述した第１及び第２の実施形態では、制御装置２が、可変速揚水発電システムの無効電力あるいは無効電流に応じて、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる場合の例を示したが、この第３の実施形態においては、制御装置２が、系統故障の種類に応じて、チョッパ群１４全体としての抵抗を複数通り実現させる場合の例を示す。
【0092】
制御装置２は、系統電圧の変化を監視し、この系統電圧の変化から系統故障を検知し、系統故障の種類を識別する機能を備えている。例えば、制御装置２は、系統故障が、３相交流を構成する３回線のうち、１回線のみの故障（１相地絡など）なのか、あるいは、３回線の故障（３相地絡など）なのかを識別することができる。３回線の故障の場合は、例えば、ＯＶＰ１５をすぐに動作させるべきと判定し、直流電圧ＶＤの上昇が急峻となるように制御する。１回線のみの故障の場合は、例えば、ＯＶＰ１５をすぐには動作させるべきではないと判定し、直流電圧ＶＤの上昇が抑制されて緩やかになるように制御する。
【0093】
制御装置２は、例えば系統故障の種類に応じて、チョッパ群１４のうち動作させるチョッパの数を変えることによって、チョッパ群１４に作用させる抵抗を変えるように構成されていてもよい。
【0094】
また、制御装置２は、例えば系統故障の種類に応じて、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させるタイミングを遅くする、あるいは、チョッパ群１４（あるいはその中の一部）を動作させる信号をマスキングする時間を長くすることによって、チョッパ群１４に作用させる抵抗を変えるように構成されていてもよい。
【0095】
第３の実施形態によれば、系統故障の発生時に、系統故障の種類に基づき、ＯＶＰ１５をすぐに動作させるべきか否かを適切に判定できるとともに、必要な場合には、ＯＶＰ１５の動作を早めてゼロミスの発生を回避することができる。
【0096】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について説明する。以下では、第１～第３の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第４の実施形態について説明する。以下では、第１～第３の実施形態と重複する部分の説明を省略し、第１及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0097】
前述した第１～第３の実施形態では、二次励磁変換器１に２レベル変換器を適用した場合の例を示したが、この第４の実施形態では、二次励磁変換器１に中性点クランプ形変換器、すなわちＮＰＣ（Neutral-Point-Clamped）変換器を適用した場合の例を示す。
【0098】
【0099】
図１０に示される可変速揚水発電システムは、図示はしないが図１で示したしたように電力系統に通じる送電線３と遮断器４を介して電気的に接続可能に構成され、また、主変圧器５、発電電動機（誘導機）６、水車７を備えている。この可変速揚水発電システムは、インバータ１１、コンバータ１２、２段のコンデンサ１３、２段のチョッパ群１４、図示しないＯＶＰ１５、図示しない励磁用変圧器１６などを含む二次励磁変換器１を備えている。インバータ１１およびコンバータ１２は、三相ＮＰＣ変換器で構成される。また、この可変速揚水発電システムには、図示しない制御装置２が備えられる。
【0100】
ＮＰＣ変換器の場合、直流回路はＰ側とＮ側の２つ（電圧ＶＤＰがかかる回路部分と、電圧ＶＤＮがかかる回路部分）に分かれ、それぞれにコンデンサ１３、チョッパ群１４が接続される。
【0101】
図１０の例では、複数のチョッパグループ１４Ａ～１４Ｎが並列に接続されている。各チョッパグループは、Ｐ側の１つのチョッパ１４とＮ側の１つのチョッパ１４とを含み、チョッパグループ単位で独立に動作することができる。図示しない制御装置２は、チョッパ群１４をチョッパグループで個別に可変制御することができる。
【0102】
この第４の実施形態においては、制御装置２は、チョッパ群１４の制御をチョッパ単位で行うのではなく、チョッパグループ単位で行う。そのほかの具体的な制御の手法については、第１～第３の実施形態で説明した内容と同様となる。
【0103】
また、図１０に示される二次励磁変換器１を複数用意し、これらを並列に接続した構成を採用してもよい。この場合、例えば、複数のインバータ１１の三相交流側の回路が、図１に示した発電電動機６の二次巻線に並列に接続され、複数のコンバータ１２の三相交流側の回路が、図１に示した励磁用変圧器１６または発電電動機６の固定子巻線に並列に接続されるように構成されていてもよい。また、この場合、直流回路は、複数の二次励磁変換器に別々に配置されていてもよいし、一括で１つの直流回路のみが配置されていてもよい。
【0104】
第４の実施形態によれば、二次励磁変換器に２レベル変換器ではなくＮＰＣ変換器を適用した場合においても、第２～第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0105】
以上詳述したように、各実施形態によれば、直流回路における直流電圧の上昇を必要に応じて変化させることができる。
【0106】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【0107】
１…二次励磁変換器、２…制御装置、３…送電線、４…遮断器、５…主変圧器、６…発電電動機、７…水車、１１…インバータ、１２…コンバータ、１３…コンデンサ、１４…チョッパ、１４１…抵抗器、１４２…スイッチング素子、１５…過電圧保護装置（ＯＶＰ）、１５１…サイリスタ、１６…励磁用変圧器、２１…チョッパゲート信号発生部、２２…運転状態判定部、２３…遅延処理部、２４…マスク処理部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
