特許 7404153 直流事故検出装置、直流事故検出方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】直流事故検出装置、直流事故検出方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/36 20060101AFI20231218BHJP

   H02H 3/44 20060101ALI20231218BHJP

   G01R 31/08 20200101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

H02J3/36

H02H3/44 D

G01R31/08

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020085442

(22)【出願日】2020-05-14

(65)【公開番号】P2021180580

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【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】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川崎 圭

(72)【発明者】

【氏名】直井 伸也

(72)【発明者】

【氏名】河内 駿介

(72)【発明者】

【氏名】飯尾 尚隆

(72)【発明者】

【氏名】中山 慶一

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２６１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１３０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１３５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－５７４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２０５３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０１３０５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３６

Ｈ０２Ｈ ３／４４

Ｇ０１Ｒ ３１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流と直流とを互いに変換する三以上の電力変換器と、夫々の電力変換器の直流側端子の間を接続する複数の直流送電線とを含む直流送電システムにおける直流事故の事故区間を検出する直流事故検出装置であって、
前記三以上の電力変換器のうち着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目電力変換器に接続された複数の着目直流送電線の電力変化を示す第１指標値と第１閾値との比較に基づいて前記直流送電システムにおける事故の発生を検知する事故発生検知部と、
前記事故発生検知部により事故の発生が検知されたタイミングから第１の所定の時間の経過後に、いずれかの着目直流送電線における電力変化を示す第２指標値が第２閾値を超えた場合に、前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定する第１の事故区間判定部と、
前記事故発生検知部による事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後の、前記着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定する第２の事故区間判定部と、
前記第１の事故区間判定部による判定結果と、前記第２の事故区間判定部による判定結果との論理積により、いずれかの着目直流送電線が事故区間であるか否かを判定する第３の事故区間判定部と、
を備える直流事故検出装置。

【請求項2】

前記第２の事故区間判定部は、前記着目電力変換器に接続された複数の着目送電線のうち、前記事故発生検知部による事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後における、前記電流変化の極性が一つだけ他の着目送電線と異なるものを、事故区間の送電線であると判定する、
請求項１に記載の直流事故検出装置。

【請求項3】

前記第１指標値および前記第２指標値は、前記着目電力変換器の近傍において計測された、前記複数の着目直流送電線の電圧である、
請求項１又は請求項２に記載の直流事故検出装置。

【請求項4】

前記第１指標値は、前記着目電力変換器の近傍において計測された、前記複数の着目直流送電線の電流の時間的変化であり、
前記第２指標値は、前記着目電力変換器の近傍において計測された、前記複数の着目直流送電線の電圧である、
請求項１又は請求項２に記載の直流事故検出装置。

【請求項5】

前記第１指標値および前記第２指標値は、前記着目電力変換器の近傍において計測された、前記複数の着目直流送電線の電流の時間的変化である、
請求項１又は請求項２に記載の直流事故検出装置。

【請求項6】

交流と直流とを互いに変換する三以上の電力変換器と、夫々の電力変換器の直流側端子の間を接続する複数の直流送電線とを含む直流送電システムにおける直流事故の事故区間を検出する直流事故検出方法であって、
コンピュータが、
前記三以上の電力変換器のうち着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目電力変換器に接続された複数の着目直流送電線の電力変化を示す第１指標値と第１閾値との比較に基づいて前記直流送電システムにおける事故の発生を検知し、
事故の発生が検知されたタイミングから第１の所定の時間の経過後に、いずれかの着目直流送電線における電力変化を示す第２指標値が第２閾値を超えた場合に、前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定し、
事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後の、前記着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定し、
前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定した判定結果と、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定した判定結果との論理積により、いずれかの着目直流送電線が事故区間であるか否かを判定する、
直流事故検出方法。

【請求項7】

交流と直流とを互いに変換する三以上の電力変換器と、夫々の電力変換器の直流側端子の間を接続する複数の直流送電線とを含む直流送電システムにおける直流事故の事故区間を検出するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記三以上の電力変換器のうち着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目電力変換器に接続された複数の着目直流送電線の電力変化を示す第１指標値と第１閾値との比較に基づいて前記直流送電システムにおける事故の発生を検知させ、
事故の発生が検知されたタイミングから第１の所定の時間の経過後に、いずれかの着目直流送電線における電力変化を示す第２指標値が第２閾値を超えた場合に、前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定させ、
事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後の、前記着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定させ、
前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定した判定結果と、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定した判定結果との論理積により、いずれかの着目直流送電線が事故区間であるか否かを判定させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、直流事故検出装置、直流事故検出方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

多端子ＨＶＤＣ（High-Voltage Direct Current）システムにおいて、直流系統に事故が発生した場合に、直流系統の事故（直流事故）が発生した区間（事故区間）を検出（特定）、除去し、残りの健全な系統で送電を続けるための保護システムが求められている。この保護システムより、直流系統の事故発生時にＨＶＤＣシステムの停止範囲を最小限に留め、ＨＶＤＣの接続先である交流系統への影響を軽減させることができる。

【0003】

ＨＶＤＣシステムにおいては、変換器に用いられている半導体素子の過電流保護の観点から、交流系統よりも短い時間で事故区間を検出、除去する必要がある。一般的に、ＨＶＤＣシステムにおいては、事故発生から５ｍｓ程度の時間で事故区間の除去を完了させることが望ましいとされている。

【0004】

交流系統においては、通常、線路両端の差動電流を用いた手法によって事故区間を検出する。当該手法は、通信に時間を要するため、ＨＶＤＣシステムにおける事故区間の検出には不向きである。ＨＶＤＣシステムにおいては、交流系統より高速に、事故区間を検出する手法が求められている。

【0005】

ＨＶＤＣシステムにおける、事故区間を検出する技術としては、直流送電線の両端に直流送電線と直列になるようにリアクトルを挿入する手法(直列リアクトル方式)が知られている（例えば、非特許文献１参照）。直列リアクトル方式では、直列リアクトルの線路側における直流電圧の変化率を計測し、事故区間を検出する。当該直流送電線の線路内で事故が発生した場合(区間内事故の場合)、事故により発生したサージ電圧により電圧は急峻に変化する。一方、当該直流送電線の外、つまり他の直流送電線の線路内で事故が発生した場合(区間外事故の場合)には、他の直流送電線に接続された直列リアクトルを通過した後のサージ電圧（直列リアクトルにより平準化されたサージ電圧）が検出されるため、電圧は比較的緩やかに変化する。このように、直列リアクトル方式は、電圧の変化率の違いにより、事故が当該直流送電線に発生したものか否かを判定し、事故区間を検出する。

【0006】

しかし、直流電圧の計測結果のみで事故区間を検出する技術では、計測電圧にノイズが重畳した場合などに誤動作（例えば事故が発生してときに事故を検出）する虞があり、直流事故の検出や事故区間の検出の信頼性において改善の余地があった。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【文献】J. Sneath, A. D. Rajapakse “Fault Detection and Interruption in an Earthed HVDC Grid Using ROCOV and Hybrid DC Brakers”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, Vol. 31, No. 3, June 2016

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、ＨＶＤＣシステムにおいて、高い信頼性で、直流事故や事故区間を検出することができる直流事故検出装置、直流事故検出方法、及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態の直流事故検出装置は、交流と直流とを互いに変換する三以上の電力変換器と、夫々の電力変換器の直流側端子の間を接続する複数の直流送電線とを含む直流送電システムにおける直流事故の事故区間を検出する直流事故検出装置である。直流事故検出装置は、事故発生検知部と、第１の事故区間判定部と、第２の事故区間判定部と、第３の事故区間判定部とを持つ。事故発生検知部は、前記三以上の電力変換器のうち着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目電力変換器に接続された複数の着目直流送電線の電力変化を示す第１指標値と第１閾値との比較に基づいて前記直流送電システムにおける事故の発生を検知する。第１の事故区間判定部は、前記事故発生検知部により事故の発生が検知されたタイミングから第１の所定の時間の経過後に、いずれかの着目直流送電線における電力変化を示す第２指標値が第２閾値を超えた場合に、前記第２指標値が前記第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定する。第２の事故区間判定部は、前記事故発生検知部による事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後の、前記着目電力変換器の近傍において発生した、前記着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定する。第３の事故区間判定部は、前記第１の事故区間判定部による判定結果と、前記第２の事故区間判定部による判定結果との論理積により、いずれかの着目直流送電線が事故区間であるか否かを判定する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の直流事故検出装置が適用される電力システム１の構成の例を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態に係る直流事故検出装置１００について説明する図。

【図3】事故発生前後における直流電圧による事故区間の判定について説明する図。

【図4】事故発生前後における直流電流による事故区間の判定について説明する図。

【図5】第１の実施形態の直流事故検出装置１００が行う処理の流れを示すフローチャート。

【図6】第２の実施形態に係る直流事故検出装置２００について説明する図。

【図7】事故発生前後における直流電流による事故区間の判定について説明する図。

【図8】第２の実施形態の直流事故検出装置２００が行う処理の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態の直流事故検出装置、直流事故検出方法、及びプログラムを、図面を参照して説明する。

【0012】

図１は、実施形態（第１の実施形態、第２の実施形態）の直流事故検出装置が適用される電力システム１の構成の例を示すブロック図である。電力システム１は、例えば、交流系統２（交流系統２－１、２－２、２－３）と、電力変換器（交直変換器）３（電力変換器３－１、３－２、３－３）と、直流系統４とを備える。以下、電力変換器３－１の直流母線２０－１に接続された構成が正極に対応し、直流母線２０－２に接続された構成が負極に対応するものとする。

【0013】

なお、図１では、実施形態の直流事故検出装置の適用対象として電力システム１を説明するものであり、実施形態の直流事故検出装置が適用された状態を説明するものではない。

【0014】

電力システム１では、交流系統２及び直流系統４が、電力変換器３を介して接続される。交流系統２は、交流電源、及び交流送電線などにより構成された交流の電力系統である。電力変換器３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。

【0015】

直流系統４は、直流母線２０（直流母線２０－１～２０－６）と、リアクトル３０（リアクトル３０－１～３０－１２）と、直流遮断器４０（直流遮断器４０－１～４０－１２）と、直流送電線５０（直流送電線５０－１～５０－６）とを備える。以下、ハイフン以下の符号を適宜省略して説明する。

【0016】

直流母線２０は、電力変換器３の直流側に接続される。直流母線２０－１は、電力変換器３－１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２０－２は、電力変換器３－１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。直流母線２０－３は、電力変換器３－２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２０－４は、電力変換器３－２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。直流母線２０－５は、電力変換器３－３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２０－６は、電力変換器３－３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。

【0017】

直流母線２０には、リアクトル３０及び直流遮断器４０を介して、複数の直流送電線５０が接続される。一例として、直流母線２０－１には、リアクトル３０－１及び直流遮断器４０－１を介して、直流送電線５０－１が接続される。

【0018】

リアクトル３０は、直流母線２０と直流送電線５０との間に接続される。リアクトル３０は、直列リアクトル、ブロッキングコイル等のいずれの種類のリアクトルでもよい。

【0019】

直流遮断器４０は、直流母線２０と直流送電線５０との間に接続される。直流遮断器４０は、例えば、後述する直流事故検出装置１００による制御に応じて、直流母線２０と直流送電線５０との間を電気的に接続又は遮断する。

【0020】

直流送電線５０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。直流送電線５０は、ケーブル、架空送電線等の種類は問わない。

【0021】

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る直流事故検出装置１００について説明する。直流事故検出装置１００は、電力変換器３－１～３－３の夫々に適用されてよい。具体的には、電力変換器３－１の近傍には、当該電力変換器３－１に接続された直流送電線５０（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４）における直流事故を検出するための直流事故検出装置１００が設置（接続）される。電力変換器３－２の近傍には、当該電力変換器３－２に接続された直流送電線５０（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６）における直流事故を検出するための直流事故検出装置１００が設置（接続）される。電力変換器３－３の近傍には、当該電力変換器３－３に接続された直流送電線５０（直流送電線５０－３、直流送電線５０－４、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６）における直流事故を検出するための直流事故検出装置１００が設置（接続）される。直流事故の一例は、直流送電線５０を流れる電流が急激に変化する事故、例えば、落雷により発生する地絡事故である。

【0022】

図２は、第１の実施形態に係る直流事故検出装置１００について説明する図である。具体的には、図２は、図１に示した直流系統４の一部の構成図、及び、直流事故検出装置１００の構成図等を表している。図２では、図１に示した電力変換器３－１～３－３のうち電力変換器３－１に注目し、当該電力変換器３－１への直流事故検出装置１００の適用例を示しているが、電力変換器３－２、３－３にも同様に、直流事故検出装置１００を適用する。

【0023】

直流系統４への直流事故検出装置１００の適用に際し、直流系統４に直流電圧検出器及び直流電流検出器が設けられる。電力変換器３－１に係る部分では、図２に示すように、直流電圧検出器６０（直流電圧検出器６０－１、６０－２）、及び、直流電流検出器７０（直流電流検出器７０－１～７０－４）が設けられている。電力変換器３－２、３－３に係る部分についても同様である。以下、図２に示すように、直流電圧検出器６０及び直流電流検出器７０を備える直流系統４を直流系統４－１とも称する場合がある。

【0024】

図２に示すように、直流電圧検出器６０－１は、直流母線２０－１の直流電圧を計測する。直流電圧検出器６０－２は、直流母線２０－１の直流電圧を計測する。直流母線２０－１、２０－２は、直流電圧検出器６０－１、６０－２は、電力変換器３－１の近傍（電力変換器３－１に接続された直流送電線５０）の電圧を計測するためのものである。直流電圧検出器６０－１、６０－２は、例えば、ＶＴ（Voltage Transformer）等で構成される。

【0025】

直流電流検出器７０－１は、直流送電線５０－１に流れる直流電流を計測する。直流電流検出器７０－２は、直流送電線５０－２に流れる直流電流を計測する。直流電流検出器７０－３は、直流送電線５０－３に流れる直流電流を計測する。直流電流検出器７０－４は、直流送電線５０－４に流れる直流電流を計測する。直流電流検出器７０－１、７０－２は、電力変換器３－１の近傍（電力変換器３－１に接続された直流送電線５０）の直流電流を計測するためのものである。直流電流検出器７０－１～７０－４は、例えば、ＣＴ（Current Transformer）等で構成される。

【0026】

図２に示した直流事故検出装置１００は、直流系統４－１（具体的には、直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４）で生じた直流事故を検出（検知）して事故区間を検出（特定）する装置である。直流事故検出装置１００は、事故区間を直流系統４－１から除去（遮断）する制御も可能であってよい。

【0027】

直流事故検出装置１００（後述する直流事故検出装置２００も同様）の各構成要素は、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。

【0028】

図２に示すように、直流事故検出装置１００は、直流電圧計測部１０１と、直流電流計測部１０２と、事故発生検知部１０３と、事故区間判定部Ａ１０４と、事故区間判定部Ｂ１０５と、事故区間判定部Ｃ１０６と、遮断指令出力部１０７とを備える。

【0029】

直流電圧計測部１０１は、直流電圧検出器６０（直流電圧検出器６０－１、直流電圧検出器６０－２）から出力された夫々の直流電圧を取り込んで計測する。直流電圧計測部１０１は、計測した直流電圧値と、定常運転時の夫々の直流電圧値との差分をとり、夫々の直流電圧変化量を演算する。つまり、直流電圧計測部１０１は、正極側の直流電圧検出器６０－１から得られる直流電圧値と、正極側の定常運転時の直流電圧値とに基づいて、正極側の直流電圧変化量を演算する。また、直流電圧計測部１０１は、負極側の直流電圧検出器６０－２から得られる直流電圧値と、負極側の定常運転時の直流電圧値とに基づいて、負極側の直流電圧変化量を演算する。正極側の定常運転時の直流電圧値は、正極側の定常運転時の直流電圧を計測して保持した値であってもよいし、予め設定した値であってもよい。負極側の定常運転時の直流電圧値についても同様である。

【0030】

事故発生検知部１０３は、直流電圧計測部１０１で演算された直流電圧変化量に基づいて直流事故の発生を検知する。具体的には、事故発生検知部１０３は、直流電圧計測部１０１で演算された正極側の直流電圧変化量に基づいて正極側（直流送電線５０－１、直流送電線５０－３）における直流事故の発生を検知する。また、事故発生検知部１０３は、直流電圧計測部１０１で演算された負極側の直流電圧変化量に基づいて負極側（直流送電線５０－２、直流送電線５０－４）における直流事故の発生を検知する。

【0031】

事故区間判定部Ａ１０４は、事故発生を検知してから一定時間後の直流電圧変化量（正極側の直流電圧変化量、負極側の直流電圧変化量）に基づいて、当該直流事故が、注目する区間（自系統の区間）内、すなわち当該直流事故検出装置１００が適用された当該電力変換器３－１に接続された直流送電線５０内（具体的には、直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したか否かを判定する。

【0032】

なお、直流電圧計測部１０１によって演算される直流電圧変化量は、上述したように、正極側の直流電圧変化量と負極側の直流電圧変化量とがあるが、事故発生検知部１０３による事故発生の検知には、直流電圧変化量が大きい一方側を用い、他方側を用いなくてもよい。例えば、正極側の直流電圧変化量＞負極側の直流電圧変化量であった場合には、事故発生検知部１０３は、正極側の直流電圧変化量に基づいて正極側（直流送電線５０－１、直流送電線５０－３）における直流事故の発生を検知し、負極側の直流電圧変化量に基づいて負極側（直流送電線５０－２、直流送電線５０－４）における直流事故の発生を検知しなくてもよい。事故区間判定部Ａ１０４による事故区間の判定についても同様である。

【0033】

また、上記では、直流電圧計測部１０１が直流電圧変化量を演算する例を説明したが、直流電圧計測部１０１に代えて、事故発生検知部１０３が直流電圧変化量を演算してもよいし、事故区間判定部Ａ１０４が直流電圧変化量を演算してもよい。

【0034】

直流電流計測部１０２は、直流電流検出器７０（直流電流検出器７０－１～７０－４）から出力された直流電流を取り込んで計測する。直流電流計測部１０２は、計測した直流電流値を時間微分し、直流電流変化率を演算する。

【0035】

事故区間判定部Ｂ１０５は、事故発生を検知してから一定時間後の直流電流変化率の極性に基づいて、当該直流事故が、注目する区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したか否かを判定する。

【0036】

なお、上記では、直流電流計測部１０２が直流電流変化率を演算する例を説明したが、直流電流計測部１０２に代えて、事故区間判定部Ｂ１０５が直流電流変化率を演算してもよい。

【0037】

また、直流事故検出装置１００における各演算（直流電圧変化量の演算、直流電流変化率の演算）を行う前後に、移動平均やフィルタ適応等のノイズ除去を目的とした処理を行ってもよい。

【0038】

事故区間判定部Ｃ１０６は、事故区間判定部Ａ１０４が判定した事故区間と、事故区間判定部Ｂ１０５が判定した事故区間とに基づいて、当該直流事故が、注目する区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したか否かを判定する。換言すれば、事故区間判定部Ｃ１０６は、当該直流事故検出装置１００として、最終的に、事故区間を検出する。具体的には、事故区間判定部Ｃ１０６は、事故区間判定部Ａ１０４が判定した事故区間と、事故区間判定部Ｂ１０５が判定した事故区間の論理積をとり、当該直流事故が、注目する区間内において発生したか否かを判定する。

【0039】

遮断指令出力部１０７は、事故区間判定部Ｃ１０６が判定（検出）した事故区間を直流系統４－１から除去するために、直流遮断器４０に対して遮断指令を出力する。

【0040】

続いて、地絡事故発生時の直流事故検出装置１００の動作について説明する。なお、地絡事故は、図２に示すように、定常運転時に正極性の直流電圧が印加されている直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部で発生したものとする。

【0041】

定常運転時には、直流電圧、直流電流ともほぼ定格値で変化しない。一方、事故発生時には、地絡点（直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部）の直流電圧は低下し、電力変換器３－１及び電力変換器３－２から地絡点に向かう短絡電流が流れる。

【0042】

図３は、事故発生前後における直流電圧による事故区間の判定について説明する図である。図３の上図は、事故発生前後における直流電圧変化量について説明する図である。具体的には、図３の上図は、直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部における地絡事故の発生前後における、電力変換器３－１側の直流電圧変化量（電力変換器３－１側において計測される直流電圧値に基づく直流電圧変化量）、電力変換器３－２側の直流電圧変化量（電力変換器３－２側において計測される直流電圧値に基づく直流電圧変化量）、電力変換器３－３側の直流電圧変化量（電力変換器３－３側において計測される直流電圧値に基づく直流電圧変化量）を示している。

【0043】

図３の上図の横軸は時間である。具体的には、横軸の時間は、事故発生の０.２ｍｓ前～事故発生の２ｍｓ後を示している。図３の上図の縦軸は、直流電圧計測部１０１によって演算される直流電圧変化量（pu）を示している。つまり、図３の上図の縦軸は、定常運転時（定格電圧）を１とした定常運転時に対する直流電圧の計測値を示している。

【0044】

図３の上図において、実線ａは、電力変換器３－１側の直流電圧変化量である。短破線ｂは、電力変換器３－２側の直流電圧変化量である。長破線ｃは、電力変換器３－３側の直流電圧変化量である。

【0045】

電力変換器３－１側の直流電圧は、上述した、電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置１００によって計測される。つまり、図２に示すように、直流事故検出装置１００の直流電圧計測部１０１が、直流電圧検出器６０（直流電圧検出器６０－１、直流電圧検出器６０－２）から出力された各直流電圧を取り込んで電力変換器３－１側の直流電圧を計測する。従って、電力変換器３－１側の直流電圧変化量は、正極側の直流電圧変化量（正極側である直流電圧検出器６０－１から出力された直流電圧を取り込んで計測される直流電圧値による直流電圧変化量）と、負極側の直流電圧変化量（負極側である直流電圧検出器６０－２から出力された直流電圧を取り込んで計測される直流電圧値による直流電圧変化量）とがある。図３の上図では、電力変換器３－１側の直流電圧変化量として、電力変換器３－１側の正極側の直流電圧変化量と、電力変換器３－１側の負極側の直流電圧変化量とのうち、直流電圧変化量が大きい方を示している。電力変換器３－２側の直流電圧変化量、電力変換器３－３側の直流電圧変化量についても同様である。

【0046】

実線ａにて示すように、電力変換器３－１側の直流電圧変化量は、時点Ｔ０（本例では、略事故発生時）に、予め定めた閾値ｖｔｈ１を超過する。直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過した時点Ｔ０（後述するが事故発生の検知時点）から予め定めた時間ｔ２が経過した時点Ｔ１における電力変換器３－１側の直流電圧変化量ｄｖ２ａは、予め定めた閾値ｖｔｈ２を超過している。なお、当然ではあるが、閾値ｖｔｈ１＜閾値ｖｔｈ２である。

【0047】

時間ｔ２は、直流電圧計測部１０１のサンプリング時間や事故区間判定部Ａ１０４の演算時間に依存するが、事故区間を検出する迄に要する時間に影響するため、可能な限り短い時間であることが望ましい。

【0048】

閾値ｖｔｈ２は、例えば、事故点の位置、直流系統４－１の定格電圧、リアクトル３０のインダクタンス値、直流送電線５０の種類、直流送電線５０の長さといったパラメータによって決定する。また、閾値ｖｔｈ２は、上記パラメータによる直流電圧変化量への影響を考慮して、事故区間外の直流電圧変化量の最大値＜閾値ｖｔｈ２＜事故区間内の直流電圧変化量の最小値とする。

【0049】

短破線ｂにて示すように、電力変換器３－２側の直流電圧変化量は、時点Ｔ２に、閾値ｖｔｈ１を超過する。また、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過した時点Ｔ２（後述するが事故発生の検知時点）から時間ｔ２が経過した時点Ｔ３における電力変換器３－２側の直流電圧変化量ｄｖ２ｂは、閾値ｖｔｈ２を超過している。

【0050】

長破線ｃにて示すように、電力変換器３－３側の直流電圧変化量は、時点Ｔ４に、閾値ｖｔｈ１を超過する。また、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過した時点Ｔ４（後述するが事故発生の検知時点）から時間ｔ２が経過した時点Ｔ５における電力変換器３－３側の直流電圧変化量ｄｖ２ｃは、閾値ｖｔｈ２を超過していない。

【0051】

以上のように、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過した時点（事故発生の検知時点）から時間ｔ２が経過した時点の直流電圧変化量は、事故区間内である電力変換器３－１及び電力変換器３－２では閾値ｖｔｈ２よりも大きく、事故区間外である電力変換器３－３では閾値ｖｔｈ２よりも小さい。これは、事故区間内における電圧計測点（直流電圧検出器６０）と事故点との間に存在するリアクトル３０の数に比べ、事故区間内における電圧計測点と事故点との間に存在するリアクトル３０の数の方が多いためである。

【0052】

実線ａにて示した電力変換器３－１側の直流電圧変化量を参照しつつ、電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置１００の動作について説明する。事故発生検知部１０３は、時点Ｔ０に、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過したため、直流事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ０は、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ１０４は、時点Ｔ１（事故発生の検知時点Ｔ０から時間ｔ２が経過した時点）に、直流電圧変化量ｄｖ２ａが閾値ｖｔｈ２を超過しているため、当該直流事故は、注目する区間内（当該電力変換器３－１に接続された直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したと判定する。

【0053】

短破線ｂにて示した電力変換器３－２側の直流電圧変化量を参照しつつ、電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置（非図示）の動作について説明する。事故発生検知部（直流事故検出装置１００の事故発生検知部１０３に相当）は、時点Ｔ２に、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過したため、直流事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ２は、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ（直流事故検出装置１００の事故区間判定部Ａ１０４に相当）は、時点Ｔ３（事故発生の検知時点Ｔ２から時間ｔ２が経過した時点）に、直流電圧変化量ｄｖ２ｂが閾値ｖｔｈ２を超過しているため、当該直流事故は、注目する区間内（当該電力変換器３－２に接続された直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生したと判定する。

【0054】

長破線ｃにて示した電力変換器３－３側の直流電圧変化量を参照しつつ、電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置（非図示）の動作について説明する。事故発生検知部（直流事故検出装置１００の事故発生検知部１０３に相当）は、時点Ｔ４に、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過したため、直流事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ４は、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ（直流事故検出装置１００の事故区間判定部Ａ１０４に相当）は、時点Ｔ５（事故発生の検知時点Ｔ４から時間ｔ２が経過した時点）に、直流電圧変化量ｄｖ２ｃが閾値ｖｔｈ２を超過していないため、当該直流事故は、注目する区間内（当該電力変換器３－３に接続された直流送電線５０－３、直流送電線５０－４、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生していないと判定する。

【0055】

図３の下図は、事故発生前後における直流電圧による事故区間の判定結果を説明する図である。図３の下図において、実線ａは、電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置１００における事故区間の判定結果を示している。短破線ｂは、電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置（非図示）における事故区間の判定結果を示している。長破線ｃは、電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置（非図示）における事故区間の判定結果を示している。

【0056】

電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置１００は、図３の下図に示すように、Ｔ１において、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したと判定する。電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置は、図３の下図に示すように、Ｔ３において、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生したと判定する。電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置は、図３の下図に示すように、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－３、直流送電線５０－４、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれに）おいて発生していないと判定する。つまり、夫々の電力変換器３に適用された直流事故検出装置は、直流事故の検知時点から時間ｔ２が経過した時点の直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過する場合に、当該直流事故が自系統の区間内で発生したと判定する。

【0057】

図４は、事故発生前後における直流電流による事故区間の判定について説明する図である。図４の上図は、事故発生前後における直流電流変化率について説明する図である。具体的には、図４の上図は、電力変換器３－１に接続される直流送電線５０（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４）における直流電流変化率を示している。

【0058】

図４の上図の横軸は時間である。具体的には、横軸の時間は、事故発生の０.２ｍｓ前～事故発生の２ｍｓ後を示している。図４の上図の縦軸は、直流電流計測部１０２によって演算される直流電流変化率を示している。

【0059】

図４の上図において、実線ｄは、直流送電線５０－１の直流電流（直流電流計測部１０２が直流電流検出器７０－１から出力された直流電流を取り込んで計測した直流電流）である。短破線ｅは、直流送電線５０－３の直流電流（直流電流計測部１０２が直流電流検出器７０－３から出力された直流電流を取り込んで計測した直流電流）である。長破線ｆは、直流送電線５０－２の直流電流（直流電流計測部１０２が直流電流検出器７０－２から出力された直流電流を取り込んで計測した直流電流）である。一点鎖線ｇは、直流送電線５０－４の直流電流（直流電流計測部１０２が直流電流検出器７０－４から出力された直流電流を取り込んで計測した直流電流）である。

【0060】

上述した通り、地絡事故は、定常運転時に正極性の直流電圧が印加されている直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部で発生したため、電力変換器３－１及び電力変換器３－２から地絡点に向かう短絡電流が流れる。従って、図４の上図に示すように、直流送電線５０－１の直流電流は正方向に流れ、直流送電線５０－２～直流送電線５０－４の直流電流は負方向に流れる。つまり、直流電流は、事故区間内では正方向に流れ、事故区間外では負方向に流れる。換言すれば、事故区間内の直流電流変化率の極性と、事故区間外の直流電流変化率の極性とは異なる。

【0061】

このことから、事故区間判定部Ｂ１０５は、定格電流から値が変化した時点Ｔ６（本例では、略事故発生時）から予め定めた時間ｔ３が経過した時点Ｔ７における直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０を事故区間と判定する。

【0062】

時間ｔ３は、直流電流計測部１０２のサンプリング時間や事故区間判定部Ｂ１０５の演算時間に依存するが、事故区間を検出する迄に要する時間に影響するため、可能な限り短いことが望ましい。

【0063】

図４の下図は、事故発生前後における直流電流による事故区間の判定結果を説明する図である。図４の下図において、実線ｄは、直流送電線５０－１に対する事故区間の判定結果を示している。破線ｉは、直流送電線５０－１以外（直流送電線５０－２～直流送電線５０－４）に対する事故区間の判定結果を示している。

【0064】

図４の下図に示すように、事故区間判定部Ｂ１０５は、時点Ｔ７において、他（直流送電線５０－２～直流送電線５０－４）と直流電流変化率の極性が１つだけ異なる直流送電線５０－１を事故区間と判定する。

【0065】

図５は、第１の実施形態の直流事故検出装置１００が行う処理の流れを示すフローチャートである。直流事故検出装置１００は、図５に示したフローチャートの処理を、稼働中である間、繰り返し実行する。

【0066】

事故発生検知部１０３は、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過したか否かを判定する（ステップＳ１０）。すなわち、事故発生検知部１０３は、事故が発生したか否かを判定する。事故発生検知部１０３により直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過していないと判定された場合、本フローチャートの処理が終了される。

【0067】

事故発生検知部１０３により直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過していると判定された場合、事故区間判定部Ａ１０４は、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、事故区間判定部Ａ１０４は、事故発生を検知してから予め定めた時間ｔ２が経過した時点Ｔ１における直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過したか否かを判定する。

【0068】

また、事故発生検知部１０３により直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ１を超過していると判定された場合、事故区間判定部Ｂ１０５は、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、事故区間判定部Ｂ１０５は、定格電流から値が変化した時点Ｔ６から予め定めた時間ｔ３が経過した時点Ｔ７における直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在するか否かを判定する。

【0069】

事故区間判定部Ａ１０４により直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過していないと判定された場合、又は、事故区間判定部Ｂ１０５により直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在しないと判定された場合、直流事故は当該区間外で発生したと判定され（ステップＳ１３）、本フローチャートの処理が終了される。つまり、事故区間判定部Ａ１０４が、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過していないと判定した場合には、更に、直流事故は当該区間外で発生したと判定し、本フローチャートの処理が終了される。事故区間判定部Ｂ１０５が、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在しないと判定した場合には、更に、直流事故は当該区間外で発生したと判定し、本フローチャートの処理が終了される。

【0070】

事故区間判定部Ａ１０４により直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過していると判定され、かつ、事故区間判定部Ｂ１０５により直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在すると判定された場合、事故区間判定部Ｃ１０６は、両判定結果の論理積により当該区間内における事故区間を判定する（ステップＳ１４）。具体的には、事故区間判定部Ｃ１０６は、直流電圧変化量が閾値ｖｔｈ２を超過したとして事故区間判定部Ａ１０４が判定した区間（直流送電線５０）であって、かつ、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なるものとして事故区間判定部Ｂ１０５が判定した区間（直流送電線５０）を、事故区間として判定する。そして、ステップＳ１５に進む。

【0071】

遮断指令出力部１０７は、事故区間判定部Ｃ１０６により判定された事故区間を直流系統４－１から除去するために、直流遮断器４０に対して遮断指令を出力する（ステップＳ１５）。そして、本フローチャートの処理が終了される。

【0072】

以上、第１の実施形態の直流事故検出装置１００について説明した。第１の実施形態の直流事故検出装置１００によれば、多端子直流送電システム４において、１つの端子側（電力変換器３側。直流事故検出装置１００単体）のみで、事故区間を検出することができる。つまり、各端子間（電力変換器３間）での情報通信に要していた時間が削減され、短い時間で事故区間を検出することができる。更に、２つの異なる事故区間の判定方法の論理積によって事故区間を検出するため、１つの判定方法によって検出する場合に比べ、誤動作の確率を低減させ、高い信頼性で、直流事故や事故区間を検出することができる。

【0073】

なお、上記では、直流事故検出装置１００は、直流電圧変化量に基づいて事故の発生を検知すると説明したが、直流電流変化率に基づいて事故の発生を検知してもよい。つまり、事故発生検知部１０３は、後述する直流事故検出装置２００の事故発生検知部２０３と同様、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過した場合に事故の発生を検知してもよい。

【0074】

また、上記では、直流事故検出装置１００が事故区間を直流系統４－１から除去する制御を行うと説明したが、直流事故検出装置１００とは別の装置（別体）が事故区間を直流系統４－１から除去する制御を行ってもよい。つまり、直流事故検出装置１００に代えて、別の装置が、遮断指令出力部１０７を備えてもよい。別の装置が遮断指令出力部１０７を備える場合、直流事故検出装置１００は、遮断指令出力部１０７を備える別の装置に、事故区間判定部Ｃ１０６による判定結果を出力する。

【0075】

なお、直流電圧計測部１０１が演算する直流電圧変化量は、電力変化を示す指標値（第１指標値、第２指標値）の一例である。直流電流計測部１０２が演算する直流電流変化率は、電力変化を示す指標値（第１指標値）の一例である。時間ｔ２は、第１の所定の時間の一例である。時間ｔ３は、第２の所定の時間の一例である。閾値ｖｔｈ１は、第１閾値の一例である。閾値ｖｔｈ２は、第２閾値の一例である。

【0076】

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る直流事故検出装置２００について説明する。図６は、第２の実施形態に係る直流事故検出装置２００について説明する図である。具体的には、図６は、図１に示した直流系統４の一部の構成図、及び、直流事故検出装置２００の構成図等を表している。図６では、図１に示した電力変換器３－１～３－３のうち電力変換器３－１に適用される例を示したが、電力変換器３－２、３－３にも同様に、直流事故検出装置２００を適用する。

【0077】

直流系統４への直流事故検出装置２００の適用に際し、直流系統４に直流電流検出器が設けられる。電力変換器３－１に係る部分では、図６に示すように、直流電流検出器７０（直流電流検出器７０－１～７０－４）が設けられている。電力変換器３－２、３－３に係る部分についても同様である。以下、図６に示すように、直流電流検出器７０を備える直流系統４を直流系統４－２とも称する場合がある。

【0078】

直流電流検出器７０は、図２に示した直流系統４－１における直流電流検出器７０と同様、直流送電線５０に流れる直流電流を計測する。つまり、図２に示した第１の実施形態の直流事故検出装置１００を適用した直流系統４－１と、図６に示した第２の実施形態の直流事故検出装置２００を適用した直流系統４－２とは、直流系統４－１が直流電圧検出器６０を設けているのに対し、直流系統４－２は直流電圧検出器６０を設けていない点が異なる。

【0079】

図６に示した直流事故検出装置２００は、直流系統４－２（具体的には、直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４）で生じた直流事故を検出（検知）して事故区間を検出（特定）する装置である。直流事故検出装置２００は、事故区間を直流系統４－２から除去する制御も可能であってもよい。直流事故検出装置２００が検出する事故は、第１の実施形態の直流事故検出装置１００と同様、直流送電線５０を流れる電流が急激に変化する事故、例えば、落雷により発生する地絡事故である。

【0080】

以下の説明では、第２の実施形態の直流事故検出装置２００について、第１の実施形態の直流事故検出装置１００と相違する構成についてのみ説明し、第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

【0081】

図６に示すように、直流事故検出装置２００は、直流電流計測部１０２と、事故発生検知部２０３と、事故区間判定部Ａ２０４と、事故区間判定部Ｂ１０５と、事故区間判定部Ｃ１０６と、遮断指令出力部１０７とを備える。

【0082】

事故発生検知部２０３は、直流電流計測部１０２で演算された直流電流変化率に基づいて事故の発生を検知する。具体的には、事故発生検知部２０３は、直流電流計測部１０２で演算された直流電流変化率に基づいて直流送電線５０－１～直流送電線５０－４内における事故の発生を検知する。

【0083】

事故区間判定部Ａ２０４は、事故発生を検知してから一定時間後の直流電流変化率に基づいて、当該直流事故が、注目する区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したか否かを判定する。

【0084】

なお、直流電流計測部１０２に代えて、事故発生検知部２０３が直流電流変化率を演算してもよい。また、直流電流計測部１０２に代えて、事故区間検知部Ａ２０４及び事故区間判定部Ｂ１０５が直流電流変化率を演算してもよい。また、直流事故検出装置２００における各演算（直流電流変化率の演算）を行う前後に、移動平均やフィルタ適応等のノイズ除去を目的とした処理を行ってもよい。

【0085】

続いて、地絡事故発生時の直流事故検出装置２００の動作について説明する。なお、地絡事故は、第１の実施形態の場合と同様、定常運転時に正極性の直流電圧が印加されている直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部で発生したものとする。

【0086】

図７は、事故発生前後における直流電流による事故区間の判定について説明する図である。図７の上図は、事故発生前後における直流電流変化率について説明する図である。具体的には、図７の上図は、直流送電線５０－１の電力変換器３－１側の端部における地絡事故の発生前後における、電力変換器３－１側の直流電流変化率、電力変換器３－２側の直流電流変化率、電力変換器３－３側の直流電流変化率を示している。

【0087】

図７の上図の横軸は時間である。具体的には、横軸の時間は、事故発生の０.２ｍｓ前～事故発生の２ｍｓ後を示している。図７の上図の縦軸は、直流電流計測部１０２によって演算される直流電流変化率を示している。

【0088】

図７の上図において、実線ｊは、電力変換器３－１側の直流電流変化率である。短破線ｋは、電力変換器３－２側の直流電流変化率である。長破線ｌは、電力変換器３－３側の直流電流変化率である。

【0089】

なお、電力変換器３－１側の直流電流変化率は、直流送電線５０－１の直流電流変化率と、直流送電線５０－２の直流電流変化率と、直流送電線５０－３の直流電流変化率と、直流送電線５０－４の直流電流変化率とがある。図７の上図では、電力変換器３－１側の直流電流変化率として、これらのうち、直流電流変化率が最大の１つを示している。電力変換器３－２側の直流電流変化率、電力変換器３－３側の直流電流変化率についても同様である。

【0090】

実線ｊにて示すように、電力変換器３－１側の直流電流変化率は、時点Ｔ０（本例では、略事故発生時）に、予め定めた閾値ｉｔｈ１を超過する。直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過した時点Ｔ０（後述するが事故発生の検知時点）から予め定めた時間ｔ２ａが経過した時点Ｔ１ａにおける電力変換器３－１側の直流電流変化率ｄｉ２ａは、予め定めた閾値ｉｔｈ２を超過している。なお、当然ではあるが、閾値ｉｔｈ１＜閾値ｉｔｈ２である。

【0091】

時間ｔ２ａは直流電流計測部２０２のサンプリング時間や事故区間判定部Ａ２０４の演算時間に依存するが、事故区間を検出する迄に要する時間に影響するため、可能な限り短いことが望ましい。

【0092】

閾値ｉｔｈ２は、例えば、事故点の位置、直流系統４－２の定格電圧、リアクトル３０のインダクタンス値、直流送電線５０の種類、直流送電線５０の長さといったパラメータによって決定する。また、閾値ｉｔｈ２は、上記パラメータによる直流電流変化率への影響を考慮して、事故区間外の直流電流変化率の最大値＜閾値ｉｔｈ２＜事故区間内の直流電流変化率の最小値とする。

【0093】

短破線ｋにて示すように、電力変換器３－２側の直流電流変化率は、時点Ｔ２ａに、閾値ｉｔｈ１を超過する。また、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過した時点Ｔ２ａ（後述するが事故発生の検知時点）から時間ｔ２ａが経過した時点Ｔ３ａにおける電力変換器３－２側の直流電流変化率ｄｉ２ｂは、閾値ｉｔｈ２を超過している。

【0094】

長破線ｌにて示すように、電力変換器３－３側の直流電流変化率は、時点Ｔ４ａに、閾値ｉｔｈ１を超過する。また、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過した時点Ｔ４ａ（後述するが事故発生の検知時点）から時間ｔ２ａが経過した時点Ｔ５ａにおける電力変換器３－３側の直流電流変化率ｄｉ２ｃは、閾値ｉｔｈ２を超過していない。

【0095】

以上のように、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過した時点（事故発生の検知時点）から時間ｔ２ａが経過した時点の直流電流変化率は、事故区間内である電力変換器３－１及び電力変換器３－２では閾値ｉｔｈ２よりも大きく、事故区間外である電力変換器３－３では閾値ｉｔｈ２よりも小さい。これは、事故区間内における電流計測点（直流電流検出器７０）と事故点との間に存在するリアクトル３０の数に比べ、事故区間内における電流計測点と事故点との間に存在するリアクトル３０の数の方が多いためである。

【0096】

実線ｊにて示した電力変換器３－１側の直流電流変化率を参照しつつ、電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置２００の動作について説明する。事故発生検知部２０３は、時点Ｔ０に、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過したため、事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ０は、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ２０４は、時点Ｔ１ａ（事故発生の検知時点Ｔ０から時間ｔ２ａが経過した時点）に、直流電流変化率ｄｉ２ａが閾値ｉｔｈ２を超過しているため、当該直流事故は、注目する区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したと判定する。

【0097】

短破線ｋにて示した電力変換器３－２側の直流電流変化率を参照しつつ、電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置（非図示）の動作について説明する。事故発生検知部（直流事故検出装置２００の事故発生検知部２０３に相当）は、時点Ｔ２ａに、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過したため、事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ２ａは、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ（直流事故検出装置２００の事故区間判定部Ａ２０４に相当）は、時点Ｔ３ａ（事故発生の検知時点Ｔ２ａから時間ｔ２ａが経過した時点）に、直流電流変化率ｄｉ２ｂが閾値ｉｔｈ２を超過しているため、当該直流事故は、注目する区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生したと判定する。

【0098】

長破線ｌにて示した電力変換器３－３側の直流電流変化率を参照しつつ、電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置（非図示）の動作について説明する。事故発生検知部（直流事故検出装置２００の事故発生検知部２０３に相当）は、時点Ｔ４ａに、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過したため、事故の発生を検知する。すなわち、時点Ｔ４ａは、事故発生の検知時点である。事故区間判定部Ａ（直流事故検出装置２００の事故区間判定部Ａ２０４に相当）は、時点Ｔ５ａ（事故発生の検知時点Ｔ４ａから時間ｔ２ａが経過した時点）に、直流電流変化率ｄｉ２ｃが閾値ｉｔｈ２を超過していないため、当該直流事故は、注目する区間内（直流送電線５０－３、直流送電線５０－４、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生していないと判定する。

【0099】

図７の下図は、事故発生前後における直流電流による事故区間の判定結果を説明する図である。図７の下図において、実線ｊは、電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置２００における事故区間の判定結果を示している。短破線ｋは、電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置（非図示）における事故区間の判定結果を示している。長破線ｌは、電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置（非図示）における事故区間の判定結果を示している。

【0100】

電力変換器３－１に適用された直流事故検出装置２００は、図７の下図に示すように、Ｔ１ａにおいて、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－３、直流送電線５０－４のいずれか）において発生したと判定する。電力変換器３－２に適用された直流事故検出装置は、図７の下図に示すように、Ｔ３ａにおいて、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－１、直流送電線５０－２、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれか）において発生したと判定する。
電力変換器３－３に適用された直流事故検出装置は、図７の下図に示すように、直流事故が自系統の区間内（直流送電線５０－３、直流送電線５０－４、直流送電線５０－５、直流送電線５０－６のいずれに）おいて発生していないと判定する。つまり、夫々の電力変換器３に適用された直流事故検出装置は、直流事故の検知時点から時間ｔ２ａが経過した時点の直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過する場合に、当該直流事故が自系統の区間内で発生したと判定する。

【0101】

図８は、第２の実施形態の直流事故検出装置２００が行う処理の流れを示すフローチャートである。直流事故検出装置２００は、図８に示したフローチャートの処理を、稼働中である間、繰り返し実行する。

【0102】

事故発生検知部２０３は、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過したか否かを判定する（ステップＳ２０）。すなわち、事故発生検知部２０３は、事故が発生したか否かを判定する。事故発生検知部２０３により直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過していないと判定された場合、本フローチャートの処理が終了される。

【0103】

事故発生検知部２０３により直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過していると判定された場合、事故区間判定部Ａ２０４は、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過したか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、事故区間判定部Ａ２０４は、事故発生を検知してから予め定めた時間ｔ２ａが経過した時点Ｔ１ａにおける直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過したか否かを判定する。

【0104】

また、事故発生検知部２０３により直流電流変化率が閾値ｉｔｈ１を超過していると判定された場合、事故区間判定部Ｂ１０５は、第１の実施形態の直流事故検出装置１００の事故区間判定部Ｂ１０５と同様、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在するか否かを判定する（ステップＳ２２）。

【0105】

事故区間判定部Ａ２０４により直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過していないと判定された場合、又は、事故区間判定部Ｂ１０５により直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在しないと判定された場合、直流事故は当該区間外で発生したと判定され（ステップＳ２３）、本フローチャートの処理が終了される。つまり、事故区間判定部Ａ２０４が、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過していないと判定した場合には、更に、直流事故は当該区間外で発生したと判定し、本フローチャートの処理が終了される。事故区間判定部Ｂ１０５が、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在しないと判定した場合には、更に、直流事故は当該区間外で発生したと判定し、本フローチャートの処理が終了される。

【0106】

事故区間判定部Ａ２０４により直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過していると判定され、かつ、事故区間判定部Ｂ１０５により直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なる直流送電線５０が存在すると判定された場合、事故区間判定部Ｃ１０６は、第１の実施形態の直流事故検出装置１００の事故区間判定部Ｃ１０６と同様、両判定結果の論理積により当該区間内における事故区間を判定する（ステップＳ２４）。具体的には、事故区間判定部Ｃ１０６は、直流電流変化率が閾値ｉｔｈ２を超過したとして事故区間判定部Ａ２０４が判定した区間（直流送電線５０）であって、かつ、直流電流変化率の極性が１つだけ他と異なるものとして事故区間判定部Ｂ１０５が判定した区間（直流送電線５０）を、事故区間として判定する。そして、ステップＳ２５に進む。

【0107】

遮断指令出力部１０７は、第１の実施形態の直流事故検出装置１００の遮断指令出力部１０７と同様、事故区間判定部Ｃ１０６により判定された事故区間を直流系統４－２から除去するために、直流遮断器４０に対して遮断指令を出力する（ステップＳ２５）。そして、本フローチャートの処理が終了される。

【0108】

以上、第２の実施形態の直流事故検出装置２００について説明した。第２の実施形態の直流事故検出装置２００によれば、第１の実施形態の直流事故検出装置１００と同様の効果を得ることができる。

【0109】

なお、上記では、直流事故検出装置２００が事故区間を直流系統４－２から除去する制御を行うと説明したが、直流事故検出装置２００とは別の装置（別体）が事故区間を直流系統４－２から除去する制御を行ってもよい。つまり、直流事故検出装置２００に代えて、別の装置が、遮断指令出力部１０７を備える構成であってもよい。当該構成の場合、直流事故検出装置２００は、遮断指令出力部１０７を備える別の装置に、事故区間判定部Ｃ１０６による判定結果を出力する。

【0110】

なお、直流電流計測部１０２が演算する直流電流変化率は、電力変化を示す指標値（第１指標値、第２指標値）の一例である。時間ｔ２ａは、第１の所定の時間の一例である。時間ｔ３ａは、第２の所定の時間の一例である。閾値ｉｔｈ１は、第１閾値の一例である。閾値ｉｔｈ２は、第２閾値の一例である。

【0111】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、三以上の電力変換器のうち着目電力変換器の近傍において発生した、着目電力変換器に接続された複数の着目直流送電線の電力変化を示す第１指標値と第１閾値との比較に基づいて直流送電システムにおける事故の発生を検知する事故発生検知部（１０３、２０３）と、事故発生検知部により事故の発生が検知されたタイミングから第１の所定の時間の経過後に、いずれかの着目直流送電線における電力変化を示す第２指標値が第２閾値を超えた場合に、第２指標値が第２閾値を超えた着目直流送電線が事故区間であると判定する第１の事故区間判定部（１０４、２０４）と、事故発生検知部による事故の発生が検知されたタイミングから第２の所定の時間の経過後の、着目電力変換器の近傍において発生した、着目直流送電線の電流変化に基づいていずれかの着目直流送電線が事故区間であると判定する第２の事故区間判定部（１０５）と、第１の事故区間判定部による判定結果と、第２の事故区間判定部による判定結果との論理積により、いずれかの着目直流送電線が事故区間であるか否かを判定する第３の事故区間判定部（１０６）と、を持つことにより、例えば、高い信頼性で、直流事故や事故区間を検出することができる。

【0112】

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。

【符号の説明】

【0113】

１…電力システム、２…交流系統、３…電力変換器、４…直流系統、２０…直流母線、３０…リアクトル、４０…直流遮断器、５０…直流送電線、６０…直流電圧検出器、７０…直流電流検出器、１００…直流事故検出装置、１０１…直流電圧計測部、１０２…直流電流計測部、１０３…事故発生検知部、１０４…事故区間判定部Ａ、１０５…事故区間判定部Ｂ、１０６…事故区間判定部Ｃ、１０７…遮断指令出力部、２００…直流事故検出装置、２０３…事故発生検知部、２０４…事故区間判定部Ａ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】