特許 7446973 直流電流遮断装置

(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】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】直流電流遮断装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/59 20060101AFI20240304BHJP

   H01H 33/00 20060101ALI20240304BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20240304BHJP

   G01R 31/327 20060101ALI20240304BHJP

【ＦＩ】

H01H33/59 D

H01H33/00 A

H01H9/54 C

H01H9/54 A

G01R31/327

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020177189

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068482

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2023-02-27

(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】児山 裕史

(72)【発明者】

【氏名】濱島 慎ノ介

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０１３６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３５８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１５２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６２７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３３／５９

Ｈ０１Ｈ ３３／００

Ｈ０１Ｈ ９／５４

Ｇ０１Ｒ ３１／３２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流送電線に設けられた機械式接点と、
前記直流送電線に並列に設けられた半導体遮断器と、
定常時には前記機械式接点を通る経路に流れる電流を、電流遮断時に前記半導体遮断器を通る経路に転流させる転流回路と、
前記転流回路を通る経路に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記機械式接点、前記半導体遮断器、および前記転流回路を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記定常時の任意のタイミングで、前記転流回路を所定時間だけ動作させた後停止させ、
前記所定時間内に前記転流回路に流れる電流の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する、
直流電流遮断装置。

【請求項2】

前記転流回路は、前記半導体遮断器に直列に接続され、
前記半導体遮断器における前記転流回路と逆側の第１端は、前記機械式接点の第１極側に接続され、
前記転流回路における前記半導体遮断器と接続された第１端とは逆側の第２端は、前記機械式接点の第２極側に接続される、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項3】

前記機械式接点は、直列に接続された第１の機械式接点と第２の機械式接点とを含み、
前記半導体遮断器は、第１端が前記第１の機械式接点の第１極側に接続され、第２端が前記第２の機械式接点の第２極側に接続され、
前記転流回路は、第１端が前記第１の機械式接点の第２極と前記第２の機械式接点の第１極との間の箇所に接続され、第２端が前記第２の機械式接点の前記第２極側に接続される、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項4】

前記転流回路は、前記直流送電線における前記機械式接点の第２極側に直列に接続され、
前記半導体遮断器は、第１端が前記機械式接点の第１極側に接続され、第２端が前記転流回路における前記機械式接点と接続された第１端とは逆側の第２端側に接続される、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた後の前記電流検出器の検出値の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する、
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項6】

前記半導体遮断器を通る経路に流れる電流を検出する電流検出器、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた後の前記電流検出器の検出値の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する、
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項7】

前記機械式接点を通る経路に流れる電流を検出する電流検出器、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた後の前記電流検出器の検出値の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する、
請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項8】

前記転流回路は、エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積要素と、前記エネルギー蓄積要素に蓄積したエネルギーに応じた電圧を検出する電圧検出器と、を備え、
前記制御装置は、
前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた後の前記電圧検出器の検出値の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する、
請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項9】

前記制御装置は、
前記検出値の時間的な変化の度合いが、予め設定された閾値以下である場合に、前記転流回路に異常があると判定する、
請求項５から請求項８のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項10】

前記定常時の任意のタイミングは、前記直流送電線に流れる電流の電流値が、定格値よりも、前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた際に前記転流回路に流れる電流の変化量以上低いときである、
請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項11】

前記定常時の任意のタイミングは、前記直流送電線に流れる電流の電流値が、前記転流回路を前記所定時間だけ動作させた際に前記転流回路に流れる電流の変化量以上高いときである、
請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項12】

前記制御装置は、前記転流回路に異常があると判定した場合、当該直流電流遮断装置の動作を指示する上位制御装置に、前記転流回路に異常があることを通知する、
請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、直流電流遮断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、直流送電を行う直流送電システムについて検討・導入が進められている。直流送電システムは、従来の交流送電システムに比べ、長距離大電力送電に適用した場合に、低コストで設置可能であり且つ送電損失が少ない高効率システムを構築することが可能である。その一方、複数の発電端子を連系した直流送電システムにおいては系統事故の発生した個所を遮断・隔離することが難しい。直流電流では、電流がゼロを横切る点（ゼロ点）が生じないため、機械式接点では電流を容易に遮断できないためである。これを解決するため、様々な直流電流遮断装置が検討されている。

【0003】

複数の発電端子を連系した直流送電システムでは、直流送電線で事故が発生した際に、この直流送電線に属する直流電流遮断器を開極することで事故回線を切り離し、健全回線による送電を維持する。ところで、直流電流遮断装置は、平常時には直流送電線の導通状態を維持し、いずれかの直流送電線において事故が発生した場合にのみ事故回線を遮断する動作を行うため、平常時には特段の動作をすることはない。このため、仮に直流電流遮断装置の内部に故障が発生して正常な遮断動作を行うことができない状態になっていたとしても、そのことが判明するのは、事故が発生して事故回線の遮断をしなければならないときである。直流電流遮断装置において遮断動作を行わなければならないときに内部の故障が判明すると、事故回線を正常に遮断することができないだけではなく、送電停止の遅れにより事故がさらに悪化してしまったり、事故が健全回線に波及したり、事故の影響による機器の破損が起こってしまったりするなど、様々な悪影響を及ぼす可能性がある。このため、直流電流遮断装置には、自身の故障をいち早く検出することができる仕組みの構築が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１６２７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、自身の故障を早期に検出し、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる直流電流遮断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の直流電流遮断装置は、機械式接点と、半導体遮断器と、転流回路と、制御装置とを持つ。機械式接点は、直流送電線に設けられる。半導体遮断器は、前記直流送電線に並列に設けられる。転流回路は、定常時には前記機械式接点を通る経路に流れる電流を、電流遮断時に前記半導体遮断器を通る経路に転流させる。制御装置は、前記機械式接点、前記半導体遮断器、および前記転流回路を制御する。前記制御装置は、前記定常時の任意のタイミングで、前記転流回路を所定時間だけ動作させた後停止させ、前記所定時間内に前記転流回路に流れる電流の変化の度合いに基づいて、前記転流回路に異常があるか否かを判定する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図2】第１の実施形態の半導体遮断器の構成の一例を示す図。

【図3】第１の実施形態の転流回路の構成の一例を示す図。

【図4】第１の実施形態の直流電流遮断装置における定常通電時の電流の流れの一例を示す図。

【図5】第１の実施形態の直流電流遮断装置における故障判定時の電流の流れの一例を示す図。

【図6】第１の実施形態の直流電流遮断装置において流れる電流の波形の一例を示す図。

【図7】第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図8】第２の実施形態の直流電流遮断装置における定常通電時の電流の流れの一例を示す図。

【図9】第２の実施形態の直流電流遮断装置における故障判定時の電流の流れの一例を示す図。

【図10】第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【図11】第３の実施形態の転流回路の構成の一例を示す図。

【図12】第３の実施形態の直流電流遮断装置における定常通電時の電流の流れの一例を示す図。

【図13】第３の実施形態の直流電流遮断装置における故障判定時の電流の流れの一例を示す図。

【図14】第３の実施形態の直流電流遮断装置において流れる電流の波形の一例を示す図。

【図15】第４の実施形態に係る直流電流遮断装置が備える転流回路の構成の一例を示す図。

【図16】第４の実施形態の直流電流遮断装置が備える転流回路における電圧の波形の一例を示す図。

【図17】第５の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の直流電流遮断装置を、図面を参照して説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１には、直流送電線ＬＮの中間の位置に構成する直流電流遮断装置１の一例を示している。図１に示した直流電流遮断装置１では、例えば、左側に送電設備が存在し、右側に需要家が存在する。この場合、通常であれば、左側から右側に直流電流が流れる。直流電流遮断装置１は、例えば、機械式接点１０と、半導体遮断器２０と、転流回路３０と、制御装置１００と、を備える。

【0010】

直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮに機械式接点１０が設けられている。直流電流遮断装置１では、半導体遮断器２０と転流回路３０とが接続された直列回路が、直流送電線ＬＮに並列に接続されている。より具体的には、直流送電線ＬＮにおける機械式接点１０の第１極ａ側に、半導体遮断器２０の第２端ｄと転流回路３０の第１端ｅとが接続された直列回路における半導体遮断器２０の第１端ｃが接続され、機械式接点１０の第２極ｂ側に、直列回路における転流回路３０の第２端ｆが接続されている。そして、直流電流遮断装置１では、転流回路３０の第２端ｆ側に電流検出器５１が取り付けられ、機械式接点１０の第２極ｂ側に電流検出器５２が取り付けられている。直流電流遮断装置１における通常（定常）の送電においては、機械式接点１０を通って電流が流れる。電流検出器５１と電流検出器５２は、それぞれ、直列回路と機械式接点１０の線上であれば、図１とは異なる位置に取り付けられてもよい。図１では、直流電流遮断装置１の全体を流れる電流を示すために、機械式接点１０の第２極ｂと転流回路３０の第２端ｆとが接続された交点の右側に電流検出器５３を取り付けた構成を示しているが、電流検出器５３は、直流電流遮断装置１に取り付けられなくてもよい。

【0011】

機械式接点１０は、機械接点式のスイッチである。機械式接点１０は、一つ、あるいは複数の機械接点式スイッチを備える。機械式接点１０は、機械接点式スイッチによる構成に限定されず、断路器や遮断器で構成されてもよいし、機械接点式スイッチと、断路器や遮断器とが混在した構成であってもよい。機械接点式スイッチは、制御装置１００によって開極または閉極のいずれかの状態に制御される。これらの構成により、機械式接点１０は、制御装置１００による機械接点式スイッチの開極または閉極のいずれかの状態への制御に応じて、第１極ａと第２極ｂとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。

【0012】

半導体遮断器２０は、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。図２は、第１の実施形態の半導体遮断器２０の構成の一例を示す図である。半導体遮断器２０では、例えば、互いに同じ向きで直列に接続された複数の半導体スイッチ部２０２（図２には二つの半導体スイッチ部２０２－１および２０２－２のみを示している）の直列回路と、アレスタ２０４とが並列に接続されている。半導体スイッチ部２０２のそれぞれは、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、半導体スイッチ部２０２では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが接続されている。半導体スイッチング素子のゲートは、制御装置１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、半導体スイッチ部２０２は、制御装置１００によってオンまたはオフのいずれかの状態に制御される。半導体スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。アレスタ２０４は、半導体スイッチ部２０２の直列回路が備える複数の半導体スイッチ部２０２がオフ状態に制御された場合に、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）する。この構成により、半導体遮断器２０は、制御装置１００による半導体スイッチ部２０２のオンまたはオフのいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｃと第２端ｄとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。

【0013】

転流回路３０は、機械式接点１０に流れる電流を半導体遮断器２０に移し替える（転流する）。図３は、第１の実施形態の転流回路３０の構成の一例を示す図である。図３の（ａ）および（ｂ）には、半導体素子および電圧源を互いに接続したＨブリッジ回路を備える転流回路３０の一例を示している。図３の（ａ）に示した転流回路３０ａは、例えば、四つの半導体スイッチ部３０２（半導体スイッチ部３０２－１～３０２－４）、および一つのコンデンサ３０４を互いに接続した双方向Ｈブリッジ回路で構成したものである。図３の（ｂ）に示した転流回路３０ｂは、例えば、二つの半導体スイッチ部（半導体スイッチ部３０２－１および３０２－２）、二つのダイオード（ダイオード３０６－１および３０６－２）、および一つのコンデンサ３０４を互いに接続した単方向Ｈブリッジ回路で構成したものである。転流回路３０ｂは、転流回路３０ｂにおける半導体スイッチ部３０２－３をダイオード３０６－１に代え、半導体スイッチ部３０２－４をダイオード３０６－２に代えた構成である。

【0014】

半導体スイッチ部３０２は、半導体遮断器２０が備える半導体スイッチ部２０２と同様に、例えば、互いに並列に接続された半導体スイッチング素子とダイオードとを備える。より具体的には、半導体スイッチ部３０２では、ダイオードのカソードと半導体スイッチング素子のコレクタとが互いに接続され、ダイオードのアノードと半導体スイッチング素子のエミッタとが接続されている。半導体スイッチング素子のゲートは、制御装置１００によって制御（制御電圧が印加）される。つまり、半導体スイッチ部３０２は、半導体遮断器２０が備える半導体スイッチ部２０２と同様に、制御装置１００によってオンまたはオフのいずれかの状態に制御される。半導体スイッチング素子は、半導体遮断器２０が備える半導体スイッチ部２０２の半導体スイッチング素子と同様に、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子である。ただし、半導体スイッチ部３０２が備える半導体スイッチング素子は、半導体遮断器２０が備える半導体スイッチ部２０２の半導体スイッチング素子よりも耐圧が低いものであってもよい。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されず、自己消弧を実現可能な半導体スイッチング素子であれば、いかなるスイッチング素子であってもよい。この構成により、転流回路３０は、制御装置１００による半導体スイッチ部３０２のオンまたはオフのいずれかの状態への制御に応じて、機械式接点１０に流れる電流を半導体遮断器２０に移し替える（転流する）。コンデンサ３０４は、特許請求の範囲における「エネルギー蓄積要素」の一例である。転流回路３０には、図３に示した転流回路３０ａまたは転流回路３０ｂのいずれかの構成が適用される。

【0015】

電流検出器５１、電流検出器５２、および電流検出器５３のそれぞれは、取り付けられた経路における電流を検出する。電流検出器５１、電流検出器５２、および電流検出器５３のそれぞれは、検出した電流の検出値（電流値）を表す情報を、制御装置１００に出力する。より具体的には、電流検出器５１は、検出した検出電流Ｉ５１の電流値の情報を制御装置１００に出力し、電流検出器５２は、検出した検出電流Ｉ５２の電流値の情報を制御装置１００に出力し、電流検出器５３は、検出した検出電流Ｉ５３の電流値の情報を制御装置１００に出力する。

【0016】

制御装置１００は、機械式接点１０、半導体遮断器２０、および転流回路３０を制御することにより、直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断および導通を制御する。制御装置１００は、定常の送電状態のときに、電流検出器５１または電流検出器５２により出力された電流値の情報に基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０の異常（故障）を検出する。制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出した場合、このことを表す故障信号Ｓｆを出力して、上位の制御装置（上位制御装置）に通知する。上位制御装置は、例えば、直流電流遮断装置１を備える直流送電システムにおいて、直流送電線ＬＮを遮断させるための指示や、直流送電システムを保護停止させるための指示などを直流電流遮断装置１に出すことによって、直流電流遮断装置１の動作を指示する管理装置である。

【0017】

制御装置１００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以下の機能を実現するものである。制御装置１００の機能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。制御装置１００の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め制御装置１００が備える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、記憶媒体が制御装置１００が備えるドライブ装置に装着されることで制御装置１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。

【0018】

このような構成によって、直流電流遮断装置１では、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断する。さらに直流電流遮断装置１では、直流電流遮断装置１自身が備える転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を早期に検出し、故障を検出した場合には、故障を検出したことを表す故障信号Ｓｆを出力して、上位制御装置に通知する。これにより、直流電流遮断装置１を備える直流送電システムでは、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置１や直流送電システムを保護停止させるための指示を、直流電流遮断装置１に出すことができる。

【0019】

直流電流遮断装置１の構成は、図１～３に示した構成に限定されない。例えば、直流送電線ＬＮに補助断路器が接続されている構成にしてもよいし、さらに、事故が発生した場合における電流の変化を抑制するための直流リアクトルがそれぞれの直流送電線ＬＮの線路中に接続されている構成にしてもよい。

【0020】

［直流電流遮断装置１における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮによって送電をしている定常の送電状態のとき、機械式接点１０は閉極状態であり、半導体遮断器２０および転流回路３０はオフ状態である。この場合、直流電流遮断装置１では、図４に示したように、直流送電線ＬＮの左側から右側に送電線電流Ｉｄｃを流している。送電線電流Ｉｄｃは、直流電流遮断装置１の全体を流れる電流であり、電流検出器５３によって検出される検出電流Ｉ５３である。ここで、例えば、直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合、制御装置１００は、以下のような手順で直流送電線ＬＮを遮断させる。

【0021】

直流送電線ＬＮに事故が発生すると、まず、制御装置１００は、機械式接点１０を開極させる。ここで機械式接点１０を開極した状態にさせただけでは、機械式接点１０の接点間にはアークが生じるため、直流送電線ＬＮを電気的に遮断させた状態にはならない。このため、制御装置１００は、転流回路３０をオン状態にさせ、さらに半導体遮断器２０をオン状態にさせる。すると、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電荷が放電されて、機械式接点１０に逆向きの電流が流れ、直流送電線ＬＮの電流は、転流回路３０から半導体遮断器２０に転流するようになる。これにより、機械式接点１０には電流ゼロ点が発生して、これ以上の電流が流れなくなる。機械式接点１０を開極させるタイミングは、電流ゼロ点が発生した後のタイミングであってもよい。その後、制御装置１００は、半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。これにより、直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のサージエネルギーが、半導体遮断器２０が備えるアレスタ２０４によって消費される。つまり、直流電流遮断装置１では、直流送電線ＬＮの電流が遮断される。このような手順によって、制御装置１００に制御された直流電流遮断装置１は、事故が発生した直流送電線ＬＮを電気的に遮断する。

【0022】

［直流電流遮断装置１において故障を検出する動作］
次に、直流電流遮断装置１において制御装置１００が、転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する動作の一例について説明する。図５は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１における故障判定時の電流の流れの一例を示す図である。図６は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１において流れる電流の波形の一例を示す図である。以下の説明においては、図４～６を適宜参照して、直流電流遮断装置１において転流回路３０の故障を検出する動作を説明する。

【0023】

直流電流遮断装置１では、制御装置１００が、定常の送電状態のときに短い所定時間（短時間）だけ、それぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより転流回路３０の故障を検出する。このとき、直流電流遮断装置１では、図５に示すように、半導体遮断器２０および転流回路３０を通る転流電流Ｉｃが流れる。転流電流Ｉｃは電流検出器５１によって検出される検出電流Ｉ５１である。制御装置１００は、転流電流Ｉｃの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０の故障を検出（判定）する。制御装置１００がそれぞれの構成要素を制御する所定の短時間は、直流電流遮断装置１における定常の送電状態に影響を及ぼさずに転流電流Ｉｃの電流値の時間的な変化の度合いを判定することができる時間である。所定の短時間は、例えば、転流回路３０や半導体遮断器２０の構成や仕様に基づいて予め定めてもよい。

【0024】

直流電流遮断装置１において故障を検出する動作を開始するときの初期状態は、定常の送電状態であるため、図４に示したように直流送電線ＬＮに送電線電流Ｉｄｃが流れている状態である。直流電流遮断装置１では、制御装置１００が、任意のタイミングで故障を検出する動作を開始する。任意のタイミングは、例えば、直流送電線ＬＮに流れる送電線電流Ｉｄｃの電流値と、故障を検出するために転流回路３０を所定の短時間だけ動作させた場合に想定される転流回路３０に流れる電流の変化量とに基づいて、直流電流遮断装置１における定格値を超えることがないタイミングである。想定される転流回路３０の電流の変化量は、転流回路３０が故障しているか否かを判定するために予め定められた電流値の閾値である。電流値の閾値は、例えば、転流回路３０のエネルギーポテンシャルや、半導体遮断器２０および転流回路３０を通る直流送電線ＬＮと並列の線路のインピーダンスなどに基づいて、定常の送電状態のときの電流値から事前に算出して設定される。想定される転流回路３０の電流の変化量（閾値の電流値）を「電流閾値Ｉａ」とした場合、制御装置１００は、例えば、送電線電流Ｉｄｃの電流値が定格値よりも電流閾値Ｉａ以上低いとき、あるいは、送電線電流Ｉｄｃの電流値が電流閾値Ｉａ以上高いときを、任意のタイミングとする。言い換えれば、直流電流遮断装置１では、故障を検出する動作を行うときに変化するそれぞれの電流値が定格値を超えることがないように、少なくとも電流閾値Ｉａを余裕（マージン）として確保できるタイミングを、故障を検出する動作を行う任意のタイミングとする。

【0025】

制御装置１００は、定常の送電状態のときの任意のタイミングにおいて以下の手順を実行することにより、転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する。

【0026】

（手順１－１）：制御装置１００が故障を検出する動作を開始すると、まず、機械式接点１０を閉極させた状態のまま、半導体遮断器２０をオン状態にさせ、さらに転流回路３０をオン状態にさせる。これにより、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電荷が放電され、図５に示すような半導体遮断器２０および転流回路３０を通る転流電流Ｉｃが流れ始める。

【0027】

（手順１－２）：そして、制御装置１００は、電流検出器５１により出力された転流電流Ｉｃの電流値と電流閾値Ｉａとに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０の動作が異常であるか否か、つまり、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定する。制御装置１００は、転流電流Ｉｃの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定する。図６には、送電線電流Ｉｄｃの電流値が定格電流値Ｉｒａｔｅｄよりも電流閾値Ｉａ以上低いときに、時刻Ｔ１において制御装置１００が手順１－１を実行したことにより転流電流Ｉｃの電流値が上昇し始めている場合の一例を示している。図６では、所定の短時間が経過した時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１からの転流電流Ｉｃの電流値の変化度合い（より具体的には、時刻Ｔ１のときの転流電流Ｉｃの電流値との差）が、電流閾値Ｉａを超えている。この場合、制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常はない（故障していない）と判定する。制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障していないと判定したことを表す故障信号Ｓｆを出力してもよいし、出力しなくてもよい。つまり、制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障していない場合には、上位制御装置に通知してもよいし、通知しなくてもよい。例えば、今回の故障を検出する動作が予め設定された定期的なタイミングに従って行ったものである場合には、故障検出の結果を上位制御装置に通知しなくてもよいが、今回の故障を検出する動作が上位制御装置からの指示に応じて行ったものである場合には、故障検出の結果を上位制御装置に通知する。一方、時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１のときの転流電流Ｉｃの電流値との差が電流閾値Ｉａ以下である場合、制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常がある（故障している）と判定する。この場合、制御装置１００は、今回の故障を検出する動作が定期的なタイミングに従って行ったものであるか、上位制御装置からの指示に応じて行ったものであるかに関わらず、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障していると判定したことを表す故障信号Ｓｆを出力して、上位制御装置に通知する。

【0028】

制御装置１００が、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常があるか否かを判定するタイミングは、上述した所定の短時間が経過した時刻Ｔ２のタイミングに限らない。例えば、制御装置１００は、時刻Ｔ２までの間に所定の時間間隔で転流電流Ｉｃの電流値をサンプリングし、時刻Ｔ１からサンプリングした時刻までの転流電流Ｉｃの電流値の変化度合い（より具体的には、時刻Ｔ１のときの転流電流Ｉｃの電流値と、サンプリングした転流電流Ｉｃの電流値との差）に基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常があるか否かを判定してもよい。この場合、時刻Ｔ１のときの転流電流Ｉｃの電流値とサンプリングした転流電流Ｉｃの電流値との差が電流閾値Ｉａを超えた時点で、転流回路３０や半導体遮断器２０は故障していないと判定することができる。つまり、制御装置１００は、時刻Ｔ２が経過するのを待たずに、転流回路３０や半導体遮断器２０は故障していないと判定することができる。一方、時刻Ｔ２が経過したタイミングで、時刻Ｔ１のときの転流電流Ｉｃの電流値と時刻Ｔ２においてサンプリングした転流電流Ｉｃの電流値との差が電流閾値Ｉａ以下である場合には、制御装置１００は、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常がある（故障している）と判定する。

【0029】

（手順１－３）：その後（例えば、時刻Ｔ２が経過したとき、あるいは、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障していないと判定したとき）、制御装置１００は、転流回路３０をオフ状態にさせ、さらに半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。図６には、時刻Ｔ２において制御装置１００が手順１－３を実行したことにより転流電流Ｉｃの電流値が下降し始め、時刻Ｔ３において転流電流Ｉｃの電流値がゼロ、つまり、直列回路（半導体遮断器２０および転流回路３０）に転流電流Ｉｃが流れない元の状態（定常の送電状態）になった場合の一例を示している。

【0030】

このような手順によって、制御装置１００は、直流電流遮断装置１が定常の送電状態であるときに、所定の短時間だけ転流回路３０および半導体遮断器２０を動作させることにより、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する。

【0031】

図６に示したように、制御装置１００が手順１－１を実行したことにより時刻Ｔ１から転流電流Ｉｃの電流値が上昇し始めるのに伴って、電流検出器５２が検出する機械式接点１０を流れる検出電流Ｉ５２の電流値は、下降し始めている。このため、制御装置１００は、上述した転流電流Ｉｃの電流値に代えて、検出電流Ｉ５２の電流値の変化度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定してもよい。この場合、制御装置１００は、例えば、時刻Ｔ２のときに、時刻Ｔ１からの検出電流Ｉ５２の電流値の変化度合いが電流閾値Ｉａを超えていか否かによって、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常があるか否か（故障しているか否か）を判定する。例えば、制御装置１００は、時刻Ｔ２における時刻Ｔ１のときの検出電流Ｉ５２の電流値との差が、電流閾値Ｉａを超えている場合には転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常はない（故障していない）と判定し、電流閾値Ｉａ以下である場合には転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常がある（故障している）と判定する。この場合も、制御装置１００は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に所定の時間間隔で検出電流Ｉ５２の電流値をサンプリングして、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を判定してもよい。

【0032】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置１では、制御装置１００が、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する。これにより、直流電流遮断装置１では、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を早期に検出することができ、転流回路３０や半導体遮断器２０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置１や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、直流電流遮断装置１では、転流回路３０や半導体遮断器２０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。しかも、直流電流遮断装置１では、図６に示したように、直流電流遮断装置１の全体を流れる送電線電流Ｉｄｃはほとんど変化しない。これは、送電線電流Ｉｄｃは、転流電流Ｉｃと検出電流Ｉ５２との合計であり、直流送電線ＬＮにはインダクタンスがあるため送電電流Ｉｄｃは即座には変化しないためである。このため、直流電流遮断装置１では、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する動作を行っても、定常の送電状態に及ぼす影響はほとんどない。

【0033】

上記説明したように、第１の実施形態の直流電流遮断装置１によれば、直流電流遮断装置１自身の故障を早期に検出して上位制御装置に通知することにより、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる。

【0034】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図７においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。直流電流遮断装置２は、例えば、機械式接点１０Ａと、機械式接点１０Ｂと、半導体遮断器２０と、転流回路３０と、制御装置１００と、を備える。直流電流遮断装置２も、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、直流送電線ＬＮの中間の位置に構成する直流電流遮断装置である。従って、直流電流遮断装置２でも、例えば、左側に送電設備が存在し、右側に需要家が存在し、通常（定常）の送電において、左側から右側に直流電流が流れる。

【0035】

直流電流遮断装置２では、直流送電線ＬＮに機械式接点１０Ａと機械式接点１０Ｂとが直列に接続されている。より具体的には、直流送電線ＬＮにおいて、機械式接点１０Ａの第２極ｂ－Ａと機械式接点１０Ｂの第１極ａ－Ｂとが接続されている。直流電流遮断装置２では、直流送電線ＬＮにおける機械式接点１０Ａの第１極ａ－Ａ側に、半導体遮断器２０の第１端ｃが接続され、機械式接点１０Ａの第２極ｂ－Ａと機械式接点１０Ｂの第１極ａ－Ｂとの間の箇所の直流送電線ＬＮに、転流回路３０の第１端ｅが接続され、機械式接点１０Ｂの第２極ｂ－Ｂ側に、半導体遮断器２０の第２端ｄと転流回路３０の第２端ｆとが接続されている。そして、直流電流遮断装置２では、転流回路３０の第２端ｆ側に電流検出器５１が取り付けられ、機械式接点１０Ａの第２極ｂ－Ａ側に電流検出器５２が取り付けられている。直流電流遮断装置２における通常（定常）の送電においては、機械式接点１０Ａおよび機械式接点１０Ｂを通って電流が流れる。電流検出器５１と電流検出器５２は、それぞれ、転流回路３０と機械式接点１０の線上であれば、図７とは異なる位置に取り付けられてもよい。図７では、直流電流遮断装置２の全体を流れる電流を示すために、機械式接点１０Ｂの第２極ｂ－Ｂと、半導体遮断器２０の第２端ｄと、転流回路３０の第２端ｆとが接続された交点の右側に電流検出器５３を取り付けた構成を示しているが、電流検出器５３は、直流電流遮断装置２に取り付けられなくてもよい。

【0036】

機械式接点１０Ａおよび機械式接点１０Ｂは、機械接点式のスイッチである。例えば、機械式接点１０Ａは断路器、機械式接点１０Ｂは遮断器であってもよい。直流電流遮断装置２においても、半導体遮断器２０の構成は図２に示した構成であり、転流回路３０には、図３に示した転流回路３０ａまたは転流回路３０ｂのいずれかの構成が適用される。機械式接点１０Ａは、特許請求の範囲における「第１の機械式接点」の一例であり、機械式接点１０Ｂは、特許請求の範囲における「第２の機械式接点」の一例である。

【0037】

直流電流遮断装置２においても、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、例えば、直流送電線ＬＮに補助断路器が接続されている構成にしてもよいし、さらに、事故が発生した場合における電流の変化を抑制するための直流リアクトルがそれぞれの直流送電線ＬＮの線路中に接続されている構成にしてもよい。

【0038】

このような構成によって、直流電流遮断装置２でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断する。さらに直流電流遮断装置２では、直流電流遮断装置２自身が備える転流回路３０の故障を早期に検出し、故障を検出した場合には、故障を検出したことを表す情報を、故障信号Ｓｆを出力することにより上位制御装置に通知する。これにより、直流電流遮断装置２を備える直流送電システムでも、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置２や直流送電システムを保護停止させるための指示を、直流電流遮断装置２に出すことができる。

【0039】

［直流電流遮断装置２における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
直流電流遮断装置２では、直流送電線ＬＮによって送電をしている定常の送電状態のとき、機械式接点１０Ａおよび機械式接点１０Ｂのそれぞれは閉極状態であり、半導体遮断器２０および転流回路３０はオフ状態である。この場合、直流電流遮断装置２では、図８に示したように、直流送電線ＬＮの左側から右側に送電線電流Ｉｄｃを流している。送電線電流Ｉｄｃは、直流電流遮断装置２の全体を流れる電流であり、電流検出器５３によって検出される検出電流Ｉ５３である。ここで、例えば、直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合、制御装置１００は、以下のような手順で直流送電線ＬＮを遮断させる。

【0040】

直流送電線ＬＮに事故が発生すると、まず、制御装置１００は、機械式接点１０Ａと機械式接点１０Ｂとのそれぞれを開極させる。ここで機械式接点１０Ａと機械式接点１０Ｂとを開極した状態にさせただけでは、機械式接点１０Ａと機械式接点１０Ｂとそれぞれの接点間にはアークが生じるため、直流送電線ＬＮを電気的に遮断させた状態にはならない。このため、制御装置１００は、最初に転流回路３０をオン状態にさせることにより、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電荷の放電によって機械式接点１０Ｂの電流を打ち消して、機械式接点１０Ｂの接点間のアークを消弧させる。その後、制御装置１００は、半導体遮断器２０をオン状態にさせ、転流回路３０をオフ状態にさせることにより、直流送電線ＬＮの電流を転流回路３０から半導体遮断器２０に転流させて、機械式接点１０Ａの接点間のアークを消弧させる。最後に、制御装置１００は、半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。これにより、直流電流遮断装置２では、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のサージエネルギーが、半導体遮断器２０が備えるアレスタ２０４によって消費され、直流送電線ＬＮの電流が遮断される。このような手順によって、制御装置１００に制御された直流電流遮断装置２は、事故が発生した直流送電線ＬＮを電気的に遮断する。

【0041】

［直流電流遮断装置２において故障を検出する動作］
次に、直流電流遮断装置２において制御装置１００が、転流回路３０の故障を検出する動作の一例について説明する。図９は、第２の実施形態の直流電流遮断装置２における故障判定時の電流の流れの一例を示す図である。直流電流遮断装置２において故障判定をする際に流れる電流の波形は、図６に示した第１の実施形態の直流電流遮断装置１において故障判定をする際に流れる電流の波形と同様である。従って、以下の説明においては、図８、図９、および図６を適宜参照して、直流電流遮断装置２において転流回路３０の故障を検出する動作を説明する。

【0042】

直流電流遮断装置２でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、制御装置１００が、定常の送電状態のときに所定の短時間だけ、それぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより転流回路３０の故障を検出する。このとき、直流電流遮断装置２では、図９に示すように、電流検出器５１が検出する転流回路３０を通る転流電流Ｉｃの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０の故障を検出（判定）する。制御装置１００がそれぞれの構成要素を制御する所定の短時間の考え方や、任意のタイミングの考え方、転流回路３０の故障を検出する際の判定のし方は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様である。従って、これらの方法に関する再度の詳細な説明は省略する。

【0043】

直流電流遮断装置２において故障を検出する動作を開始するときの初期状態は、定常の送電状態であるため、図８に示したように直流送電線ＬＮに送電線電流Ｉｄｃが流れている状態である。直流電流遮断装置２では、制御装置１００が、定常の送電状態のときの任意のタイミングにおいて以下の手順を実行することにより、転流回路３０の故障を検出する。

【0044】

（手順２－１）：制御装置１００が故障を検出する動作を開始すると、まず、機械式接点１０Ａおよび機械式接点１０Ｂを閉極させ、半導体遮断器２０をオフさせた状態のまま、転流回路３０をオン状態にさせる。これにより、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電荷が放電され、図９に示すような転流回路３０を通る転流電流Ｉｃが流れ始める。

【0045】

（手順２－２）：そして、制御装置１００は、電流検出器５１により出力された転流電流Ｉｃの電流値と電流閾値Ｉａとに基づいて、転流回路３０の動作が異常であるか否か（故障しているか否か）を判定する。つまり、直流電流遮断装置２においても、制御装置１００は、転流電流Ｉｃの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０が故障しているか否かを判定する。このとき、転流回路３０に流れる電流の波形が図６に示した電流の波形の場合、制御装置１００は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様の判定をする。そして、制御装置１００は、判定した結果を表す故障信号Ｓｆを出力して、故障検出の結果を上位制御装置に通知する。

【0046】

（手順２－３）：その後、制御装置１００は、転流回路３０をオフ状態にさせる。これにより、直流電流遮断装置２でも、転流電流Ｉｃの電流値は、元の状態（定常の送電状態）に戻る（図６参照）。

【0047】

このような手順によって、制御装置１００は、直流電流遮断装置２が定常の送電状態であるときに、所定の短時間だけ転流回路３０を動作させることにより、転流回路３０の故障を検出する。直流電流遮断装置２においても、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、電流検出器５２が検出する機械式接点１０を流れる検出電流Ｉ５２の電流値の変化度合いに基づいて、転流回路３０が故障しているか否かを判定してもよい。

【0048】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置２では、制御装置１００が、転流回路３０の故障を検出する。これにより、直流電流遮断装置２では、転流回路３０の故障を早期に検出することができ、転流回路３０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置２や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、直流電流遮断装置２では、転流回路３０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。しかも、直流電流遮断装置２でも、直流電流遮断装置２の全体を流れる送電線電流Ｉｄｃはほとんど変化しないため、転流回路３０の故障を検出する動作が定常の送電状態には影響を及ぼすことはない。さらに、直流電流遮断装置２では、転流回路３０の故障を検出するために半導体遮断器２０を動作させる必要はない。

【0049】

上記説明したように、第２の実施形態の直流電流遮断装置２によれば、直流電流遮断装置２自身の故障を早期に検出して上位制御装置に通知することにより、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる。

【0050】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１０においては、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。直流電流遮断装置３は、例えば、機械式接点１０と、半導体遮断器２０と、転流回路３０と、制御装置１００と、を備える。直流電流遮断装置３も、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、直流送電線ＬＮの中間の位置に構成する直流電流遮断装置である。従って、直流電流遮断装置３でも、例えば、左側に送電設備が存在し、右側に需要家が存在し、通常（定常）の送電において、左側から右側に直流電流が流れる。

【0051】

直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮに機械式接点１０と転流回路３０とが直列に接続されている。より具体的には、直流送電線ＬＮにおいて、機械式接点１０の第２極ｂと転流回路３０の第１端ｅとが接続されている。直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮにおける機械式接点１０の第１極ａ側に、半導体遮断器２０の第１端ｃが接続され、転流回路３０の第２端ｆ側に、半導体遮断器２０の第２端ｄが接続されている。そして、直流電流遮断装置３では、半導体遮断器２０の第２端ｄ側に電流検出器５１が取り付けられ、転流回路３０の第２端ｆ側に電流検出器５２が取り付けられている。直流電流遮断装置３における通常（定常）の送電においては、機械式接点１０および転流回路３０を通って電流が流れる。電流検出器５１と電流検出器５２は、それぞれ、半導体遮断器２０と転流回路３０の線上であれば、図１０とは異なる位置に取り付けられてもよい。図１０では、直流電流遮断装置３の全体を流れる電流を示すために、半導体遮断器２０の第２端ｄと転流回路３０の第２端ｆとが接続された交点の右側に電流検出器５３を取り付けた構成を示しているが、電流検出器５３は、直流電流遮断装置３に取り付けられなくてもよい。

【0052】

直流電流遮断装置３においても、半導体遮断器２０の構成は図２に示した構成である。直流電流遮断装置３では、転流回路３０の構成が第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２と異なる構成である。直流電流遮断装置３では、転流回路３０が、第１端ｅと第２端ｆとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する構成である。

【0053】

図１１は、第３の実施形態の転流回路３０の構成の一例を示す図である。図１１に示した転流回路３０ｃでは、互いに同じ向きで直列に接続された複数の半導体スイッチ部３０２（図１１には二つの半導体スイッチ部３０２－５および３０２－６のみを示している）の直列回路と、アレスタ３０８とが並列に接続されている。半導体スイッチ部３０２は並列接続されていてもよい。アレスタ３０８は、半導体スイッチ部３０２がオフ状態に制御された場合に、機械式接点１０と転流回路３０のインダクタンス分のエネルギーに起因して発生するサージエネルギーを消費（吸収）する。ただし、アレスタ３０８も、半導体遮断器２０が備えるアレスタ２０４よりも耐圧が低いものであってもよい。この構成により、転流回路３０は、制御装置１００による半導体スイッチ部３０２のオンまたはオフのいずれかの状態への制御に応じて、第１端ｅと第２端ｆとの間に流れる電流を許容、あるいは阻止（遮断）する。直流電流遮断装置３においては、転流回路３０として、図１１に示した転流回路３０ｃが適用される。

【0054】

直流電流遮断装置３においても、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、例えば、直流送電線ＬＮに補助断路器が接続されている構成にしてもよいし、さらに、事故が発生した場合における電流の変化を抑制するための直流リアクトルがそれぞれの直流送電線ＬＮの線路中に接続されている構成にしてもよい。

【0055】

このような構成によって、直流電流遮断装置３でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合には、事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断する。さらに直流電流遮断装置３では、直流電流遮断装置３自身が備える転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を早期に検出し、故障を検出した場合には、故障を検出したことを表す情報を、故障信号Ｓｆを出力することにより上位制御装置に通知する。これにより、直流電流遮断装置３を備える直流送電システムでも、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置３や直流送電システムを保護停止させるための指示を、直流電流遮断装置３に出すことができる。

【0056】

［直流電流遮断装置３における直流送電線ＬＮの遮断の動作］
直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮによって送電をしている定常の送電状態のとき、機械式接点１０は閉極状態であり、転流回路３０はオン状態であり、半導体遮断器２０はオフ状態である。この場合、直流電流遮断装置３では、図１２に示したように、直流送電線ＬＮの左側から右側に送電線電流Ｉｄｃを流している。送電線電流Ｉｄｃは、直流電流遮断装置３の全体を流れる電流であり、電流検出器５３によって検出される検出電流Ｉ５３である。ここで、例えば、直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合、制御装置１００は、以下のような手順で直流送電線ＬＮを遮断させる。

【0057】

直流送電線ＬＮに事故が発生すると、まず、制御装置１００は、機械式接点１０を開極させ、半導体遮断器２０をオン状態にさせる。この場合でも、機械式接点１０の接点間にはアークが生じるため、直流送電線ＬＮを電気的に遮断させた状態にはならない。このため、制御装置１００は、転流回路３０をオフ状態にさせる。これにより、直流送電線ＬＮの電流は、機械式接点１０から半導体遮断器２０に転流されて、機械式接点１０の接点間のアークは消弧される。その後、制御装置１００は、半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。これにより、直流電流遮断装置３では、直流送電線ＬＮのインダクタンス分のサージエネルギーが、半導体遮断器２０が備えるアレスタ２０４によって消費され、直流送電線ＬＮの電流が遮断される。このような手順によって、制御装置１００に制御された直流電流遮断装置３は、事故が発生した直流送電線ＬＮを電気的に遮断する。

【0058】

［直流電流遮断装置３において故障を検出する動作］
次に、直流電流遮断装置３において制御装置１００が、転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する動作の一例について説明する。図１３は、第３の実施形態の直流電流遮断装置３における故障判定時の電流の流れの一例を示す図である。図１４は、第３の実施形態の直流電流遮断装置３において流れる電流の波形の一例を示す図である。以下の説明においては、図１２～１４を適宜参照して、直流電流遮断装置３において転流回路３０の故障を検出する動作を説明する。

【0059】

直流電流遮断装置３でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、制御装置１００が、定常の送電状態のときに所定の短時間だけ、それぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する。このとき、直流電流遮断装置３では、図１３に示すように、電流検出器５１が検出する半導体遮断器２０を通る遮断器電流Ｉｓの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出（判定）する。制御装置１００がそれぞれの構成要素を制御する所定の短時間の考え方や、任意のタイミングの考え方、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する際の判定のし方は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様である。従って、これらの方法に関する再度の詳細な説明は省略する。

【0060】

直流電流遮断装置３において故障を検出する動作を開始するときの初期状態は、定常の送電状態であるため、図１２に示したように直流送電線ＬＮに送電線電流Ｉｄｃが流れている状態である。直流電流遮断装置３では、制御装置１００が、定常の送電状態のときの任意のタイミングにおいて以下の手順を実行することにより、転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する。

【0061】

（手順３－１）：制御装置１００が故障を検出する動作を開始すると、まず、機械式接点１０を閉極させた状態のまま、半導体遮断器２０をオン状態にさせ、さらに転流回路３０をオフ状態にさせる。これにより、直流送電線ＬＮの電流は半導体遮断器２０に転流されて、図１３に示すような半導体遮断器２０を通る遮断器電流Ｉｓが流れ始める。この場合でも、直流電流遮断装置３の全体を流れる送電線電流Ｉｄｃはほとんど変化しない。これは、送電線電流Ｉｄｃは、遮断器電流Ｉｓと、電流検出器５２が検出する機械式接点１０と転流回路３０とを通る検出電流Ｉ５２との合計であり、直流送電線ＬＮにはインダクタンスがあるため送電電流Ｉｄｃは即座には変化しないためである。

【0062】

（手順３－２）：そして、制御装置１００は、電流検出器５１により出力された遮断器電流Ｉｓの電流値と電流閾値Ｉａとに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０の動作が異常であるか否か（故障しているか否か）を判定する。つまり、直流電流遮断装置３において制御装置１００は、遮断器電流Ｉｓの電流値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定する。図１４には、送電線電流Ｉｄｃの電流値が定格電流値Ｉｒａｔｅｄよりも電流閾値Ｉａ以上低いときに、時刻Ｔ１において制御装置１００が手順３－１を実行したことにより遮断器電流Ｉｓの電流値が上昇し始めている場合の一例を示している。図１４では、所定の短時間が経過した時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１からの遮断器電流Ｉｓの電流値の変化度合い（より具体的には、時刻Ｔ１のときの遮断器電流Ｉｓの電流値との差）が、電流閾値Ｉａを超えている。この場合、制御装置１００は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常はない（故障していない）と判定する。一方、時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１のときの遮断器電流Ｉｓの電流値との差が電流閾値Ｉａ以下である場合、制御装置１００は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、転流回路３０や半導体遮断器２０に動作の異常がある（故障している）と判定する。そして、制御装置１００は、判定した結果を表す故障信号Ｓｆを出力して、故障検出の結果を上位制御装置に通知する。

【0063】

（手順３－３）：その後（例えば、時刻Ｔ２が経過したとき、あるいは、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障していないと判定したとき）、制御装置１００は、転流回路３０をオン状態にさせ、さらに半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。図１４には、時刻Ｔ２において制御装置１００が手順３－３を実行したことにより遮断器電流Ｉｓの電流値が下降し始め、時刻Ｔ３において遮断器電流Ｉｓの電流値がゼロ、つまり、半導体遮断器２０に遮断器電流Ｉｓが流れない元の状態（定常の送電状態）になった場合の一例を示している。

【0064】

このような手順によって、制御装置１００は、直流電流遮断装置３が定常の送電状態であるときに、所定の短時間だけ転流回路３０および半導体遮断器２０を動作させることにより、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する。直流電流遮断装置３においても、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、電流検出器５２が検出する機械式接点１０と転流回路３０とを通る検出電流Ｉ５２の電流値の変化度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定してもよい。

【0065】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置３では、制御装置１００が、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する。これにより、直流電流遮断装置３では、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を早期に検出することができ、転流回路３０や半導体遮断器２０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置３や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、直流電流遮断装置３では、転流回路３０や半導体遮断器２０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。しかも、直流電流遮断装置３でも、直流電流遮断装置３の全体を流れる送電線電流Ｉｄｃはほとんど変化しないため、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する動作が定常の送電状態には影響を及ぼすことはない。

【0066】

上記説明したように、第３の実施形態の直流電流遮断装置３によれば、直流電流遮断装置３自身の故障を早期に検出して上位制御装置に通知することにより、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる。

【0067】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第１～第３の実施形態では、制御装置１００が、直流電流遮断装置の内部の経路に取り付けられた電流検出器５１または電流検出器５２が検出した検出電流に基づいて転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出する場合について説明した。しかし、例えば、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２では、制御装置１００が故障を検出するために所定の短時間だけ転流回路３０をオン状態にさせると、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４が電荷を放電するため、コンデンサ３０４の電圧値が変化する。このことを利用して、制御装置１００は、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電圧値の時間的な変化度合いに基づいて、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出することができる。つまり、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２では、電流検出器５１や電流検出器５２が検出した検出電流の電流値の変化度合いのみではなく、転流回路３０が備えるコンデンサ３０４の電圧値の変化度合いによっても、転流回路３０や半導体遮断器２０の故障を検出することができる。

【0068】

この場合の直流電流遮断装置を、第４の実施形態の直流電流遮断装置４として説明する。図１５は、第４の実施形態に係る直流電流遮断装置４が備える転流回路３０の構成の一例を示す図である。図１５には、直流電流遮断装置４に搭載可能な、図３の（ａ）に示した転流回路３０ａに対応する構成の転流回路の一例を、転流回路３１ａとして示している。図１５においては、転流回路３０ａと共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付している。図１５に示した転流回路３１ａは、例えば、四つの半導体スイッチ部３０２（半導体スイッチ部３０２－１～３０２－４）と、コンデンサ３０４とを備え、転流回路３０ａと同様に、それぞれの構成要素を互いに接続した双方向Ｈブリッジ回路の構成である。転流回路３１ａでは、コンデンサ３０４に、電圧検出器６０が取り付けられている。

【0069】

電圧検出器６０は、取り付けられたコンデンサ３０４の両端の電圧を検出する。電圧検出器６０は、検出した電圧の検出値（電圧値）を表す情報を、制御装置１００に出力する。より具体的には、電圧検出器６０は、検出した検出電圧Ｖｃの電圧値の情報を制御装置１００に出力する。

【0070】

図１５には、図３の（ａ）に示した転流回路３０ａに対応する転流回路３１ａの構成を示しているが、コンデンサ３０４の両端の電圧を検出する電圧検出器６０は、図３の（ｂ）に示した転流回路３０ｂに備えることもできる。この場合の転流回路（例えば、転流回路３１ｂ）の構成は、上述した転流回路３１ａの構成と等価なものになるようにすればよい。

【0071】

このような転流回路３０に代わる転流回路（以下、「転流回路３１」という）の構成によって、直流電流遮断装置４では、制御装置１００が、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２において電流検出器５１が検出した検出電流Ｉ５１（転流電流Ｉｃ）や、電流検出器５２が検出した検出電流Ｉ５２の代わりに、電圧検出器６０が検出した検出電圧Ｖｃの電圧値の時間的な変化度合いに基づいて、転流回路３１や半導体遮断器２０の故障を検出する。このため、直流電流遮断装置４では、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２のように、電流検出器５１や電流検出器５２（電流検出器５３を含む）の電流情報（電流の検出値（電流値）を表す情報）を用いなくてもよい。

【0072】

直流電流遮断装置４においても、半導体遮断器２０の構成は図２に示した構成である。直流電流遮断装置４においても、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や第２の実施形態の直流電流遮断装置２と同様に、例えば、直流送電線ＬＮに補助断路器が接続されている構成にしてもよいし、さらに、事故が発生した場合における電流の変化を抑制するための直流リアクトルがそれぞれの直流送電線ＬＮの線路中に接続されている構成にしてもよい。

【0073】

以下、直流電流遮断装置４が、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様の構成であり、転流回路３０の代わりに転流回路３１（転流回路３１ａ）を備えているものとして、その動作について説明する。直流電流遮断装置４において事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断する動作は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様であるため、再度の詳細な説明は省略する。

【0074】

［直流電流遮断装置４において故障を検出する動作］
次に、直流電流遮断装置４において制御装置１００が、転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する動作の一例について説明する。図１６は、第４の実施形態の直流電流遮断装置４が備える転流回路３１ａにおける電圧の波形の一例を示す図である。直流電流遮断装置４における電流の流れや電流の波形は、図４や図５に示した第１の実施形態の直流電流遮断装置１における電流の流れや、図６に示した第１の実施形態の直流電流遮断装置１における電流の波形と同様である。従って、以下の説明においては、図１６、および図４～６を適宜参照して、直流電流遮断装置４において転流回路３１ａの故障を検出する動作を説明する。

【0075】

直流電流遮断装置４でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、制御装置１００が、定常の送電状態のときに所定の短時間だけ、それぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御することにより転流回路３１ａの故障を検出する。このとき、直流電流遮断装置４では、電圧検出器６０が検出するコンデンサ３０４の両端の検出電圧Ｖｃの電圧値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３１ａの故障を検出（判定）する。このため、直流電流遮断装置４では、故障を検出するために転流回路３１ａを所定の短時間だけ動作させた場合に想定されるコンデンサ３０４の検出電圧Ｖｃの電圧値の変化量に基づいた電圧閾値Ｖａが予め定められている。電圧閾値Ｖａは、例えば、転流回路３１ａの静電容量や、半導体遮断器２０および転流回路３０を通る直流送電線ＬＮと並列の線路のインピーダンスなどに基づいて、定常の送電状態のときの電圧値から事前に算出して設定される。そして、制御装置１００は、検出電圧Ｖｃの電圧値と電圧閾値Ｖａとに基づいて転流回路３１ａの故障を検出（判定）する。制御装置１００がそれぞれの構成要素を制御する所定の短時間の考え方や、任意のタイミングの考え方は、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様である。従って、これらの方法に関する再度の詳細な説明は省略する。

【0076】

直流電流遮断装置４において故障を検出する動作を開始するときの初期状態は、定常の送電状態であるため、転流回路３１ａはオフ状態である。このため、コンデンサ３０４の検出電圧Ｖｃの電圧値は、図１６に示した時刻Ｔ１よりも前の状態のように、直流送電線ＬＮに送電線電流Ｉｄｃが流れている定常の送電状態（図４参照）でコンデンサ３０４に蓄積された電荷の量（蓄電量）に対応した電圧値である。直流電流遮断装置４でも、制御装置１００が、定常の送電状態のときの任意のタイミングにおいて以下の手順を実行することにより、転流回路３１ａ（半導体遮断器２０を含む）の故障を検出する。

【0077】

（手順４－１）：制御装置１００が故障を検出する動作を開始すると、まず、機械式接点１０を閉極させた状態のまま、半導体遮断器２０をオン状態にさせ、さらに転流回路３１ａをオン状態にさせる。これにより、転流回路３１ａが備えるコンデンサ３０４の電荷が放電され、半導体遮断器２０および転流回路３１ａを通る転流電流Ｉｃが流れ始める（図５参照）。これに伴って、コンデンサ３０４の両端の電圧も降下し始める。

【0078】

（手順４－２）：そして、制御装置１００は、電圧検出器６０により出力された検出電圧Ｖｃの電圧値と電圧閾値Ｖａとに基づいて、転流回路３１ａや半導体遮断器２０の動作が異常であるか否か（故障しているか否か）を判定する。つまり、直流電流遮断装置４において制御装置１００は、検出電圧Ｖｃの電圧値の時間的な変化の度合いに基づいて、転流回路３１ａや半導体遮断器２０が故障しているか否かを判定する。図１６には、時刻Ｔ１において制御装置１００が手順４－１を実行したことにより検出電圧Ｖｃの電圧値が下降し始めている場合の一例を示している。図１６では、所定の短時間が経過した時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１からの検出電圧Ｖｃの電圧値の変化度合い（より具体的には、時刻Ｔ１のときの検出電圧Ｖｃの電圧値との差）が、電圧閾値Ｖａを超えている。この場合、制御装置１００は、転流回路３１ａや半導体遮断器２０に動作の異常はない（故障していない）と判定する。一方、時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１のときの検出電圧Ｖｃの電圧値との差が電圧閾値Ｖａ以下である場合、制御装置１００は、転流回路３１ａや半導体遮断器２０に動作の異常がある（故障している）と判定する。そして、制御装置１００は、判定した結果を表す故障信号Ｓｆを出力して、故障検出の結果を上位制御装置に通知する。

【0079】

制御装置１００が、転流回路３１ａや半導体遮断器２０に動作の異常があるか否かを判定するタイミングは、上述した所定の短時間が経過した時刻Ｔ２のタイミングに限らず、第１の実施形態の直流電流遮断装置１において故障を検出する際の判定のし方と同様の方法であってもよい。つまり、制御装置１００は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に所定の時間間隔で検出電圧Ｖｃの電圧値をサンプリングして、転流回路３１ａや半導体遮断器２０の故障を判定してもよい。この場合、直流電流遮断装置４でも、第１の実施形態の直流電流遮断装置１と同様に、時刻Ｔ１のときの検出電圧Ｖｃの電圧値とサンプリングした検出電圧Ｖｃの電圧値との差が電圧閾値Ｖａを超えた時点で（つまり、時刻Ｔ２が経過するのを待たずに）、転流回路３１ａや半導体遮断器２０は故障していないと判定することができる。

【0080】

（手順４－３）：その後（例えば、時刻Ｔ２が経過したとき、あるいは、転流回路３１ａや半導体遮断器２０が故障していないと判定したとき）、制御装置１００は、転流回路３１ａをオフ状態にさせ、さらに半導体遮断器２０をオフ状態にさせる。これにより、コンデンサ３０４には電荷が蓄積され、両端の電圧は上昇し始める。図１６には、時刻Ｔ２において制御装置１００が手順４－３を実行したことにより検出電圧Ｖｃの電圧値が上昇し始め、時刻Ｔ３において検出電圧Ｖｃの電圧値が元の状態（定常の送電状態）になった場合の一例を示している。

【0081】

このような手順によって、制御装置１００は、直流電流遮断装置４が定常の送電状態であるときに、所定の短時間だけ転流回路３１ａおよび半導体遮断器２０を動作させ、転流回路３１ａが備えるコンデンサ３０４の両端の電圧値に基づいて、転流回路３１ａや半導体遮断器２０の故障を検出する。

【0082】

このような構成および手順によって、直流電流遮断装置４では、制御装置１００が、転流回路３１ａや半導体遮断器２０の故障を検出する。これにより、直流電流遮断装置４では、転流回路３１ａや半導体遮断器２０の故障を早期に検出することができ、転流回路３１ａや半導体遮断器２０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置４や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、直流電流遮断装置４では、転流回路３１ａや半導体遮断器２０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。

【0083】

上記説明したように、第４の実施形態の直流電流遮断装置４によれば、直流電流遮断装置４自身の故障を早期に検出して上位制御装置に通知することにより、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる。第４の実施形態では、第１の実施形態の直流電流遮断装置１において、転流回路３０の代わりに転流回路３１（転流回路３１ａ）を備えている場合の構成や、制御装置１００が故障を検出する動作の一例について説明したが、転流回路３０ａに代えて転流回路３０ｂを備えたり、第２の実施形態の直流電流遮断装置２において転流回路３０の代わりに転流回路３０ａや転流回路３０ｂを備えたりすることもできる。この場合における直流電流遮断装置４の構成や、制御装置１００の動作などは、上述した第４の実施形態の直流電流遮断装置４の構成や動作と等価なものになるようにすればよい。

【0084】

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について説明する。第１～第４の実施形態では、直流電流遮断装置を、直流送電線ＬＮの中間の位置に構成する場合について説明した。しかし、直流電流遮断装置は、例えば、複数の直流送電線ＬＮの節点部分に構成することもできる。この場合であっても、節点部分に構成する直流電流遮断装置において、第１～第４の実施形態の直流電流遮断装置と同様に、転流回路３０（転流回路３１を含む）や半導体遮断器２０の故障を検出することができる。

【0085】

この場合の直流電流遮断装置を、第５の実施形態の直流電流遮断装置５として説明する。図１７は、第５の実施形態に係る直流電流遮断装置の構成の一例を示す図である。図１７には、図７に示した第２の実施形態の直流電流遮断装置２を、三つの直流送電線ＬＮ（直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３）の節点部分に構成した場合の直流電流遮断装置５の一例を示している。図１７においては、第２の実施形態の直流電流遮断装置２と共通する機能を有する構成要素については同一の符号を付し、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３のいずれの直流送電線ＬＮに対応する構成要素であるかを表すために、それぞれの符号の後に「－（ハイフン）」とハイフンに続く数字を付している。以下の説明においては、いずれの直流送電線ＬＮに対応する構成要素であるかを区別しない場合には、それぞれの構成要素の符号に付したハイフンとハイフンに続く数字を省略する。

【0086】

直流電流遮断装置５は、例えば、三つの機械式接点１０Ａ（機械式接点１０Ａ－１～１０Ａ－３）と、三つの機械式接点１０Ｂ（機械式接点１０Ｂ－１～１０Ｂ－３）と、半導体遮断器２０と、三つの転流回路３０（転流回路３０－１～３０－３）と、三つのダイオード７０（ダイオード７０－１～７０－３）と、三つのリアクトル８０（リアクトル８０－１～８０－３）と、直流バス９０と、制御装置１００と、を備える。図１７には、半導体遮断器２０が図２に示した構成であり、それぞれの転流回路３０が図３の（ａ）に示した転流回路３０ａの構成である場合の一例を示している。

【0087】

直流電流遮断装置５では、直流送電線ＬＮ－１に機械式接点１０Ａ－１と機械式接点１０Ｂ－１とが直列に接続され、直流送電線ＬＮ－２に機械式接点１０Ａ－２と機械式接点１０Ｂ－２とが直列に接続され、直流送電線ＬＮ－３に機械式接点１０Ａ－３と機械式接点１０Ｂ－３とが直列に接続されている。より具体的には、直流送電線ＬＮ－１において、機械式接点１０Ａ－１の第２極ｂ－Ａ－１と機械式接点１０Ｂ－１の第１極ａ－Ｂ－１とが接続され、直流送電線ＬＮ－２において、機械式接点１０Ａ－２の第２極ｂ－Ａ－２と機械式接点１０Ｂ－２の第１極ａ－Ｂ－２とが接続され、直流送電線ＬＮ－３において、機械式接点１０Ａ－３の第２極ｂ－Ａ－３と機械式接点１０Ｂ－３の第１極ａ－Ｂ－３とが接続されている。直流電流遮断装置５では、機械式接点１０Ａ－１の第１極ａ－Ａ－１と、機械式接点１０Ａ－２の第１極ａ－Ａ－２と、機械式接点１０Ａ－３の第１極ａ－Ａ－３とのそれぞれが直流バス９０に接続され、直流バス９０を介して半導体遮断器２０の第１端ｃと接続されている。直流電流遮断装置５では、機械式接点１０Ａ－１の第２極ｂ－Ａ－１と機械式接点１０Ｂ－１の第１極ａ－Ｂ－１との間の箇所の直流送電線ＬＮ－１に転流回路３０－１の第１端ｅ－１が接続され、転流回路３０－１の第２端ｆ－１にダイオード７０－１のカソードとリアクトル８０－１の第１端とが接続され、リアクトル８０－１の第２端は機械式接点１０Ｂ－１の第２極ｂ－Ｂ－１に接続されている。直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３も同様である。直流電流遮断装置５では、直流送電線ＬＮ－１～ＬＮ－３のそれぞれに属するダイオード７０－１～７０－３のそれぞれのアノードが、半導体遮断器２０の第２端ｄに接続されている。

【0088】

直流電流遮断装置５では、機械式接点１０Ａ－１～１０Ａ－３のそれぞれを直流バス９０を介して互いに接続することにより、半導体遮断器２０を共有する構成にしている。このため、直流電流遮断装置５では、第２の実施形態の直流電流遮断装置２を単独で三つ備えるよりも、コストやサイズを低減することができる。

【0089】

直流電流遮断装置５では、転流回路３０－１の第２端ｆ－１側に電流検出器５１－１が取り付けられ、機械式接点１０Ａ－１の第２極ｂ－Ａ－１側に電流検出器５２－１が取り付けられている。電流検出器５１－１と電流検出器５２－１は、それぞれ、転流回路３０－１と機械式接点１０Ａ－１と同じ線上であれば、図１７とは異なる位置に取り付けられてもよい。直流送電線ＬＮ－２および直流送電線ＬＮ－３も同様である。直流電流遮断装置５では、例えば、それぞれの直流送電線ＬＮにおける直流バス９０と反対側（右側）に送電設備や需要家が存在し、通常（定常）の送電においては、いずれかの直流送電線ＬＮの右側から直流バス９０を通って他の直流送電線ＬＮの右側に直流電流が流れる。つまり、直流電流遮断装置５では、少なくとも二つの機械式接点１０Ａおよび機械式接点１０Ｂを通って電流が流れる。図１７では、直流電流遮断装置５においてそれぞれの直流送電線ＬＮに流れる電流を検出するために取り付けられてもよい電流検出器５３を省略している。

【0090】

直流電流遮断装置５において事故が発生した直流送電線ＬＮを遮断する動作や、故障を検出する動作では、制御装置１００が、遮断する直流送電線ＬＮや故障を検出する転流回路３０（半導体遮断器２０を含む）に対応するそれぞれの構成要素の開極、閉極、オン、オフを制御するものの、その制御方法は第２の実施形態の直流電流遮断装置２と同様に考えることができる。従って、直流電流遮断装置５における動作に関する再度の詳細な説明は省略する。

【0091】

上記説明したように、第５の実施形態の直流電流遮断装置５によれば、直流電流遮断装置５自身の故障を早期に検出して上位制御装置に通知することができる。これにより、直流電流遮断装置５でも、転流回路３０や半導体遮断器２０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置５や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、直流電流遮断装置５でも、転流回路３０や半導体遮断器２０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。

【0092】

第５の実施形態では、第２の実施形態の直流電流遮断装置２を複数の直流送電線ＬＮの節点部分に構成する場合について説明したが、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や、第３の実施形態の直流電流遮断装置３、第４の実施形態の直流電流遮断装置４も同様に、複数の直流送電線ＬＮの節点部分に構成することもできる。この場合における直流電流遮断装置５の構成や、制御装置１００の動作などは、上述した第５の実施形態の直流電流遮断装置５の構成や動作と等価なものになるようにすればよい。つまり、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や、第３の実施形態の直流電流遮断装置３、第４の実施形態の直流電流遮断装置４においても、それぞれの直流送電線ＬＮに対応する直流電流遮断装置が備える機械式接点１０を直流バス９０を介して互いに接続することにより、半導体遮断器２０を共有する構成にすればよい。これにより、第１の実施形態の直流電流遮断装置１や、第３の実施形態の直流電流遮断装置３、第４の実施形態の直流電流遮断装置４を複数の直流送電線ＬＮの節点部分に構成する場合において、定常の送電状態には影響を及ぼすことなく故障を早期に検出することができるとともに、直流電流遮断装置をそれぞれの直流送電線ＬＮごとに複数備えるよりも、コストやサイズを低減することができる。

【0093】

上記に述べたとおり、各実施形態の直流電流遮断装置では、制御装置１００が、少なくとも転流回路３０（転流回路３１も含む）を所定の短時間だけ動作させることにより、少なくとも転流回路３０の故障を検出する。これにより、各実施形態の直流電流遮断装置では、少なくとも転流回路３０の故障を早期に検出することができ、転流回路３０に故障がある場合には、上位制御装置が、速やかに直流電流遮断装置３や直流送電システムを保護停止させることができる。このことにより、各実施形態の直流電流遮断装置では、少なくとも転流回路３０が正常に動作する状態を確保（保障）し、仮に直流送電線ＬＮにおいて事故が発生した場合でも、事故が発生した直流送電線ＬＮを正常に遮断することができる。しかも、各実施形態の直流電流遮断装置では、直流電流遮断装置の全体を流れる送電線電流Ｉｄｃはほとんど変化しないため、少なくとも転流回路３０の故障を検出する動作が定常の送電状態には影響を及ぼすことはない。

【0094】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、直流送電線（ＬＮ）に設けられた機械式接点（１０）と、直流送電線に並列に設けられた半導体遮断器（２０）と、定常時には機械式接点を通る経路に流れる電流を、電流遮断時に半導体遮断器を通る経路に転流させる転流回路（３０）と、機械式接点、半導体遮断器、および転流回路を制御する制御装置（１００）と、を備え、制御装置は、定常時の任意のタイミングで、転流回路を所定時間（短時間）だけ動作させた後停止させ、所定時間内に転流回路に流れる電流の変化の度合いに基づいて、転流回路に異常があるか否かを判定することにより、直流電流遮断装置自身の故障を早期に検出し、故障がある場合には速やかに装置とシステムとを保護停止させることができる。

【0095】

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】

【0096】

１，２，３，４，５・・・直流電流遮断装置、１０，１０Ａ，１０Ａ－１，１０Ａ－２，１０Ａ－３，１０Ｂ，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２，１０Ｂ－３・・・機械式接点、２０・・・半導体遮断器、２０２，２０２－１，２０２－２・・・半導体スイッチ部、２０４・・・アレスタ、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０－１，３０－２，３０－３，３１，３１ａ，３１ｂ・・・転流回路、３０２，３０２－１，３０２－２，３０２－３，３０２－４，３０２－５，３０２－６・・・半導体スイッチ部、３０４・・・コンデンサ、３０６，３０６－１，３０６－２・・・ダイオード、３０８・・・アレスタ、５１，５１－１，５１－２，５１－３，５２，５２－１，５２－２，５２－３，５３・・・電流検出器、６０・・・電圧検出器、７０，７０－１，７０－２，７０－３・・・ダイオード、８０，８０－１，８０－２，８０－３・・・リアクトル、９０・・・直流バス、１００・・・制御装置、ＬＮ，ＬＮ－１，ＬＮ－２，ＬＮ－３・・・直流送電線、Ｓｆ・・・故障信号

【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】

【図15】

【図16】

【図17】