特許 7458285 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】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】直流電流遮断装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/59 20060101AFI20240322BHJP

【ＦＩ】

H01H33/59 D

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020167213

(22)【出願日】2020-10-01

(65)【公開番号】P2022059447

(43)【公開日】2022-04-13

【審査請求日】2023-02-27

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(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】濱島 慎ノ介

(72)【発明者】

【氏名】児山 裕史

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０３５１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０００６８３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９０３８５１０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３３／２８－３３／５９

Ｈ０１Ｈ ９／５４－ ９／５６

Ｈ０２Ｈ ３／００

Ｈ０２Ｈ ７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２線以上の直流送電線に取り付けられ、前記直流送電線のそれぞれを流れる直流電流を遮断可能な直流電流遮断装置であって、
前記直流送電線に設けられる開閉転流部と、
前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第１端子とを接続する第1補助線路に設けられる第1の選択部と、
前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第２端子とを接続する第２補助線路に設けられる第２の選択部と、
前記開閉転流部の第２側と、前記第１端子とを接続する第３補助線路に設けられる第３の選択部と、
前記開閉転流部の第２側と、前記第２端子とを接続する第４補助線路に設けられる第４の選択部と、
を直流送電線ごとに備え、
前記開閉転流部は、少なくとも１つの機械接点式の遮断器である開閉部と、前記直流送電線を流れる電流を前記遮断消費部に転流させる転流部とを備え、
前記第1から第４の選択部のそれぞれは、電流経路を選択可能であり、
更に、少なくとも１つの半導体素子を有して電流を遮断することが可能な半導体遮断器と、エネルギーを消費または吸収する消費吸収部とを含む前記遮断消費部を備える、
直流電流遮断装置。

【請求項2】

前記開閉転流部の前記開閉部と前記転流部とは、
前記直流送電線に直列または並列に設けられる、
請求項１に記載の直流電流遮断装置。

【請求項3】

前記第1から第４の選択部のそれぞれは、少なくとも１個の半導体素子または少なくとも１個の機械式スイッチを備える、
請求項１または請求項２に記載の直流電流遮断装置。

【請求項4】

前記転流部は、１個の半導体素子、または、直列あるいは並列に接続された複数の半導体素子を備える、
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項5】

前記転流部は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、１つ以上の半導体素子と１つ以上の整流素子とを直列に接続したレグのうち何れかを２つ備え、前記２つのレグと少なくとも１つの蓄電要素とが並列に接続されたフルブリッジユニットを、１個または２個以上、直列に接続したものである、
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】

前記転流部は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、少なくとも１つの半導体素子と少なくとも１つの整流素子とを直列に接続したレグのうち何れか１つのレグを２つ備え、前記２つのレグと少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたハーフブリッジユニットを、１個または２個以上が直列に接続したものである、
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7】

前記転流部は、前記開閉部に流れる電流値を変化させて略ゼロ状態を作り出し、前記開閉部をオフ状態に移行させる、
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8】

前記遮断器は、少なくとも１個の半導体素子を有し、当該１個以上の半導体素子は直列、あるいは並列に接続されている、
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】

前記開閉部と前記転流部と前記遮断消費部とのそれぞれの状態を、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とのいずれかに制御する制御部をさらに備え、
前記第１から第４の選択部のそれぞれは、前記直流送電線の状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる素子を備える、
請求項１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】

前記制御部は、前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項９に記載の直流電流遮断装置。

【請求項11】

前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオン状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項９または請求項１０に記載の直流電流遮断装置。

【請求項12】

前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部及び前記転流部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にして、
前記系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオフ状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部と、前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記第１から第４の選択部をオフ状態にする、
請求項９または請求項１０に記載の直流電流遮断装置。

【請求項13】

前記転流部と前記開閉部とは直接に接続したものである、
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14】

前記転流部は、直接に自己消弧可能な半導体素子を接続したものである、
請求項１３に記載の直流電流遮断装置。

【請求項15】

前記開閉部は、１つの機械接点式の遮断器を備える、
請求項１３または請求項１４に記載の直流電流遮断装置。

【請求項16】

前記転流部は、前記開閉部に流れる電流値を変化させて略ゼロ状態を作り出し、前記開閉部をオフ状態に移行させる、
請求項１３から請求項１５のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項17】

前記開閉部と前記転流部と前記遮断消費部とのそれぞれの状態を、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とのいずれかに制御する制御部をさらに備え、
前記第１から第４の選択部のそれぞれは、前記直流送電線の状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる素子を備える、
請求項１３から請求項１６のうちいずれか１項に記載の直流電流遮断装置。

【請求項18】

前記制御部は、前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項１７に記載の直流電流遮断装置。

【請求項19】

前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオン状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部をオフ状態にする、
請求項１７または請求項１８に記載の直流電流遮断装置。

【請求項20】

前記制御部は、
前記直流送電線に系統事故が生じるまでの定常動作時に、前記開閉部及び前記転流部をオン状態にし、前記遮断消費部をオフ状態にして、
前記系統事故が発生した場合に、前記直流送電線の中の前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記転流部をオフ状態に移行させることにより、前記系統事故が発生した直流送電線に属する前記開閉部に流れる電流に略ゼロ電流状態を作りだし、前記略ゼロ電流状態になった前記開閉部をオフ状態に移行させ、前記遮断消費部をオン状態にし、前記転流部の電流が略ゼロ電流状態となった後、前記遮断消費部と、前記系統事故が発生した直流送電線に対応する前記第１から第４の選択部をオフ状態にする、
請求項１７または請求項１８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】

本発明は、直流電流遮断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

直流電流遮断装置は、直流送電線に流れる電流を遮断するものである。直流電流は、電流がゼロとなる点（電流ゼロ点）が周期的に発生しないため、交流電流と比べ単純な機械接点式遮断器での遮断が困難である。機械接点式遮断器を利用する場合は、能動的に機械式電流遮断器に電流ゼロ点を作る必要がある。

【0003】

このような形態の１つとしては、半導体素子を備えるハイブリッド遮断器がある。ハイブリッド遮断器は、機械遮断器を流れる事故電流を自己消弧可能な半導体素子に転流させ機械式電流遮断器に電流ゼロ点を作ることでオフ状態に移行させ、半導体遮断器で電流を遮断する。ハイブリッド遮断器は、事故位置によって遮断時には方向の異なる電流を遮断する必要があるため、構成が大規模になる場合がある。また、複数回線に適用する場合、複数回線のそれぞれについて独立して設けるとした場合、更に構成が大規模になる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】中国特許出願公開第１０９０３８５１０号明細書

【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、より簡素に構成す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、２線以上の直流送電線に取り付けられ、前記直流送電線のそれぞれを流れる直流電流を遮断可能な直流電流遮断装置である。実施形態の直流電流遮断装置は、開閉転流部と、第1の選択部と、第２の選択部と、第３の選択部と、第４の選択部と、を直流送電線ごとに持つ。開閉転流部は、前記直流送電線に設けられる。第1の選択部は、前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第１端子とを接続する第1補助線路に設けられる。第２の選択部は、前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第２端子とを接続する第２補助線路に設けられる。第３の選択部は、前記開閉転流部の第２側と、前記第１端子とを接続する第３補助線路に設けられる。第４の選択部は、前記開閉転流部の第２側と、前記第２端子とを接続する第４補助線路に設けられる。前記開閉転流部は、開閉部と、転流部とを持つ。前記開閉部は、少なくとも１つの機械接点式の遮断器である。前記転流部は、前記直流送電線を流れる電流を前記遮断消費部に転流させる。前記第1から第４の選択部のそれぞれは、電流経路を選択可能である。前記遮断消費部は、半導体遮断器と、前記遮断消費部とを持つ。前記半導体遮断器は、少なくとも１つの半導体素子を有して電流を遮断することが可能である。前記遮断消費部は、エネルギーを消費または吸収する。

【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】開閉転流部の一例である開閉転流部２Ａの構成例を示す図。

【図3】開閉転流部２Ａの転流部の第１例である転流部７Ａの構成の一例を示す図。

【図4】開閉転流部２Ａの第２例である転流部７Ｂの構成の一例を示す図。

【図5】開閉転流部２Ａの第３例である転流部７Ｃの構成の一例を示す図。

【図6】開閉転流部２Ａの第４例である転流部７Ｄの構成の一例を示す図。

【図7】遮断消費部の第１例である遮断消費部３Ａの構成の一例を示す図。

【図8】遮断消費部の第２例である遮断消費部３Ｂの構成の一例を示す図。

【図9】選択部の第１例である選択部４Ａの構成の一例を示す図。

【図10】選択部の第２例である選択部４Ｂの構成の一例を示す図。

【図11】選択部の第３例である選択部４Ｃの構成の一例を示す図。

【図12】選択部の第４例である選択部４Ｄの構成の一例を示す図。

【図13】選択部の第５例である選択部４Ｅの構成の一例を示す図。

【図14】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置に事故が発生していない定常導通時の動作と電流の流れを示す図。

【図15】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第２結合点側で事故が発生した時の動作と電流の流れを示す図。

【図16】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第２結合点側で事故が発生した後の動作と電流の流れを示す図。

【図17】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第２結合点側での事故発生後、事故回線が遮断された状態を示す図。

【図18】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第１結合点側で事故が発生した時の動作と電流の流れを示す図。

【図19】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第１結合点側で事故が発生した後の動作と電流の流れを示す図。

【図20】第１の実施形態に係る直流電流遮断装置の第１の構成例を示す図である。

【図21】第２の実施形態に係る開閉転流部の構成例を示す図。

【図22】転流部の他の構成例を示す図。

【図23】第２の実施形態に係る開閉転流部２Ｂを備える直流電流遮断装置の構成例を示す図。

【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）
直流電流遮断装置１の構成例を説明する。図１は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の構成の一例を示す図である。図１のように、直流電流遮断装置１は、開閉転流部２－ｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ；ｎは２以上の整数、以下同様）と、遮断消費部３と、選択部４－ｋ－１，４－ｋ－２，４－ｋ－３，４－ｋ－４と、制御部５と、を備える。直流電流遮断装置１は、開閉転流部２－ｋと、選択部４－ｋ－１、４－ｋ－２、４－ｋ－３、および４－ｋ－４とを直流送電線１０－ｋごとに備える。なお、以下の説明において、いずれの直流送電線１０－ｋに対応するかを示すハイフン以下の符号（あるいは最初のハイフンと続く数字または記号からなる符号）を省略する場合がある。

【0010】

開閉転流部２－ｋは、後述するように開閉部６と、転流部７とを備える。遮断消費部３は、後述するように半導体遮断器３１（または３５）と、遮断消費部３３（または３６）とを備える。

【0011】

遮断消費部３の第１端子３ａは、第３結合点ｊ３に接続され、第２端子３ｂは第４結合点ｊ４に接続される。第３結合点ｊ３には、第１バスＢｕｓ１が接続される。第４結合点ｊ４には、第２バスＢｕｓ２が接続される。なお、直流電流遮断装置１は、第１バスＢｕｓ１および第２バスＢｕｓ２のうち少なくとも１つを省略し、選択部４と遮断消費部３とがコネクタ等で接続されたものであってもよい。

【0012】

開閉転流部２－ｋは、直流送電線１０－ｋ上に設けられている。

【0013】

直流送電線１０－ｋと第１バスＢｕｓ１とは、補助線路２１１－ｋによって接続される。補助線路２１１－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、開閉転流部２－ｋの第1側にあり、この接続点を第１結合点ｊ１－ｋと称する。補助線路２１１－ｋには、電流経路を選択する選択部４－ｋ－１が設けられている。選択部４－ｋ－１は、例えば、直流送電線１０－ｋから第１バスＢｕｓ１に流れる電流と、その逆向きの電流とのうち一方を許容し他方を阻止する、あるいは、第１バスＢｕｓ１に流れる電流を一方向のみ許容する状態と双方向に阻止する状態に切り替わる、もしくは、第１バスＢｕｓ１に流れる電流を双方向に許容する状態と双方向に阻止する状態に切り替わるものである。

【0014】

直流送電線１０－ｋと第２バスＢｕｓ２とは、補助線路２１２－ｋによって接続される。補助線路２１２－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、第１結合点ｊ１－ｋである。なお、補助線路２１２－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、補助線路２１１－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点とズレてもかまわない。補助線路２１２－ｋには、電流経路を選択する選択部４－ｋ－２が設けられている。選択部４－ｋ－２は、例えば、直流送電線１０－ｋから第２バスＢｕｓ２に流れる電流と、その逆向きの電流とのうち一方を許容し他方を阻止するように状態が切り替わり、あるいは双方向に電流を阻止または許容するように状態が切り替わる。

【0015】

直流送電線１０－ｋと第１バスＢｕｓ１とは、補助線路２１３－ｋによって接続される。補助線路２１３－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、開閉転流部２－ｋの第２側にあり、この接続点を第２結合点ｊ２－ｋと称する。補助線路２１３－ｋには、電流経路を選択する選択部４－ｋ－３が設けられている。選択部４－ｋ－３は、例えば、直流送電線１０－ｋから第１バスＢｕｓ１に流れる電流と、その逆向きの電流とのうち一方を許容し他方を阻止するように状態が切り替わり、あるいは双方向に電流を阻止または許容するように状態が切り替わる。

【0016】

直流送電線１０－ｋと第２バスＢｕｓ２とは、補助線路２１４－ｋによって接続される。補助線路２１４－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、第２結合点ｊ２－ｋである。なお、補助線路２１４－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点は、補助線路２１３－ｋと直流送電線１０－ｋとの接続点とズレてもかまわない。補助線路２１４－ｋには、電流経路を選択する選択部４－ｋ－４が設けられている。選択部４－ｋ－４は、例えば、直流送電線１０－ｋから第２バスＢｕｓ２に流れる電流と、その逆向きの電流とのうち一方を許容し他方を阻止するように状態が切り替わり、あるいは双方向に電流を阻止または許容するように状態が切り替わる。

【0017】

また、以下の説明で、補助線路２１１～２１４のうちの１つを特定しない場合は、補助線路２００ともいう。

【0018】

開閉転流部２は、制御部５の制御に応じて、オン状態とオフ状態の間で状態が切り替えられる。開閉転流部２は、設けられている直流送電線に事故が発生した場合、制御部５の制御に応じて、オフ状態に切り替えられる。

【0019】

遮断消費部３は、制御部５の制御に応じて、オン状態とオフ状態の間で状態が切り替えられる。遮断消費部３は、複数の直流送電線のうちのいずれか１つの直流送電線に事故が発生した場合、制御部５の制御に応じて、オン状態に切り替えられる。

【0020】

選択部４は、ダイオード等で構成される場合、制御部５の制御に応じて、オン状態とオフ状態の間で状態が切り替えられる。

【0021】

制御部５は、複数の直流送電線のうちのいずれか１つに事故が発生したことを検出し、事故が発生した際に、開閉転流部２と、遮断消費部３と、選択部４とを切り替えて制御する。なお、制御部５は、事故が発生した直流送電線に基づいて、複数の選択部４の中から状態を切り替える対象の選択部４を選択する。あるいは、選択部４がダイオード等である場合、制御部５は、複数の直流送電線のうちのいずれか１つに事故が発生したことを検出し、事故が発生した際に、開閉転流部２と、遮断消費部３とを切り替えて制御する。なお、制御部５は、例えば、直流送電線の電流の大きさと電流が流れる向きに基づいて事故の発生と、事故が発生した位置（第１結合点ｊ１－ｋまたは第２結合点ｊ２－ｋ）を検知する。制御部５は、例えば事故検出部を備えていてもよい。

【0022】

なお、制御部５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機能する。制御部５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。

【0023】

［開閉転流部の構成例］
次に、開閉転流部２の構成例を、図２～図６を用いて説明する。図２は、開閉転流部２の一例である開閉転流部２Ａの構成例を示す図である。図２のように、開閉転流部２Ａは、例えば、開閉部６と転流部７とを備える。開閉部６の第１端子６ａは、第１結合点ｊ１に接続され、第２端子６ｂは転流部７の第２端子７ｂと第２結合点ｊ２とに接続され、第３端子６ｃは転流部７の第１端子７ａに接続される。なお、開閉部６の第１端子６ａは、転流部７の第２端子７ｂと第２結合点ｊ２に接続され、第２端子６ｂは第２結合点ｊ１とに接続されていてもよい。

【0024】

図２のように、開閉部６の構成の一例である開閉部６Ａは、例えば、遮断器６１と断路器６２とを備える。遮断器６１と断路器６２とは、例えば機械接点式のスイッチである。遮断器６１と断路器６２とは、直列に接続される。

【0025】

開閉部６Ａの第１端子６aは第１結合点ｊ１に接続され、第２端子６ｂは第２結合点ｊ２と転流部７Ａの第２端子７ｂとに接続され、第３端子６ｃは転流部７Ａの第１端子７aに接続される。なお、開閉部６Ａの第１端子６aは、第２結合点ｊ２と転流部７Ａの第２端子７ｂとに接続され、第２端子６ｂは、第１結合点ｊ１に接続されていてもよい。

【0026】

遮断器６１の第１端子６１aは断路器６２の第２端子６２ｂと開閉部６Ａの第３端子６ｃとに接続され、第２端子６１ｂは開閉部６Ａの第２端子６ｂに接続される。断路器６２の第１端子６２aは、開閉部６Ａの第１端子６aに接続される。なお、図２では遮断器６１と断路器６２は１個ずつであるが、開閉部６の構成は、複数個の遮断器６１と断路器６２が直列に接続または並列に接続される構成であってもよい。

【0027】

次に、開閉転流部２Ａの転流部７の構成例を、図３～図６を用いて説明する。図３は、開閉転流部２Ａの転流部７の第１例である転流部７Ａの構成の一例を示す図である。図３のように、転流部７Ａは、例えば、インダクタ７１と、コンデンサ７２と、転流回路７３Ａと、を備える。転流回路７３Ａは、例えば、半導体素子７４～７７を備える。なお半導体素子７４～７７それぞれが有する整流器は、保護用のダイオードである。なお、転流回路７３Ａが、コンデンサ７２を備えていてもよい。

【0028】

インダクタ７１の第１端子７１ａは転流部７Ａの第１端子７aに接続され、第２端子７１ｂは転流回路７３Ａの第１端子７３aに接続される。転流回路７３Ａの第２端子７３ｂは転流部７Ａの第２端子７ｂに接続される。なお、図３において、インダクタ７１と転流回路７３Ａとの配置は逆であってもよい。

【0029】

半導体素子７４のコレクタは、半導体素子７６のコレクタと、コンデンサ７２の正極とに接続される。半導体素子７４のエミッタは、半導体素子７５のコレクタと、インダクタ７１の第２端子７１ｂとに接続される。半導体素子７５のエミッタは、半導体素子７７のエミッタと、コンデンサ７２の負極とに接続される。半導体素子７６のエミッタは、半導体素子７７のコレクタと、転流部７Ａの第２端子７ｂとに接続される。半導体素子７４～７７それぞれのベースには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。

【0030】

転流部７Ａは、転流回路である。半導体素子７４～７７それぞれは、自己消弧できる半導体素子であり、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。このように、転流部７Ａは、１個の半導体素子、または直列に接続または並列に接続される複数の半導体素子を備える。

【0031】

図４は、開閉転流部２Ａの第２例である転流部７Ｂの構成の一例を示す図である。図４のように、転流部７Ｂは、例えば、インダクタ７１と、コンデンサ７２と、転流回路７３Ｂと、を備える。転流回路７３Ｂは、例えば、半導体素子７４、７７、７８、および７９を備える。半導体素子７８、７９それぞれは、例えば整流器である。なお、転流回路７３Ｂが、コンデンサ７２を備えていてもよい。

【0032】

インダクタ７１の第１端子７１ａは転流部７Ｂの第１端子７ａに接続され、第２端子７１ｂは転流回路７３Ｂの第１端子７３ｃに接続される。転流回路７３Ｂの第２端子７３ｄは転流部７Ｂの第２端子７ｂに接続される。なお、図４において、インダクタ７１と転流回路７３Ｂとの配置は逆であってもよい。

【0033】

半導体素子７４のコレクタは、半導体素子７９のカソードと、コンデンサ７２の正極とに接続される。半導体素子７４のエミッタは、半導体素子７８のカソードと、インダクタ７１の第２端子７１ｂとに接続される。半導体素子７８のアノードは、半導体素子７７のエミッタと、コンデンサ７２の負極とに接続される。半導体素子７９のアノードは、半導体素子７７のコレクタと、転流部７Ｂの第２端子７ｂとに接続される。半導体素子７４、７７それぞれのベースには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。

【0034】

ここで、転流部７Ｂでは、例えば、半導体素子７４と７５を直列に接続した回路が第１のレグであり、半導体素子７６と７７を直列に接続した回路が第２のレグである。

【0035】

図５は、開閉転流部２Ａの第３例である転流部７Ｃの構成の一例を示す図である。図５のように、転流部７Ｃは、例えば、インダクタ７１と、コンデンサ７２と、転流回路７３Ｃと、を備える。転流回路７３Ｂは、例えば、半導体素子７５、７６、８０、および８１を備える。半導体素子８０、８１それぞれは、例えば整流器である。なお、転流回路７３Ｃが、コンデンサ７２を備えていてもよい。

【0036】

インダクタ７１の第１端子７１ａは転流部７Ｃの第１端子７ａに接続され、第２端子７１ｂは転流回路７３Ｃの第１端子７３ｂに接続される。転流回路７３Ｃの第２端子７３ｆは転流部７Ｂの第２端子７ｂに接続される。なお、図５において、インダクタ７１と転流回路７３Ｃとの配置は逆であってもよい。

【0037】

半導体素子８０のカソードは、半導体素子７６のコレクタと、コンデンサ７２の正極とに接続される。半導体素子８０のアノードは、半導体素子７５のコレクタと、インダクタ７１の第２端子７１ｂとに接続される。半導体素子７５のエミッタは、半導体素子８１のアノードと、コンデンサ７２の負極とに接続される。半導体素子７６のエミッタは、半導体素子８１のカソードと、転流部７Ｃの第２端子７ｂとに接続される。半導体素子７５、７６それぞれのベースには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。

【0038】

図６は、開閉転流部２Ａの第４例である転流部７Ｄの構成の一例を示す図である。図６のように、転流部７Ｄは、例えば、インダクタ７１と、コンデンサ８２と、コンデンサ８３と、転流回路７３Ｄと、を備える。転流回路７３Ｄは、例えば、半導体素子７４～８１を備える。半導体素子７８～８１それぞれは、例えば整流器である。なお、転流回路７３Ｄが、コンデンサ８２、８３を備えていてもよい。なお、図６において、インダクタ７１と転流回路７３Ｄとの配置は逆であってもよい。

【0039】

半導体素子７４のコレクタは、半導体素子７９のカソードと、コンデンサ８２の正極とに接続される。半導体素子７４のエミッタは、半導体素子８０のカソードと、半導体素子７８のアノードと、半導体素子７５のコレクタと、インダクタ７１の第２端子７１ｂとに接続される。

【0040】

半導体素子８０のアノードは、半導体素子７６のエミッタと、コンデンサ８２の負極とに接続される。半導体素子７９のアノードは、半導体素子７６のコレクタと、半導体素子７７のエミッタと、半導体素子８１のカソードと、転流部７Ｄの第２端子７ｂとに接続される。

【0041】

半導体素子７８のカソードは、半導体素子７７のコレクタと、コンデンサ８３の正極とに接続される。半導体素子７５のエミッタは、半導体素子８１のアノードと、コンデンサ８３の負極とに接続される。半導体素子７４～７７それぞれのベースには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。

【0042】

図３～図６のように、転流部７は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、１つ以上の半導体素子と１つ以上の整流素子とを直列に接続したレグのうち何れかを２つ備え、２つのレグと少なくとも１つの蓄電要素とが並列に接続されたフルブリッジユニットを、１個または２個以上、直列に接続したものであるようにしてもよい。なお、蓄電要素は、コンデンサに限らず、蓄電機能を有するものであればよい。

【0043】

または、図３～図６のように、転流部７は、複数の半導体素子を直列に接続したレグ、または、少なくとも１つの半導体素子と少なくとも１つの整流素子とを直列に接続したレグのうち何れか１つのレグを２つ備え、前記２つのレグと少なくとも１つのコンデンサとが並列に接続されたハーフブリッジユニットを、１個または２個以上が直列に接続したものであるようにしてもよい。なお、蓄電要素は、コンデンサに限らず、蓄電機能を有するものであればよい。

【0044】

［遮断消費部３の構成例］
次に、遮断消費部３の構成例を、図７～図８を用いて説明する。図７は、遮断消費部３の第１例である遮断消費部３Ａの構成の一例を示す図である。図７のように、遮断消費部３Ａは、例えば、遮断部３１と、消費吸収部３３とを備える。

【0045】

遮断部３１は、例えば複数の自己消弧できる半導体素子３２を備える。なお半導体素子３２が有する整流器は、保護用のダイオードである。半導体素子３２は、例えばＩＧＢＴである。消費吸収部３３は、例えば複数のアレスタ３４を備える。半導体素子３２とアレスタ３４とは並列に接続されている。半導体素子３２とアレスタ３４との複数の並列回路は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。半導体素子３２とアレスタ３４との初段の並列回路において、半導体素子３２のコレクタ側は遮断消費部３の第１端子３ａに接続される。半導体素子３２とアレスタ３４との最終段の並列回路において、半導体素子３２のエミッタ側は遮断消費部３の第２端子３ｂに接続される。

【0046】

図８は、遮断消費部３の第２例である遮断消費部３Ｂの構成の一例を示す図である。図８のように、遮断消費部３Ｂは、例えば、複数の半導体素子３５と、１つのアレスタ３６とを備える。なお半導体素子３５の整流器は、保護用のダイオードである。

【0047】

半導体素子３５は、自己消弧できる半導体素子であり、例えばＩＧＢＴである。複数の半導体素子３５は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。複数の半導体素子３５全体に並列にアレスタ３６が接続される。初段の半導体素子３５のコレクタ側は、アレスタ３６の第１端子と遮断消費部３の第１端子３ａとに接続される。最終段の半導体素子３５のエミッタ側は、アレスタ３６の第２端子と遮断消費部３の第２端子３ｂとに接続される。

【0048】

なお、遮断部３１（または３５）をオフ状態にした際のエネルギーが、アレスタ３４（または３６）が不要なほどに低ければ、遮断消費部３Ａ（または３Ｂ）は、アレスタ３４（または３６）を備えていなくてもよい。また、遮断部３１（または３５）は、半導体素子３２（または３５）の極性が双方向でも一方向でもよい。

【0049】

［選択部４の構成例］
次に、選択部４の構成例を、図９～図１３を用いて説明する。図９は、選択部４の第１例である選択部４Ａの構成の一例を示す図である。図９のように、選択部４Ａは、例えば、複数のダイオード４１を備える。複数のダイオード４１は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。選択部４－ｋ－１の初段のダイオード４１のカソード側は第３結合点ｊ３側に接続され、最終段のダイオード４１のカソード側は第１結合点ｊ１側に接続される。選択部４－ｋ－２の初段のダイオード４１のカソード側は第１結合点ｊ１側に接続され、最終段のダイオード４１のカソード側は第４結合点ｊ４側に接続される。選択部４－ｋ－３の初段のダイオード４１のカソード側は第３結合点ｊ３側に接続され、最終段のダイオード４１のカソード側は第２結合点ｊ２側に接続される。選択部４－ｋ－４の初段のダイオード４１のカソード側は第２結合点ｊ２側に接続され、最終段のダイオード４１のカソード側は第４結合点ｊ４側に接続される。このように、選択部４Ａは、事故電流を流す向きに接続される。このように、ダイオード４１は制御部５の制御が不用であり、直流送電線１０－ｋの状態によって、電流を略ゼロの状態とするオフ状態と、電流を流す状態のオン状態とに、状態が変わる。

【0050】

図１０は、選択部４の第２例である選択部４Ｂの構成の一例を示す図である。図１０のように、選択部４Ｂは、例えば、複数の半導体素子４２を備える。半導体素子４２は、例えばサイリスタである。複数の半導体素子４２は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。選択部４Ｂは、事故電流を流す向きに接続される。なお、半導体素子４２のゲートには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。選択部４Ｂは、制御部５からオン信号が印加されたら直流送電線１０から第１バスＢｕｓ１、第２バスＢｕｓ２から直流送電線１０へ電流を流す状態になる。

【0051】

図１１は、選択部４の第３例である選択部４Ｃの構成の一例を示す図である。図１１のように、選択部４Ｃは、例えば、複数の半導体素子４３を備える。半導体素子４３は、自己消弧できる半導体素子であり、例えばＩＧＢＴである。複数の半導体素子４３は、十分な耐圧となるように直列に接続されている。なお、半導体素子４３のゲートには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。選択部４Ｃは、制御部５の制御によってオフ状態のとき、第１バスＢｕｓ１から直流送電線１０、直流送電線１０から第２バスＢｕｓ２への一方向が許容され、逆方向が阻止される。また、選択部４Ｃは、制御部５の制御によってオン状態のとき、第１バスＢｕｓ１と直流送電線１０、直流送電線１０と第２バスＢｕｓ２の双方向が許容される。

【0052】

図１２は、選択部４の第４例である選択部４Ｄの構成の一例を示す図である。図１２のように、選択部４Ｄは、例えば少なくとも１つの機械式のスイッチ４４を備える。なお、スイッチ４４の切り替えは、制御部５が行う。選択部４Ｄは、制御部５の制御によってオフ状態のとき、第１バスＢｕｓ１と直流送電線１０の双方向が阻止され、直流送電線１０と第２バスＢｕｓ２の双方向が阻止される。また、選択部４Ｃは、制御部５の制御によってオン状態のとき、第１バスＢｕｓ１と直流送電線１０の双方向が許容され、直流送電線１０と第２バスＢｕｓ２の双方向が許容される。

【0053】

図１３は、選択部４の第５例である選択部４Ｅの構成の一例を示す図を示す図である。相互に接続されるような直流送電線である場合、図１３のように、選択部４Ｅは、例えば開閉転流部２を備える。なお、選択部４Ｅの切り替えは、制御部５が行う。選択部４Ｅは、制御部５の制御によってオフ状態のとき、第１バスＢｕｓ１と直流送電線１０の双方向が阻止され、直流送電線１０と第２バスＢｕｓ２の双方向が阻止される。また、選択部４Ｃは、制御部５の制御によってオン状態のとき、第１バスＢｕｓ１と直流送電線１０の双方向が許容され、直流送電線１０と第２バスＢｕｓ２の双方向が許容される。

【0054】

［直流電流遮断装置１の動作例］
次に、直流電流遮断装置１の動作例を説明する。なお、以下の説明では、選択部４がダイオード等でないものとする。まず、事故が発生していない定常導通時の動作を説明する。図１４は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１に事故が発生していない定常導通時の動作と電流の流れを示す図である。なお、以下の説明において、いずれの構成の－ｋに対応するかを示すハイフン以下の符号（あるいは最初のハイフンと続く数字または記号からなる符号）を省略する。

【0055】

図１４のように定常導通時、制御部５は、開閉転流部２をオン状態に切り替え、遮断消費部３をオフ状態に切り替え、選択部４をオフ状態に切り替える。このため、図１４のように、直流送電線の直流送電線１０には、第２結合点ｊ２側から、開閉転流部２を介して第１結合点ｊ１側に電流（ｇ１，ｇ２，…，ｇｎ）が流れる。なお、定常導通時の潮流状態は、図１４の方向に限らず、第１結合点ｊ１側から第２結合点ｊ２側に流れる方向であってもよく、線路それぞれに流れる潮流状態の向きは全て同じでなくてもよい。

【0056】

次に、直流送電線１０において第２結合点ｊ２側で事故が発生した際の動作を、図１５～図１７を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の第２結合点ｊ２側で事故が発生した時の動作と電流の流れを示す図である。図１６は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の第２結合点ｊ２側で事故が発生した後の動作と電流の流れを示す図である。図１７は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の第２結合点ｊ２側での事故発生後、事故が発生した直流送電線である事故回線が遮断された状態を示す図である。

【0057】

直流送電線１０－２において開閉転流部２－２の第２結合点ｊ２側で事故が発生した場合、図１５のように直流送電線１０－２上に接続された開閉転流部２－２に、第１結合点ｊ１－２側から第２結合点ｊ２－２側に事故電流ｇ２’が流れる。

【0058】

制御部５は、直流送電線１０－２において開閉転流部２－２の第２結合点ｊ２側で事故が発生したことを検知したため、状態を切り替える対象として選択部４－２－１と選択部４－２－４とを選択する。制御部５は、事故を検知すると、図１６のように遮断消費部３をオン状態にすると共に、直流送電線１０－２に接続されている開閉転流部２－２を動作させ、選択した選択部４－２－１と選択部４－２－４とを動作させ、開閉転流部２－２に流れる電流を略ゼロにさせる。この際、制御部５は、選択しなかった選択部４をオフ状態にするようにしてもよい。この結果、直流送電線１０－２から、選択部４－２－１と、第１バスＢｕｓ１と、遮断消費部３と、第２バスＢｕｓ２と、選択部４－２－４と、を通って直流送電線１０－２に至る電流経路ができる。これにより、事故電流ｇ２’は、選択部４によって直流送電線１０－２に接続される開閉転流部２－２を迂回する。この結果、直流送電線１０－２上の事故電流ｇ２’は、遮断消費部３へと転流する。

【0059】

遮断消費部３に電流が転流した後、制御部５は、遮断消費部３をオフ状態にする。なお、制御部５は、遮断消費部３をオフ状態にした後、全ての選択部４をオフ状態にするようにしてもよい。これにより、発生するエネルギーが遮断消費部３で消費され、図１７のように事故回線が遮断される。

【0060】

次に、直流送電線１０－２において第１結合点ｊ１側で事故が発生した際の動作を、図１８～図１９を参照して説明する。図１８は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の第１結合点ｊ１側で事故が発生した時の動作と電流の流れを示す図である。図１９は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１の第１結合点ｊ１側で事故が発生した後の動作と電流の流れを示す図である。

【0061】

直流送電線１０－２において開閉転流部２－２の第１結合点ｊ１側で事故が発生した場合、図１８のように直流送電線１０－２上に接続された開閉転流部２－２に、第２結合点ｊ２－２側から第１結合点ｊ１－２側に事故電流ｇ２’’が流れる。

【0062】

制御部５は、直流送電線１０－２において開閉転流部２－２の第１結合点ｊ１側で事故が発生したことを検知したため、状態を切り替える対象として選択部４－２－２と選択部４－２－３とを選択する。制御部５は、事故を検知すると、遮断消費部３をオン状態にすると共に、図１９のように直流送電線１０－２に接続されている開閉転流部２－２と、選択した選択部４－２－２と選択部４－２－３とを動作させ、開閉転流部２－２に流れる電流を略ゼロにさせる。この結果、直流送電線１０－２から、選択部４－２－３と、第１バスＢｕｓ１と、遮断消費部３と、第２バスＢｕｓ２と、選択部４－２－２と、を通って直流送電線１０－２に至る電流経路ができる。これにより、事故電流ｇ２’’は、選択部４によって直流送電線１０－２に接続される開閉転流部２－２を迂回する。この結果、直流送電線１０－２上の事故電流ｇ２’’は、遮断消費部３へと転流する。

【0063】

遮断消費部３に電流が転流した後、制御部５は、遮断消費部３をオフ状態にする。なお、制御部５は、遮断消費部３をオフ状態にした後、全ての選択部４をオフ状態にするようにしてもよい。これにより、発生するエネルギーが遮断消費部３で消費され、図１７のように事故回線が遮断される。

【0064】

以上のように、本実施形態では、事故発生時、事故が第１結合点側であっても第２結合点側であっても、図１６と図１９のように遮断消費部３には、第３結合点ｊ３から第４結合点ｊ４に事故電流が流れる。本実施形態では、開閉転流部２と遮断消費部３と選択部４それぞれの構成と、制御部５による制御によって、このような遮断消費部３に事故電流を一方向に流すようにしたことで、構成を従来より簡単にできる。

【0065】

［直流電流遮断装置の構成例］
次に、直流電流遮断装置１Ａの構成例を、図２０を用いて説明する。図２０は、本実施形態に係る直流電流遮断装置１Ａの第１の構成例を示す図である。図２０に示す直流電流遮断装置１Ａは、開閉転流部２Ａが開閉部６Ａと転流部７Ａとを備え、遮断消費部３Ａが遮断部３１と消費吸収部３３とを備え、選択部４Ａが複数のダイオード４１を備える。

【0066】

ここで、開閉転流部２Ａの動作を説明する。制御部５は、定常動作時に、開閉部６Ａの遮断器６１と断路器６２をオン状態にし、転流部７Ａの転流回路７３Ａをオフ状態にする。

【0067】

直流送電線１０－２の事故電流を検知すると、制御部５は、遮断消費部３の半導体素子３２をオン状態にする。制御部５は、直流送電線１０－２に接続された転流部７Ａの転流回路７３Ａをオン状態にさせ、開閉部６Ａの遮断器６１に流れる電流を打ち消すように電流を流すことで、略ゼロ電流にする。

【0068】

なお、第２結合点ｊ２側で直流送電線１０－２の事故電流を検知すると、制御部５は、転流回路７３Ａの半導体素子７４と半導体素子７７とをオン状態にし、半導体素子７５と半導体素子７６とをオフ状態にする。第１結合点ｊ１側で直流送電線１０－２の事故電流を検知すると、制御部５は、転流回路７３Ａの半導体素子７４と半導体素子７７とをオフ状態にし、半導体素子７５と半導体素子７６とをオン状態にする。

【0069】

略ゼロ電流状態になったことを検出した際、制御部５は、開閉転流部２Ａの遮断器６１をオフ状態にする。これにより、開閉転流部２Ａの転流部７Ａへ電流が転流する。転流部７のコンデンサ７２によって遮断消費部３の遮断部３１に電流は転流し、開閉転流部２Ａの断路器６２に流れる電流は略ゼロとなる。断路器６２に流れる電流が略ゼロになったことを検出した際、制御部５は、開閉転流部２Ａの断路器６２をオフ状態にする。

【0070】

直流送電線１０－２の開閉転流部２Ａに対して第２結合点ｊ２側で事故が発生した場合、電流が開閉転流部２Ａから遮断消費部３Ａへと転流する際、制御部５は、開閉転流部２Ａをオフ状態にする。これにより、直流送電線１０－２に接続される開閉転流部２Ａを迂回するように、直流送電線１０－２から選択部４Ａ－２－１のダイオード４１と遮断消費部３Ａ、選択部４Ａ－２－４のダイオード４１を通って直流送電線１０－２に至る電流経路ができ、鎖線のように事故電流ｇ２’が流れる。なお、第２バスＢｕｓ２に接続されている複数の選択部４Ａのうち、選択部４Ａ－２－１に流れる理由は、直流送電線１０－２の第２結合点ｊ２側で事故が発生しているため、電圧の高い第２バスＢｕｓ２から直流送電線１０－２の第２結合点ｊ２側へ事故電流ｇ２’が流れるからである。

【0071】

また、直流送電線１０－２の開閉転流部２Ａに対して第１結合点ｊ１側で事故が発生した場合は、図１９と同様に、直流送電線１０－２から選択部４Ａ－２－３のダイオード４１と遮断消費部３Ａ、選択部４Ａ－２－２のダイオード４１を通って直流送電線１０－２に至る電流経路ができる。なお、選択部４Ａ－２－２に流れる理由は、直流送電線１０－２の第１結合点ｊ１側で事故が発生しているため、電圧の高い第２バスＢｕｓ２から直流送電線１０－２の第１結合点ｊ１側へ事故電流ｇ２’’（図１９）が流れるからである。

【0072】

これらの動作は、どの直流送電線１０のダイオード４１であっても同様である。

【0073】

次に、開閉転流部２Ａが転流部７Ｂを備える場合の動作例を説明する。なお、ここでは、遮断消費部の構成が遮断消費部３Ａであり、選択部の構成が選択部４Ａである例を説明する。転流部７Ｂの場合は、制御部５の制御に応じて、半導体素子７４と７７のオン状態とオフ状態が切り替えられる。このため、第２結合点ｊ２側で直流送電線１０－２の事故電流が発生した場合、制御部５は、転流回路７３Ｂの半導体素子７４と半導体素子７７とをオン状態にする。このように、転流部が転流部７Ｂの構成の場合は、第２結合点ｊ２側で直流送電線１０－２の事故電流が発生した場合に対応可能である。なお、半導体素子７８、７９は、半導体素子７４、７７のオン時にコンデンサ７２の出力電流方向を一定にし，またインダクタ７１にたまったエネルギーをコンデンサ７２に回生するような電流経路となる役割がある。

【0074】

次に、開閉転流部２Ａが転流部７Ｃを備える場合の動作例を説明する。なお、ここでは、遮断消費部の構成が遮断消費部３Ａであり、選択部の構成が選択部４Ａである例を説明する。転流部７Ｃの場合は、制御部５の制御に応じて、半導体素子７５と７６のオン状態とオフ状態が切り替えられる。このため、第１結合点ｊ１側で直流送電線１０－２の事故電流が発生した場合、制御部５は、転流回路７３Ｃの半導体素子７５と半導体素子７６とをオン状態にする。このように、転流部が転流部７Ｃの構成の場合は、第１結合点ｊ１側で直流送電線１０－２の事故電流が発生した場合に対応可能である。なお、半導体素子８０、８１は、半導体素子７４、７７のオン時にコンデンサ７２の出力電流方向を一定にし，また，インダクタ７１にたまったエネルギーをコンデンサ７２に回生するような電流経路となる役割がある。

【0075】

次に、開閉転流部２Ａが転流部７Ｄを備える場合の動作例を説明する。なお、ここでは、遮断消費部の構成が遮断消費部３Ａであり、選択部の構成が選択部４Ａである例を説明する。この構成では、第２結合点ｊ２側で直流送電線１０－２の事故電流を検知すると、制御部５は、転流回路７３Ｄの半導体素子７４と半導体素子７７とをオン状態にし、半導体素子７５と半導体素子７６とをオフ状態にする。第１結合点ｊ１側で直流送電線１０－２の事故電流を検知すると、制御部５は、転流回路７３Ｄの半導体素子７４と半導体素子７７とをオフ状態にし、半導体素子７５と半導体素子７６とをオン状態にする。

【0076】

なお、図９～図１２の転流部７の構成は一例であり、これらが複数個、直並列接続されていてもよい。例えば、転流部７Ｂと転流部７Ｃとが並列に接続されていてもよい。

【0077】

次に、選択部の構成が選択部４Ｂの場合の動作例を説明する。なお、ここでは、開閉転流部２Ａの転流部の構成が転流部７Ａであり、遮断消費部の構成が遮断消費部３Ａである例を説明する。事故電流が開閉転流部２Ａから遮断消費部３へと転流する際、制御部５は、以下のように選択部４Ｂの半導体素子４２を切り替える。制御部５は、直流送電線１０の第１結合点ｊ１と第３結合点ｊ３との間に接続される半導体素子４２と、直流送電線１０の第２結合点ｊ２と第４結合点ｊ４との間に接続される半導体素子４２を、選択部４Ａのダイオード４１の場合と同様の経路になるようにオン状態にし、他の選択部４Ｂの半導体素子４２をオフ状態にする。

【0078】

なお、半導体素子４２は、サイリスタに限らず、選択部４Ｃのような半導体素子４３または選択部４Ｄのような機械式のスイッチ４４であってもよい。この場合であっても、制御部５は、半導体素子４３またはスイッチ４４を、選択部４Ａのダイオード４１の場合と同様の経路になるようにオン状態にし、他の選択部４をオフ状態にする。また、選択部４の構成は、ダイオード４１、半導体素子４２、半導体素子４３、スイッチ４４を組み合わせた構成でもよい。

【0079】

次に、選択部の構成が選択部４Ｅの場合の動作例を、図１を参照しつつ説明する。なお、ここでは、開閉転流部の転流部の構成が転流部７Ａであり、遮断消費部の構成が遮断消費部３Ａである例を説明する。相互に接続されるような直流送電線である場合は、選択部４Ｅに図１３のように開閉転流部２を用いることができる。

【0080】

選択部４Ｅに開閉転流部２を用いる場合、定常導通時、制御部５は、選択部４Ｅをオン状態にする。これにより、電流は、各直流送電線の開閉転流部２と選択部４Ｅの開閉転流部２を通じて伝送される。

【0081】

直流送電線１０－２の開閉転流部２－２に対して第２結合点ｊ２側で事故が発生した場合は、電流が開閉転流部２－２から遮断消費部３へと転流する。制御部５は、直流送電線１０－２に接続される開閉転流部２－２を迂回するように、直流送電線１０－２から選択部４－２－１、遮断消費部３、選択部４－２－４の経路ができるように選択部４－２－１、選択部４－２－４以外の選択部４をオフ状態にする。また、直流送電線１０－２の開閉転流部２－２に対して第１結合点ｊ１側で事故が発生した場合、制御部５は、選択部４－２－２、選択部４－２－３以外の選択部４をオフ状態にする。なお、これらの動作は、どの直流送電線の開閉転流部２であっても同様である。

【0082】

以上のように、本実施形態によれば、直流送電線１０それぞれに双方向半導体スイッチを用い、双方向半導体遮断器を用いる場合と比較して、選択部４にダイオード４１のように制御不要な半導体素子を使用することができる。また、本実施形態によれば、事故電流がどの方向であっても遮断消費部３に流れる電流を整流できるので、主要素である遮断消費部３を単方向とすることができる。これらによって、本実施形態によれば、従来の直流電流遮断装置よりも簡素な構成にすることができる。

【0083】

（第２の実施形態）
図２１は、本実施形態に係る開閉転流部２Ｂの構成例を示す図である。図２１のように、開閉転流部２Ｂは、例えば、開閉部６と転流部７とを備える。開閉部６と転流部７とは、直列に接続される。開閉部６の構成は、開閉部６Ａの構成であってもよく、開閉部６Ｂのように少なくとも１つの遮断器６３を備える構成であってもよい。

【0084】

転流部７の構成は、第１の実施形態で説明した転流部７Ａ、転流部７Ｂ、転流部７Ｃ、転流部７Ｄ、および転流部７Ｅ（後述する図２２）のうちの１つ、または組み合わせである。図２２は、転流部の他の構成例を示す図である。図２２のように、転流部７Ｅは、転流回路７３Ｅのように少なくとも１つの自己消弧可能な半導体素子または少なくとも一つの半導体素子８５を備える。なお、半導体素子８５のベースには、制御部５の制御線（不図示）が接続される。

【0085】

次に、開閉転流部２Ｂを備える直流電流遮断装置１Ｂの構成例を、図２３を用いて説明する。図２３は、本実施形態に係る開閉転流部２Ｂを備える直流電流遮断装置１Ｂの構成例を示す図である。図２３に示す直流電流遮断装置１Ｂは、開閉転流部２Ｂが開閉部６Ｂと転流部７Ｂとを備え、遮断消費部３Ａが遮断部３１と消費吸収部３３とを備え、選択部４Ａが複数のダイオード４１を備える。

【0086】

定常動作時、制御部５は、開閉部６Ｂの遮断器６３をオン状態にし、転流部７Ｂの転流回路７３Ｅをオン状態にする。

【0087】

事故電流を検知すると、制御部５は、遮断消費部３Ａをオン状態にする。制御部５は、直流送電線１０に接続された転流部７Ｂの転流回路７３Ｅをオフ状態にする。これにより、遮断消費部３Ａに電流は転流し、開閉転流部２Ｂの遮断器６３に流れる電流は略ゼロとなる。制御部５は、遮断器６３に流れる電流が略ゼロとなったことを検出した際、開閉転流部２Ｂの遮断器６３をオフ状態にする。転流部７Ｅを用いるため、コンデンサへの充電はなく、遮断消費部３に電流が転流する。なお、事故電流を検知すると、制御部５は、転流回路７３Ｅの２つの半導体素子のうちのいずれか１つをオフ状態にする。制御部５は、例えば、ｊ１側での事故の場合、半導体素子８５をオフ状態にする。また、制御部５は、Ｊ２側での事故の場合、もう一方の半導体素子をオフ状態にする。

【0088】

なお、転流部７は、転流部７Ｂ、転流部７Ｃ、転流部７Ｄ、および転流部７Ｅでも成立し、これらが複数個、直並列接続されていてもよい。

【0089】

このような構成例であっても、遮断消費部３Ａ（または３Ｂ）の遮断部３１（または３５）をオフ状態にした際のエネルギーが、アレスタ３４（または３６）が不要なほどに低ければ、遮断消費部３Ａ（または３Ｂ）はアレスタ３４（または３６）を備えていなくてもよい。また、遮断部３１（または３５）は、半導体素子の極性が双方向でも一方向のみでもよい。図８では遮断器６１、断路器６２それぞれは１個ずつであるが、開閉部６の構成は、遮断器６１、断路器６２が複数直並列接続の構成でもよい。

【0090】

以上のように、本実施形態によれば、直流送電線１０それぞれに双方向半導体スイッチを用い、双方向半導体遮断器を用いる場合と比較して、選択部４Ａのように制御不要な半導体素子を使用することができる。これにより、本実施形態によれば、事故電流がどの方向であっても遮断消費部３に流れる電流を整流できるので主要素である遮断消費部３を単方向とすることができる。これらによって、本実施形態によれば、従来の直流電流遮断装置よりも簡素な構成にすることができる。

【0091】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、２線以上の直流送電線（１０）に取り付けられ、前記直流送電線のそれぞれを流れる直流電流を遮断可能な直流電流遮断装置（１）であって、前記直流送電線に設けられる開閉転流部（２）と、前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部（３）の第１端子（３ａ）とを接続する第1補助線路（２１１）に設けられる第1の選択部（４－ｋ－１）と、前記開閉転流部の第１側と、各直流送電線に共通の遮断消費部の第２端子（３ｂ）とを接続する第２補助線路（２１２）に設けられる第２の選択部（４－ｋ－２）と、前記開閉転流部の第２側と、前記第１端子とを接続する第３補助線路（２１３）に設けられる第３の選択部（４－ｋ－３）と、前記開閉転流部の第２側と、前記第２端子とを接続する第４補助線路（２１４）に設けられる第４の選択部（４－ｋ－４）と、を直流送電線ごとに備え、前記開閉転流部は、少なくとも１つの機械接点式の遮断器である開閉部（６）と、前記直流送電線を流れる電流を前記遮断消費部に転流させる転流部（７）とを備え、前記第1から第４の選択部のそれぞれは、電流経路を選択可能であり、更に、少なくとも１つの半導体素子を有して電流を遮断することが可能な半導体遮断器（３１または３５）と、エネルギーを消費または吸収する消費吸収部とを含む前記遮断消費部（３３または３６）を備える。これによって、より簡素に構成することができる。

【0092】

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】

【0093】

１，１Ａ，１Ｂ…直流電流遮断装置、２，２Ａ，２Ｂ，２－１，２－２，…，２－ｎ…開閉転流部、３，３Ａ，３Ｂ…遮断消費部、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４－１－１，４－１－２，４－１－３，４－１－４，４－２－１，４－２－２，４－２－３，４－２－４，…，４－ｎ－１，４－ｎ－２，４－ｎ－３，４－ｎ－４…選択部、５…制御部、６，６Ａ…開閉部、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ…転流部、１０，１０－１，１０－２，…，１０－ｎ…直流送電線、３１…遮断部、３２，３５…半導体素子、３３…消費吸収部、３４，３６…アレスタ、４１…ダイオード、４２，４３…半導体素子、４４…スイッチ、６１，６３…遮断器、６２…断路器、７１…インダクタ、７２，８２，８３…コンデンサ、８５…半導体素子、７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄ，７３Ｅ…転流回路、７４～８１…半導体素子、２００，２１１，２１１－１，２１１－２，…，２１１－ｎ，２１２，２１２－１，２１２－２，…，２１２－ｎ，２１３，２１３－１，２１３－２，…，２１３－ｎ，２１４，２１４－１，２１４－２，…，２１４－ｎ…補助線路、ｊ１，ｊ１－１，ｊ１－２，ｊ１－３…第１結合点、ｊ２，ｊ２－１，ｊ２－２，ｊ２－３…第２結合点、ｊ３…第３結合点、ｊ４…第４結合点

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】