特許 7684257 直流送電制御装置、直流送電制御方法

(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】2025-05-19

(45)【発行日】2025-05-27

(54)【発明の名称】直流送電制御装置、直流送電制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20250520BHJP

   H02J 3/36 20060101ALI20250520BHJP

   G05B 9/02 20060101ALI20250520BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 301D

H02J3/36

G05B9/02 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022146112

(22)【出願日】2022-09-14

(65)【公開番号】P2024041353

(43)【公開日】2024-03-27

【審査請求日】2024-07-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中川 貴裕

【審査官】早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２５７７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２２４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４４９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／２０７９７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ１／００－１／１６

Ｈ０２Ｊ３／００－５／００

Ｈ０２Ｊ１３／００

Ｇ０５Ｂ９／００－９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流送電システムが有する複数の制御系列にそれぞれ設けられ、操作指令装置から入力される制御指令に応じて前記直流送電システムの制御を行う直流送電制御装置であって、
自制御系列に異常が発生したことを表す異常信号を前記操作指令装置へ出力する出力ロック部と、
前記異常信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック信号を受けて、前記自制御系列を系列ロック状態に移行させる系列ロック処理部と、
前記操作指令装置から送信される系列間照合信号を受けて、前記自制御系列が前記異常から復旧したか否かの判断を実施し、前記判断の結果に基づいて前記自制御系列を前記直流送電システムの制御に復帰させるための系列復帰信号を前記操作指令装置へ出力する復旧処理部と、
前記系列復帰信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック解除信号を受けて、前記系列ロック状態を解除する系列ロック解除部と、を備え、
前記復旧処理部は、
前記自制御系列がデブロック中か否かを判定するデブロック判定部と、
前記デブロック判定部の判定結果を用いて、前記自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との照合を実施し、前記照合の結果に基づいて前記自制御系列が系列復帰条件を満たすか否かを判定する系列間照合部と、
前記系列間照合部により前記系列復帰条件を満たすと判定された場合に前記系列復帰信号を出力する系列復帰信号出力部と、を有し、
前記系列間照合部は、前記自制御系列の制御状態と前記他制御系列の制御状態との合わせ込みを行うための系列間合わせ込み信号を出力し、
前記デブロック判定部は、前記系列間合わせ込み信号を用いて前記自制御系列がデブロック中か否かを判定する、直流送電制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の直流送電制御装置であって、
前記系列間照合部は、
前記自制御系列において前記直流送電制御装置の動作が正常であり、かつ、前記操作指令装置から前記系列ロック信号および前記系列間照合信号が入力されているという第１の条件と、
前記自制御系列がデブロック中ではないという第２の条件と、
前記他制御系列がデブロック中であるという第３の条件と、を満たす場合に、前記系列間合わせ込み信号を出力する、直流送電制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の直流送電制御装置であって、
前記系列間照合部は、前記第１の条件が満たされると所定のパルス信号を１回出力するワンショット回路を有し、前記ワンショット回路から出力される前記パルス信号を用いて前記系列間合わせ込み信号を出力する、直流送電制御装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の直流送電制御装置であって、
前記デブロック判定部は、直流電力と交流電力とを相互に変換する変換器がＢＰＰ状態であることを示すＢＰＰ完了信号が入力されるか、または前記系列間照合部から前記系列間合わせ込み信号が出力された場合に、前記自制御系列がデブロック中であると判定する、直流送電制御装置。

【請求項5】

直流送電システムが有する複数の制御系列にそれぞれ設けられ、操作指令装置から入力される制御指令に応じて前記直流送電システムの制御を行う直流送電制御装置を用いた直流送電制御方法であって、
前記直流送電制御装置により、
自制御系列に異常が発生したことを表す異常信号を前記操作指令装置へ出力し、
前記異常信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック信号を受けて、前記自制御系列を系列ロック状態に移行させ、
前記操作指令装置から送信される系列間照合信号を受けて、前記自制御系列が前記異常から復旧したか否かの判断を実施し、
前記判断の結果に基づいて前記自制御系列を前記直流送電システムの制御に復帰させるための系列復帰信号を前記操作指令装置へ出力し、
前記系列復帰信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック解除信号を受けて、前記系列ロック状態を解除し、
前記判断では、
所定の条件を満たす場合に、前記自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との合わせ込みを行うための系列間合わせ込み信号を出力し、
前記系列間合わせ込み信号を用いて、前記自制御系列がデブロック中か否かを判定するデブロック判定を実施し、
前記デブロック判定の結果を用いて、前記自制御系列の制御状態と前記他制御系列の制御状態との照合を実施し、
前記照合の結果に基づいて、前記系列復帰信号を出力するための系列復帰条件を前記自制御系列が満たすか否かを判定する、直流送電制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流送電の制御を行う装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高電圧の直流電流を用いて電力送電を行う高圧直流送電（ＨＶＤＣ：High Voltage Direct Current）が注目されている。こうした高圧直流送電では、従来の交流送電と比べて、送電損失が少なく、また送電設備の建設費が安価となることから、特に長距離送電に関して経済的に有利である。さらに、高圧直流送電を用いることで周波数の異なる系統間の連系が容易となるため、商用電源の周波数が異なる地域間での電力融通にも適している。この点は、例えば日本のように、同一国内でも地域ごとに商用電源の周波数が異なる場合において特に適している。

【0003】

直流送電を行う直流送電システムでは、電力を交流から直流に、または直流から交流に相互に変換する変換器が必要である。変換器は、一般的に制御装置からの制御信号に応じて動作し、事故や故障などの異常発生により制御装置からの制御信号出力が停止すると、変換器が動作できなくなって直流送電システムが停止する。こうした予定外のシステム停止は、電力系統に対して多大な影響を及ぼすことになるため、必ず回避しなければならない。そこで、直流送電システムでは通常、制御装置が冗長構成となっており、複数の制御装置が同時に変換器に対して制御信号を出力している。これにより、１つの制御装置に異常が発生しても、直流送電システム全体が停止してしまうのを防いでいる。

【0004】

冗長構成された制御装置の一つに異常が発生した後、その制御装置を復旧させて冗長運転を再開する場合には、直流送電を停止せずにこれを行うことが必要となる。

【0005】

直流送電システムの復旧に関して、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１に記載された交直変換システムでは、二重化された系列のうちいずれかの系列中の装置が異常となり異常装置が修理された場合に、修理された系列の制御装置の制御角を、他の系列の正常運転中の制御装置の制御角と比較し、一致したときに、修理された系列のロックを解除できるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第３４０３６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の交直変換システムでは、修理された系列の制御装置の制御角を他の系列の正常運転中の制御装置の制御角と一致させるために、修理された系列の制御装置を手動で操作する必要がある。したがって、ヒューマンエラーによる誤操作の危険性が排除できず、正常なシステム復旧の妨げとなる可能性がある。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、直流送電システムの復旧処理を容易かつ確実に行うことを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による直流送電制御装置は、直流送電システムが有する複数の制御系列にそれぞれ設けられ、操作指令装置から入力される制御指令に応じて前記直流送電システムの制御を行うものであって、自制御系列に異常が発生したことを表す異常信号を前記操作指令装置へ出力する出力ロック部と、前記異常信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック信号を受けて、前記自制御系列を系列ロック状態に移行させる系列ロック処理部と、前記操作指令装置から送信される系列間照合信号を受けて、前記自制御系列が前記異常から復旧したか否かの判断を実施し、前記判断の結果に基づいて前記自制御系列を前記直流送電システムの制御に復帰させるための系列復帰信号を前記操作指令装置へ出力する復旧処理部と、前記系列復帰信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック解除信号を受けて、前記系列ロック状態を解除する系列ロック解除部と、を備え、前記復旧処理部は、前記自制御系列がデブロック中か否かを判定するデブロック判定部と、前記デブロック判定部の判定結果を用いて、前記自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との照合を実施し、前記照合の結果に基づいて前記自制御系列が系列復帰条件を満たすか否かを判定する系列間照合部と、前記系列間照合部により前記系列復帰条件を満たすと判定された場合に前記系列復帰信号を出力する系列復帰信号出力部と、を有し、前記系列間照合部は、前記自制御系列の制御状態と前記他制御系列の制御状態との合わせ込みを行うための系列間合わせ込み信号を出力し、前記デブロック判定部は、前記系列間合わせ込み信号を用いて前記自制御系列がデブロック中か否かを判定する。
本発明による直流送電制御方法は、直流送電システムが有する複数の制御系列にそれぞれ設けられ、操作指令装置から入力される制御指令に応じて前記直流送電システムの制御を行う直流送電制御装置を用いたものであって、前記直流送電制御装置により、自制御系列に異常が発生したことを表す異常信号を前記操作指令装置へ出力し、前記異常信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック信号を受けて、前記自制御系列を系列ロック状態に移行させ、前記操作指令装置から送信される系列間照合信号を受けて、前記自制御系列が前記異常から復旧したか否かの判断を実施し、前記判断の結果に基づいて前記自制御系列を前記直流送電システムの制御に復帰させるための系列復帰信号を前記操作指令装置へ出力し、前記系列復帰信号に応じて前記操作指令装置から送信される系列ロック解除信号を受けて、前記系列ロック状態を解除し、前記判断では、所定の条件を満たす場合に、前記自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との合わせ込みを行うための系列間合わせ込み信号を出力し、前記系列間合わせ込み信号を用いて、前記自制御系列がデブロック中か否かを判定するデブロック判定を実施し、前記デブロック判定の結果を用いて、前記自制御系列の制御状態と前記他制御系列の制御状態との照合を実施し、前記照合の結果に基づいて、前記系列復帰信号を出力するための系列復帰条件を前記自制御系列が満たすか否かを判定する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、直流送電システムの復旧処理を容易かつ確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る直流送電システムの構成図である。

【図2】直流送電制御装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図3】比較例に係る直流送電制御装置における系列ロック機能および復旧機能に関する機能ブロック図である。

【図4】比較例に係るデブロック判定部の詳細を示す図である。

【図5】比較例に係る系列間照合部の詳細を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る直流送電制御装置における系列ロック機能および復旧機能に関する機能ブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るデブロック判定部の詳細を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る系列間照合部の詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態に係る直流送電システムの構成図である。図１に示す直流送電システム１００は、操作指令装置１、制御部２および電力変換部３を有する。制御部２は、通信装置１０Ａおよび直流送電制御装置２０Ａを含む第１制御系列２Ａと、通信装置１０Ｂおよび直流送電制御装置２０Ｂを含む第２制御系列２Ｂとを有する。

【0014】

操作指令装置１は、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂに対する制御指令を、第１制御系列２Ａおよび第２制御系列２Ｂへそれぞれ出力する。操作指令装置１は、例えばユーザの操作に応じて、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂに対して指示すべき制御内容を決定し、その制御内容に応じた制御指令を出力することができる。

【0015】

操作指令装置１から直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂに対して出力された制御指令は、第１制御系列２Ａ、第２制御系列２Ｂにおいて、通信装置１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ入力される。通信装置１０Ａ，１０Ｂは、入力された制御指令を自制御系列の直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂに対してそれぞれ出力することで、操作指令装置１と直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂとの間で制御指令の中継を行う。

【0016】

直流送電制御装置２０Ａは、操作指令装置１から通信装置１０Ａを介して入力された制御指令に基づき、電力変換部３に対するパルス信号を生成して出力する。同様に、直流送電制御装置２０Ｂは、操作指令装置１から通信装置１０Ｂを介して入力された制御指令に基づき、電力変換部３に対するパルス信号を生成して出力する。ここで、直流送電制御装置２０Ａと直流送電制御装置２０Ｂの間では、互いの内部状態を一致させておき、同じタイミングで電力変換部３に同一のパルス信号をそれぞれ出力する必要がある。そのため、直流送電制御装置２０Ａと直流送電制御装置２０Ｂは、系列間信号を互いに送受信しあうことで、自身の運転制御角や運転状態を相手方に通知する。

【0017】

通信装置１０Ａ，１０Ｂは、直流送電システム１００が行う直流送電の相手先システムが有する通信装置（不図示）から送信される状態信号を受信し、自制御系列の直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ送信する。相手先システムの通信装置から送信される状態信号とは、相手先システムが有する制御装置（不図示）の制御状態を表す信号である。また、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂは、自身の制御状態に応じた状態信号を通信装置１０Ａ，１０Ｂへそれぞれ出力する。通信装置１０Ａ，１０Ｂは、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂからの状態信号を中継し、相手先システムが有する通信装置へそれぞれ送信する。これにより、直流送電システム１００と相手先システムの間で、互いの制御状態に応じた状態信号が送受信される。

【0018】

電力変換部３は、変換器制御装置３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、変換器３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとを有する。変換器制御装置３１Ａ～３１Ｃは、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂからのパルス信号に基づく点弧パルスを生成し、変換器３２Ａ～３２Ｃへそれぞれ出力する。変換器３２Ａ～３２Ｃは、上アーム用のスイッチング素子および下アーム用のスイッチング素子をそれぞれ有し、変換器制御装置３１Ａ～３１Ｃからの点弧パルスに応じてこれらのスイッチング素子を交互にオンオフすることで、直流電力と交流電力を相互に変換する。変換器３２Ａ～３２Ｃのスイッチング素子は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などを用いて構成される。

【0019】

以上説明したように、直流送電システム１００では、第１制御系列２Ａと第２制御系列２Ｂにそれぞれ設けられた直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂから出力されるパルス信号に応じて電力変換部３の動作が制御されることで、直流送電システム１００による直流送電の制御が行われる。

【0020】

なお、本実施形態では、電力変換部３が変換器３２Ａ～３２Ｃおよび変換器制御装置３１Ａ～３１Ｃを有し、これら３つの変換器と変換器制御装置の組み合わせにより、電力変換部３において直流電力と交流電力の相互変換を行う例を説明したが、電力変換部３の構成はこれに限定されない。例えば、２つ以下または４つ以上の変換器や変換器制御装置を用いて電力変換部３を構成してもよいし、変換器と変換器制御装置を一対一に対応付けなくてもよい。また、制御部２が３つ以上の制御系列を有していてもよい。制御部２が冗長化された複数の制御系列を有し、これら複数の制御系列を用いて電力変換部３の動作を制御することで直流電力と交流電力の相互変換を行うことができれば、任意の構成による制御部２や電力変換部３を用いて、直流送電システム１００を実現できる。

【0021】

次に、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂのハードウェア構成について、図２を参照して以下に説明する。ここで、直流送電制御装置２０Ａと直流送電制御装置２０Ｂとは、冗長化された第１制御系列２Ａと第２制御系列２Ｂにおいてそれぞれ用いられるものであり、共通のハードウェア構成および機能を有する。そのため以下では、直流送電制御装置２０Ａと直流送電制御装置２０Ｂを共に「直流送電制御装置２０」と表し、この直流送電制御装置２０について説明を行うことがある。

【0022】

図２は、直流送電制御装置２０のハードウェア構成例を示す図である。

【0023】

直流送電制御装置２０は、ＰＣ（Personal Computer）やサーバなどの一般的な情報処理装置を用いて実現することができる。直流送電制御装置２０は、図２に示されるように、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、外部記憶装置１０３と、通信インタフェース（通信ＩＦ）１０４と、入出力装置１０５と、それらの各部を接続する通信バス１０６と、を備える。

【0024】

プロセッサ１０１は、直流送電制御装置２０の各部を制御する。プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などを用いて構成され、メモリ１０２に記憶されているプログラムを実行することで、直流送電制御装置２０の各機能を実現することができる。なお、プロセッサ１０１の代わりに、ロジック回路の組み合わせやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いて、直流送電制御装置２０が有する機能の一部または全部を実現してもよい。

【0025】

メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの半導体記憶装置であり、外部記憶装置１０３からロードされてプロセッサ１０１で実行されるプログラムや、必要なワークデータを一時的に記憶する。

【0026】

外部記憶装置１０３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの大容量の非一時的な磁気記憶装置や半導体記憶装置であり、プロセッサ１０１で実行されるプログラムや、プロセッサ１０１の処理に利用されるデータを記憶する。上述の通り、これらのプログラムやデータの一部またはすべては、予め外部記憶装置１０３に格納されていてもよいし、必要に応じて外部の非一時的な記憶媒体を備えた装置からネットワーク経由で、または可搬型の非一時的記憶媒体経由で導入されてもよい。

【0027】

通信ＩＦ１０４は、プロセッサ１０１の制御に応じて動作し、直流送電制御装置２０と他の装置との間で、各種信号や情報を送受信するためのインタフェース処理を行う。

【0028】

入出力装置１０５は、直流送電システム１００の管理を行うユーザからの入力を受け付けるとともに、ユーザへ提示する情報を出力するための装置であり、例えばマウス、キーボード、ディスプレイなどを用いて構成される。

【0029】

続いて、本実施形態の直流送電制御装置２０が有する系列ロック機能および復旧機能について説明する。

【0030】

系列ロック機能とは、第１制御系列２Ａまたは第２制御系列２Ｂの一方の制御系列において、例えば通信装置１０Ａ，１０Ｂや直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂの故障等を原因とする異常が生じた場合に、当該制御系列による電力変換部３の動作制御を禁止する機能のことである。いずれかの制御系列において系列ロック機能が有効化されると、当該制御系列の直流送電制御装置２０（第１制御系列２Ａの直流送電制御装置２０Ａ、または第２制御系列２Ｂの直流送電制御装置２０Ｂ）は、パルス信号の出力を停止して当該制御系列による電力変換部３の動作制御を禁止する。このとき、系列ロック機能が有効化されていない方の健全な制御系列を用いて、電力変換部３の動作制御が継続される。なお、系列ロック機能が有効化されているときには、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂ間における系列間信号の送受信が停止される。

【0031】

復旧機能とは、第１制御系列２Ａまたは第２制御系列２Ｂの一方の制御系列において発生した異常が解消されて正常に戻った場合に、当該制御系列の系列ロック状態を解除して第１制御系列２Ａおよび第２制御系列２Ｂによる直流送電システム１００の冗長制御系を復旧させる機能のことである。いずれかの制御系列において系列ロック機能が有効化された後、復旧機能により所定の復旧手順を行うことで、当該制御系列からのパルス信号の出力や、直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂ間における系列間信号の送受信を再開し、第１制御系列２Ａと第２制御系列２Ｂの両方を用いた電力変換部３の動作制御に戻ることができる。

【0032】

ここで、本実施形態の直流送電制御装置２０における系列ロック機能および復旧機能の詳細を説明する前に、本実施形態の比較例として、従来の直流送電制御装置における系列ロック機能および復旧機能について、図３～図５を参照して以下に説明する。なお以下では、図１の直流送電システム１００における直流送電制御装置２０Ａ，２０Ｂを、比較例による直流送電制御装置２０Ｃにそれぞれ置き換えて、この直流送電制御装置２０Ｃにおける系列ロック機能および復旧機能を説明する。

【0033】

図３は、比較例に係る直流送電制御装置２０Ｃにおける系列ロック機能および復旧機能に関する機能ブロック図である。直流送電制御装置２０Ｃは、出力ロック部２１、系列ロック処理部２２、復旧処理部２３Ｃおよび系列ロック解除部２４の各機能を有する。これらの機能は、例えば図２と同様のハードウェア構成を有する直流送電制御装置２０Ｃにおいて、プロセッサ１０１が所定のプログラムを実行することにより実現される。

【0034】

出力ロック部２１は、自制御系列（第１制御系列２Ａまたは第２制御系列２Ｂ）において装置異常や電源断など何らかの異常が発生すると、その異常を検知し、異常が発生したことを表す異常信号を出力する。出力ロック部２１から出力された異常信号は、直流送電制御装置２０Ｃから操作指令装置１へ送信されるとともに、復旧処理部２３Ｃに入力される。

【0035】

操作指令装置１は、ＯＲ回路１４１、ＡＮＤ回路１４２、ＲＳ－ＦＦ回路１４３およびＡＮＤ回路１４４の各論理回路を含んで構成される制御信号出力部１４を有する。

【0036】

直流送電制御装置２０Ｃから送信された異常信号は、操作指令装置１において、制御信号出力部１４内のＯＲ回路１４１に入力される。ＯＲ回路１４１は、操作指令装置１から異常信号が入力されるか、または操作指令装置１に対するユーザの操作に応じて系列ロック指令１１が入力されると、ＲＳ－ＦＦ回路１４３のセット端子への出力信号を“０”から“１”に変化させる。ＲＳ－ＦＦ回路１４３は、セット端子に入力される信号が“０”から“１”に変化すると、直流送電制御装置２０Ｃに対して、同じ制御系列内の各装置の動作を停止させるための系列ロック信号を送信する。

【0037】

操作指令装置１から送信された系列ロック信号は、直流送電制御装置２０Ｃにおいて系列ロック処理部２２に入力される。系列ロック処理部２２は、操作指令装置１から系列ロック信号が入力されると、直流送電制御装置２０Ｃの動作を停止し、自制御系列を系列ロック状態に移行させる。系列ロック状態になった制御系列では、前述のように、直流送電制御装置２０Ｃから電力変換部３へのパルス信号の出力が停止するとともに、他制御系列の直流送電制御装置２０Ｃとの間で相互に行われる系列間信号の送受信が停止される。これにより、第１制御系列２Ａと第２制御系列２Ｂのうち、異常が生じた制御系列が直流送電システム１００から切り離され、正常な制御系列のみを用いて電力変換部３の動作制御が行われる。

【0038】

系列ロック状態になった制御系列において異常の原因を取り除いた後、復旧操作を開始する際に、ユーザは操作指令装置１を操作して、制御系列間の制御状態を照合するための系列間照合指令１２を入力する。系列間照合指令１２は、操作指令装置１において、制御信号出力部１４内のＡＮＤ回路１４４に入力される。ＡＮＤ回路１４４は、ＲＳ－ＦＦ回路１４３から系列ロック信号の送信中に系列間照合指令１２が入力されると、直流送電制御装置２０Ｃに対して系列間照合信号を送信する。

【0039】

操作指令装置１から送信された系列間照合信号は、直流送電制御装置２０Ｃにおいて復旧処理部２３Ｃに入力される。復旧処理部２３Ｃは、デブロック判定部２３１Ｃ、系列間照合部２３２Ｃおよび系列復帰信号出力部２３３を有する。

【0040】

デブロック判定部２３１Ｃは、操作指令装置１から系列間照合信号が入力されると、これに応じて、自制御系列においてＢＰＰ完了条件が成立するか否かを確認し、その確認結果に基づいて自制御系列がデブロック中か否かを判定する。ＢＰＰ完了条件とは、自制御系列の制御状態が、電力変換部３における変換器３２Ａ～３２Ｃの上下アームが同時にオンとなる状態であるＢＰＰ状態（バイパスペア状態）に相当するか否かを確認するための条件である。なお、デブロック判定部２３１Ｃによるデブロック判定方法の詳細については後述する。

【0041】

系列間照合部２３２Ｃは、デブロック判定部２３１Ｃの判定結果を用いて、自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態とを照合し、その照合結果に基づいて自制御系列が系列復帰条件を満たすか否かを判定する。系列復帰条件とは、自制御系列の系列ロック状態を解除して冗長制御系への復帰を許可し、自制御系列の直流送電制御装置２０Ｃによる電力変換部３の動作制御を再開することで、自制御系列を直流送電システム１００の制御に復帰させることが可能なことを確認するための条件である。なお、系列間照合部２３２Ｃによる系列間の制御状態の照合方法の詳細については後述する。

【0042】

系列復帰信号出力部２３３は、系列間照合部２３２Ｃにより自制御系列が系列復帰条件を満たすと判定された場合に、自制御系列を冗長制御系に復帰させるための系列復帰信号を出力する。系列復帰信号出力部２３３から出力された系列復帰信号は、直流送電制御装置２０Ｃから操作指令装置１へ送信され、操作指令装置１において、制御信号出力部１４内のＡＮＤ回路１４２に入力される。

【0043】

自制御系列の系列ロック状態を解除する場合、ユーザは操作指令装置１を操作して、系列ロック解除指令１３を入力する。系列ロック解除指令１３は、操作指令装置１において、制御信号出力部１４内のＡＮＤ回路１４２に入力される。ＡＮＤ回路１４２は、直流送電制御装置２０Ｃから系列復帰信号の送信中に系列ロック解除指令１３が入力されると、ＲＳ－ＦＦ回路１４３のリセット端子への出力信号を“０”から“１”に変化させる。ＲＳ－ＦＦ回路１４３は、リセット端子に入力される信号が“０”から“１”に変化すると、直流送電制御装置２０Ｃに対して、系列ロック状態を解除するための系列ロック解除信号を送信する。

【0044】

操作指令装置１から送信された系列ロック解除信号は、直流送電制御装置２０Ｃにおいて系列ロック解除部２４に入力される。系列ロック解除部２４は、操作指令装置１から系列ロック解除信号が入力されると、自制御系列の系列ロック状態を解除し、直流送電制御装置２０Ｃの動作を再開させる。系列ロック状態が解除された制御系列では、前述の直流送電制御装置２０の場合と同様に、直流送電制御装置２０Ｃから電力変換部３へのパルス信号の出力と、他制御系列の直流送電制御装置２０Ｃとの間で相互に行われる系列間信号の送受信とが再開される。これにより、第１制御系列２Ａと第２制御系列２Ｂの両方による冗長制御系を用いた直流送電システム１００の運用に戻ることができる。

【0045】

図４は、比較例に係るデブロック判定部２３１Ｃの詳細を示す図である。図４に示すデブロック判定部２３１Ｃは、判定条件４１～４５に基づいて、自制御系列がデブロック中であるか否かの判定を行う。

【0046】

判定条件４１は、変換器３２Ａ～３２Ｃが自制御系列に対してＢＰＰ完了条件を満たすことを条件とするものである。判定条件４１の確認は、例えば変換器３２Ａ～３２Ｃから直流送電制御装置２０Ｃに対して初回起動時に出力されるＢＰＰ完了信号の有無により行われる。

【0047】

判定条件４２は、判定条件４１の代わりに、ユーザの強制指示の有無によってＢＰＰ完了条件を満たすことを条件とするものである。判定条件４２の確認は、例えばユーザが直流送電制御装置２０Ｃに対して所定の操作入力を行ったか否かにより行われる。

【0048】

判定条件４３は、変換器３２Ａ～３２Ｃが停止ＢＰＰ状態であることを条件とするものである。判定条件４３の確認は、例えば直流送電制御装置２０Ｃから変換器３２Ａ～３２Ｃに対する停止指令信号の出力の有無により行われる。

【0049】

判定条件４４は、変換器３２Ａ～３２Ｃが他制御系列に対してＢＰＰ完了条件を満たすことを条件とするものである。判定条件４４の確認は、判定条件４１と同様に、例えば変換器３２Ａ～３２Ｃから直流送電制御装置２０Ｃに対して初回起動時に出力されるＢＰＰ完了信号の有無により行われる。

【0050】

判定条件４５は、判定条件４４の代わりに、ユーザの強制指示の有無によってＢＰＰ完了条件を満たすことを条件とするものである。判定条件４５の確認は、判定条件４２と同様に、例えばユーザが直流送電制御装置２０Ｃに対して所定の操作入力を行ったか否かにより行われる。

【0051】

デブロック判定部２３１Ｃにおいて、判定条件４１，４２のいずれか少なくとも一方を満たす場合、ＯＲ回路５１の出力信号が“１”となる。また、判定条件４４，４５のいずれか少なくとも一方を満たす場合、ＯＲ回路５２の出力信号が“１”となる。ＯＲ回路５１の出力信号が“１”であるか、または判定条件４３を満たす場合、ＯＲ回路５３の出力信号が“１”となる。

【0052】

ＯＲ回路５３の出力信号が“１”である場合、自端ＢＰＰ完了条件が成立すると判断される。ＯＲ回路５２の出力信号が“１”である場合、他端ＢＰＰ完了条件が成立すると判断される。自端ＢＰＰ完了条件が成立し、かつ他端ＢＰＰ完了条件が成立する場合、ＡＮＤ回路５４の出力信号が“１”となり、デブロック判定部２３１Ｃの判定結果６０として「デブロック中」との判定結果が得られる。

【0053】

図４のデブロック判定部２３１Ｃにおいて、判定条件４２，４５を考慮しない場合、判定結果６０が「デブロック中」となるためには、判定条件４１，４３のいずれかと、判定条件４４とを満たす必要がある。しかしながら、これらの判定条件を満たすためには、変換器３２Ａ～３２Ｃが初回起動後の運転開始前であるか、または停止状態である必要がある。したがって、前述のように異常が発生していない健全な制御系列を用いて電力変換部３の動作制御が行われている状態では、これらの判定条件が満たされないため、異常が発生した制御系列を復旧して直流送電システム１００の制御に復帰させる際に、判定結果６０を「デブロック中」とすることができない。そこで、比較例の直流送電制御装置２０Ｃでは、ユーザの強制指示による判定条件４２，４５を用いることで、判定結果６０を強制的に「デブロック中」とするようにしている。

【0054】

図５は、比較例に係る系列間照合部２３２Ｃの詳細を示す図である。図５に示す系列間照合部２３２Ｃは、判定条件６１～６８に基づいて、自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態とを照合することで、自制御系列において系列復帰条件が成立するか否かの判定を行う。

【0055】

判定条件６１は、自制御系列がデブロック中であることを条件とするものである。判定条件６１の確認は、デブロック判定部２３１Ｃにより得られる判定結果６０を用いて行われる。

【0056】

判定条件６２は、他制御系列がデブロック中であることを条件とするものである。判定条件６２の確認は、例えば他制御系列の直流送電制御装置２０Ｃから送信される系列間信号に基づいて行われる。

【0057】

判定条件６３は、自制御系列の潮流方向が送電側であり、自制御系列によって電力変換部３が交流電力から直流電力への電力変換を行うように制御されていることを条件とするものである。判定条件６３の確認は、例えば自制御系列の直流送電制御装置２０Ｃの制御状態に基づいて行われる。

【0058】

判定条件６４は、他制御系列の潮流方向が送電側であり、他制御系列によって電力変換部３が交流電力から直流電力への電力変換を行うように制御されていることを条件とするものである。判定条件６４の確認は、例えば他制御系列の直流送電制御装置２０Ｃから送信される系列間信号に基づいて行われる。

【0059】

判定条件６５は、自制御系列と他制御系列の制御値が一致していることを条件とするものである。判定条件６５の確認は、例えば自制御系列の直流送電制御装置２０Ｃの制御状態や、他制御系列の直流送電制御装置２０Ｃから送信される系列間信号に基づいて行われる。

【0060】

判定条件６６は、自制御系列に異常が発生しており、直流送電制御装置２０Ｃからの信号出力が停止されていることを条件とするものである。判定条件６６の確認は、例えば出力ロック部２１の動作状態に基づいて行われる。

【0061】

判定条件６７は、自制御系列に対してロック指令が行われていることを条件とするものである。判定条件６７の確認は、例えば操作指令装置１から自制御系列に対して出力される系列ロック信号に基づいて行われる。

【0062】

判定条件６８は、自制御系列に対して系列間照合指令が行われていることを条件とするものである。判定条件６８の確認は、例えば操作指令装置１から自制御系列に対して出力される系列間照合信号に基づいて行われる。

【0063】

系列間照合部２３２Ｃにおいて、判定条件６１，６２の判定結果が一致する場合、ＸＯＲ回路７１の出力信号が“０”となり、不一致の場合、すなわち、いずれか一方の判定条件のみを満たす場合、ＸＯＲ回路７１の出力信号が“１”となる。また、判定条件６３，６４の判定結果が一致する場合、ＸＯＲ回路７２の出力信号が“０”となり、不一致の場合、すなわち、いずれか一方の判定条件のみを満たす場合、ＸＯＲ回路７２の出力信号が“１”となる。ＸＯＲ回路７１，７２両方の出力信号が“０”である場合、ＯＲ回路７３の出力信号が“０”となり、いずれか少なくとも一方の出力信号が“１”である場合、ＯＲ回路７３の出力信号が“１”となる。

【0064】

ＮＯＴ回路７４は、ＯＲ回路７３の出力信号を反転して出力する。その結果、判定条件６１，６２の判定結果が一致し、かつ、判定条件６３，６４の判定結果が一致する場合、ＮＯＴ回路７４の出力信号が“１”となり、それ以外の場合、ＮＯＴ回路７４の出力信号が“０”となる。

【0065】

ＮＯＴ回路７４の出力信号が“１”であり、かつ、判定条件６５，６８の判定条件をそれぞれ満たす場合、ＡＮＤ回路７５の出力信号が“１”となる。また、判定条件６６の判定条件を満たさず、かつ、判定条件６７，６８の判定条件をそれぞれ満たす場合、ＡＮＤ回路７６の出力信号が“１”となる。ＡＮＤ回路７５，７６の出力信号は、タイマ７７，７８によりそれぞれ所定のタイマ時間だけ遅延されてＡＮＤ回路７９に入力される。ＡＮＤ回路７５，７６の出力信号が両方とも“１”である場合、ＡＮＤ回路７９の出力信号が“１”となり、系列間照合部２３２Ｃの判定結果８０として「系列復帰条件成立」との判定結果が得られる。その結果、系列復帰信号出力部２３３から系列復帰信号が出力され、操作指令装置１へ送信される。

【0066】

なお、前述のようにデブロック判定部２３１Ｃにおいて、異常が発生していない健全な制御系列による運転状態では、ユーザの強制指示が行われない限り、「デブロック中」との判定結果を得ることができない。そのため、系列間照合部２３２Ｃでは、判定条件６１を満たすことができずに、「系列復帰条件成立」との判定結果を得ることができない。このように、比較例による直流送電制御装置２０Ｃでは、異常が発生した制御系列の直流送電制御装置２０Ｃを一旦停止してシステムから切り離してしまうと、異常を除去した後においてもユーザの強制指示なしでは冗長制御系を復旧できないため、ユーザが強制的に制御系列間の合わせ込みを行う必要があった。

【0067】

そこで本実施形態の直流送電制御装置２０では、系列ロック機能および復旧機能において、ユーザの強制指示なしでも冗長制御系を自動的に復旧できるようにしている。以下では、図６～図８を参照して、本実施形態の直流送電制御装置２０における系列ロック機能および復旧機能を説明する。なお図６～図８において、比較例で説明した図３～図５と同一の部分については、共通の符号をそれぞれ付している。以下では、この図３～図５と共通の符号が付された部分については、特に必要がない限り説明を省略する。

【0068】

図６は、本発明の一実施形態に係る直流送電制御装置２０における系列ロック機能および復旧機能に関する機能ブロック図である。本実施形態の直流送電制御装置２０は、図３で説明した比較例の直流送電制御装置２０Ｃと比べて、復旧処理部２３Ｃの代わりに復旧処理部２３を有している以外は同様である。なお、図３に示す各機能は、例えばプロセッサ１０１が所定のプログラムを実行することにより実現される。

【0069】

復旧処理部２３は、デブロック判定部２３１、系列間照合部２３２および系列復帰信号出力部２３３を有する。これらは、図３の復旧処理部２３Ｃにおけるデブロック判定部２３１Ｃ、系列間照合部２３２Ｃおよび系列復帰信号出力部２３３とそれぞれ同様の機能を有する。ただし、デブロック判定部２３１によるデブロック判定方法と、系列間照合部２３２による系列間の制御状態の照合方法とが、比較例のものとはそれぞれ異なる。

【0070】

図７は、本発明の一実施形態に係るデブロック判定部２３１の詳細を示す図である。図７に示すデブロック判定部２３１では、図４で説明した判定条件４１，４３および４４に加えて、さらに系列間照合部２３２から出力される系列間合わせ込み信号８５が判定条件に設けられている。デブロック判定部２３１は、これらの判定条件に基づいて、自制御系列がデブロック中であるか否かの判定を行う。なお、系列間照合部２３２における系列間合わせ込み信号８５の出力条件については後述する。一方、図４に示した比較例のデブロック判定部３２１Ｃとは異なり、ユーザの強制指示による判定条件４２，４５はデブロック判定部２３１に含まれていない。

【0071】

デブロック判定部２３１において、判定条件４１，４３のいずれか少なくとも一方を満たす場合、ＯＲ回路５３の出力信号が“１”となる。ＯＲ回路５３の出力信号が“１”であるか、または系列間合わせ込み信号８５が入力されている場合、ＯＲ回路５５の出力信号が“１”となる。また、判定条件４４を満たすか、系列間合わせ込み信号８５が入力されている場合、ＯＲ回路５６の出力信号が“１”となる。

【0072】

ＯＲ回路５５の出力信号が“１”である場合、自端ＢＰＰ完了条件が成立すると判断される。ＯＲ回路５６の出力信号が“１”である場合、他端ＢＰＰ完了条件が成立すると判断される。自端ＢＰＰ完了条件が成立し、かつ他端ＢＰＰ完了条件が成立する場合、ＡＮＤ回路５４の出力信号が“１”となり、デブロック判定部２３１の判定結果６０として「デブロック中」との判定結果が得られる。

【0073】

本実施形態の直流送電制御装置２０では、ユーザの強制指示による判定条件４２，４５の代わりに、系列間照合部２３２から出力される系列間合わせ込み信号８５を判定条件に用いている。これにより、ユーザが強制的に制御系列間の合わせ込みを行わなくても、系列間照合部２３２から系列間合わせ込み信号８５が出力されていれば、デブロック判定部２３１において判定結果６０を「デブロック中」とするようにしている。

【0074】

図８は、本発明の一実施形態に係る系列間照合部２３２の詳細を示す図である。図８に示す系列間照合部２３２は、図５で説明した構成に加えて、さらに系列間合わせ込み信号８５を出力するために、ＮＯＴ回路８１、タイマ８２、ワンショット回路８３およびＡＮＤ回路８４を有している。

【0075】

系列間照合部２３２において、判定条件６１の判定結果は、ＮＯＴ回路８１により反転されてＡＮＤ回路８４に入力される。また、ＡＮＤ回路７６の出力信号は、タイマ８２により所定のタイマ時間だけ遅延されてワンショット回路８３に入力される。ワンショット回路８３は、ＡＮＤ回路７６の出力信号が“１”になると、所定のパルス信号を１回だけＡＮＤ回路８４に出力する。

【0076】

ワンショット回路８３からパルス信号が出力されているときに、判定条件６１を満たさず、かつ判定条件６２を満たす場合、ＡＮＤ回路８４の出力信号が“１”となる。その結果、系列復帰信号出力部２３３から系列間合わせ込み信号８５が出力され、デブロック判定部２３１に入力される。この系列間合わせ込み信号８５を用いて、デブロック判定部２３１の判定結果６０を「デブロック中」とすることができる。したがって、ユーザが強制的に制御系列間の合わせ込みを行わなくても、冗長制御系を自動的に復旧することが可能となる。

【0077】

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。

【0078】

（１）直流送電制御装置２０は、直流送電システム１００が有する第１制御系列２Ａおよび第２制御系列２Ｂにそれぞれ設けられ、操作指令装置１から入力される制御指令に応じて直流送電システム１００の制御を行う。直流送電制御装置２０は、自制御系列に異常が発生したことを表す異常信号を操作指令装置１へ出力する出力ロック部２１と、異常信号に応じて操作指令装置１から送信される系列ロック信号を受けて、自制御系列を系列ロック状態に移行させる系列ロック処理部２２と、操作指令装置１から送信される系列間照合信号を受けて、自制御系列が異常から復旧したか否かの判断を実施し、その判断の結果に基づいて自制御系列を直流送電システム１００の制御に復帰させるための系列復帰信号を操作指令装置１へ出力する復旧処理部２３と、系列復帰信号に応じて操作指令装置１から送信される系列ロック解除信号を受けて、系列ロック状態を解除する系列ロック解除部２４とを備える。復旧処理部２３は、自制御系列がデブロック中か否かを判定するデブロック判定部２３１と、デブロック判定部２３１の判定結果を用いて、自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との照合を実施し、その照合の結果に基づいて自制御系列が系列復帰条件を満たすか否かを判定する系列間照合部２３２と、系列間照合部２３２により系列復帰条件を満たすと判定された場合に系列復帰信号を出力する系列復帰信号出力部２３３とを有する。系列間照合部２３２は、自制御系列の制御状態と他制御系列の制御状態との合わせ込みを行うための系列間合わせ込み信号８５を出力し、デブロック判定部２３１は、系列間合わせ込み信号８５を用いて自制御系列がデブロック中か否かを判定する。このようにしたので、直流送電システム１００の復旧処理を容易かつ確実に行うことができる。

【0079】

（２）系列間照合部２３２は、自制御系列において直流送電制御装置２０の動作が正常であり、かつ、操作指令装置１から系列ロック信号および系列間照合信号が入力されているという第１の条件（判定条件６６：ＮＧ、判定条件６７，６８：ＯＫ）と、自制御系列がデブロック中ではないという第２の条件（判定条件６１：ＮＧ）と、他制御系列がデブロック中であるという第３の条件（判定条件６２：ＯＫ）と、を満たす場合に、系列間合わせ込み信号８５を出力する。このようにしたので、自制御系列と他制御系列の制御状態が不一致の状況で系列間照合を行う場合に、系列間合わせ込み信号８５を確実に出力することができる。

【0080】

（３）系列間照合部２３２は、第１の条件が満たされると所定のパルス信号を１回出力するワンショット回路８３を有し、ワンショット回路８３から出力されるパルス信号を用いて系列間合わせ込み信号８５を出力する。このようにしたので、必要なタイミングでのみ系列間照合部２３２から系列間合わせ込み信号８５を出力して、デブロック判定部２３１における誤判定の発生を避けることができる。

【0081】

（４）デブロック判定部２３１は、直流電力と交流電力とを相互に変換する変換器３２Ａ～３２ＣがＢＰＰ状態であることを示すＢＰＰ完了信号が入力されるか（判定条件４１，４４：ＯＫ）、または系列間照合部２３２から系列間合わせ込み信号８５が出力された場合に、自制御系列がデブロック中であると判定する（判定結果６０：「デブロック中」）。このようにしたので、直流送電システム１００において、健全な制御系列による運転状態の継続中に、ユーザが強制的に制御系列間の合わせ込みを行わなくても、自制御系列がデブロック中であるとの判定結果を得ることができる。その結果、自制御系列を直流送電システム１００の制御に復帰させ、冗長制御系の復旧を図ることが可能となる。

【0082】

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、説明した全ての構成を備えるものに必ずしも限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加や削除、置換をすることが可能である。

【0083】

また上記の各構成、機能部、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、たとえば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

【符号の説明】

【0084】

１：操作指令装置、２：制御部、２Ａ：第１制御系列、２Ｂ：第２制御系列、３：電力変換部、１０Ａ，１０Ｂ：通信装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ：直流送電制御装置、２１：出力ロック部、２２：系列ロック処理部、２３：復旧処理部、２４：系列ロック解除部、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：変換器制御装置、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ：変換器、１００：直流送電システム、２３１：デブロック判定部、２３２：系列間照合部、２３３：系列復帰信号出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】