超電導応用限流装置、超電導応用限流方法、プログラムおよび記録媒体
【課題】事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制でき、さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続する。
【解決手段】電力系統Ａの第２送電線１５ａ２での事故が発生した場合で、一方の第１超電導限流器８ａがクエンチして抵抗を発生した場合、この抵抗により過大な事故電流を抑制する。事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、他方の第２超電導限流器８ｂが並列に投入された後、第１超電導限流器８ａが開放される。この開放とともに、第１超電導限流器８ａは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が再閉路され、事故が継続していても第２超電導限流器８ｂがクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制する。
【解決手段】電力系統Ａの第２送電線１５ａ２での事故が発生した場合で、一方の第１超電導限流器８ａがクエンチして抵抗を発生した場合、この抵抗により過大な事故電流を抑制する。事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、他方の第２超電導限流器８ｂが並列に投入された後、第１超電導限流器８ａが開放される。この開放とともに、第１超電導限流器８ａは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が再閉路され、事故が継続していても第２超電導限流器８ｂがクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡電流などの過大な電流を瞬時に抑制する超電導応用限流装置、超電導応用限流方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統における供給信頼度を向上させるためには、電力系統を放射状からル−プ状、さらにはメッシュ状構成とする方法が知られている。一方で、この方法では短絡容量が増大するため、一旦、落雷等により三相短絡事故等が発生すると、既存の遮断器では遮断できない事故電流が流れ、事故点を系統から除去できずに事故の影響が波及して大停電に至る恐れがある。
【０００３】
従って、現状の電力系統は、短絡事故が発生しても遮断できるような系統構成で運用しているが、電源と需要地域の偏在化、および電化による需要増加等から、需給状態によっては供給信頼度が低下することが懸念される。
【０００４】
系統信頼度の向上を目的として、系統を連系する部分に適用して過大な事故電流を抑える手段の一つとしては超電導限流器が挙げられる。この超電導限流器は、超電導状態で電気抵抗が零となり、臨界電流以上の電流が流れると常電導常態に遷移（クエンチ）して抵抗を発生するという超電導コイルの性質を利用した装置である。
【０００５】
しかし、超電導限流器は、１度クエンチして抵抗を発生すると、その抵抗と通過電流によりジュ−ル熱が発生して超電導線の温度が上昇してしまうので、もとの超電導状態に戻すためには、系統から切り離して冷却する必要がある。
【０００６】
そのため、２つの電力系統間を連系し、事故発生後も連系を維持し続けることは、超電導限流器１台のみの構成では実現が困難であり、超電導限流器を２台並列にしたシステム構成が多種提案されている。２台並列構成の超電導限流器としては、送電線の高速再閉路に対応可能とするために、送電線に直列に接続する第１の超電導限流器に対して、高速再閉路時に閉路されるスイッチを介して第２の超電導限流器が並列に接続したものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、遮断器の数を減らしてコスト低減を図るため、第１の超電導限流器に第１の開閉器を直列に接続して、第２の超電導限流器に第２の開閉器を直列に接続し、両者を並列に接続して、１つの遮断器で系統と連系する構成としたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、遮断器開放後、所定時間内に再閉路が要求される環境で使用可能にするために、第１の超電導限流器に第１の補助スイッチを直列に接続して、第２の超電導限流器に第２の補助スイッチを直列に接続し、両者を並列に接続して、１つの遮断器で系統と連系する構成としたものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
また、限流動作時においても系統連系を遮断することがないように、第１の超電導限流器に第１のスイッチを直列に接続して、第２の超電導限流器に第２のスイッチを直列に接続し、両者を並列に接続して、さらに並列に外部抵抗を接続した主回路を構成し、形状記憶合金から成るバネを利用して可動導体を駆動することにより、第１および第２のスイッチを交互に開閉するものがある（例えば特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−２３６６４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４０６８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７７００号公報
【特許文献４】特許第４１５３９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した２台並列構成の超電導限流器システムにおいては、第１の超電導限流器がクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制した後、すぐに第２の超電導限流器に直列接続されたスイッチを閉じる方法が採られているが、事故が継続している場合には、第２の超電導限流器も常電導状態に転移してしまい、事故除去後の系統連系において抵抗が発生したままになるので過大な電力損失が生じ、また、供給信頼度も低下する可能性がある。
【００１２】
また、前述したスイッチを事故除去直後に閉じる方法であっても、このスイッチを閉じるタイミングにより発生する過渡的な電流により、三相分のうちの一相分がクエンチして不平衡状態となり、健全な電力供給が行えなくなる場合がある。
【００１３】
さらに、送電線の高速再閉路時に事故が継続している状態においては、第２の超電導限流器がクエンチして再度事故電流を抑制することができるが、その後、通常の運用状態に復帰するための手段は明確には示されておらず、超電導コイルが冷却されて超電導状態に復帰するまで、抵抗あるいはリアクトルによるバイパスを行うことにしても、その期間の電力損失、供給信頼度の低下が生ずることになる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制でき、さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続することが可能になる超電導応用限流装置、超電導応用限流方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、本発明に係わる超電導応用限流装置は、二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、前記１の超電導限流器に並列接続されて前記二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、それぞれの前記超電導限流器に関わる前記スイッチを開閉する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制でき、さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部の構成例を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態における超電導応用限流装置に関わる電力系統の事故発生から事故除去までの電圧および電流の実効値波形を示す図。
【図４】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による各種信号の出力にかかる条件を表形式で示す図。
【図５】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による冷却補助のための信号の出力にかかる条件を表形式で示す図。
【図６】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第１の条件を表形式で示す図。
【図７】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第２の条件を表形式で示す図。
【図８】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の構成例を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施形態における超電導応用源流装置は、上位系統から下位系統へ送電するための２つの送電系統である電力系統Ａと電力系統Ｂにおいて、電力系統Ａ側の上位母線３ａと電力系統Ｂ側の上位母線３ｂとの間に超電導応用限流装置１４を設けた形態である。
【００１９】
電力系統Ａは、上位系統１ａと、上位母線３ａと、これらを接続するバックインピ−ダンス２ａと、第１送電線１５ａ１と、第２送電線１５ａ２と、下位母線１６ａと、この下位母線１６ａに連なる下位系統１７ａとを有する。図１に示した構成部分のうち「ａ」を含む符号が付される構成部分は電力系統Ａ側の構成部分を意味する。
【００２０】
第１送電線１５ａ１は、上位母線３ａと下位母線１６ａとを上位母線３ａ側の遮断器４ａ１と下位母線１６ａ側の遮断器４ａ２とを介して接続する。第２送電線１５ａ２は、上位母線３ａと下位母線１６ａとを上位母線３ａ側の遮断器４ａ３と下位母線１６ａ遮断器４ａ４とを介して接続する。
【００２１】
また、電力系統Ｂは、上位系統１ｂと、上位母線３ｂと、これらを接続するバックインピ−ダンス２ｂと、第１送電線１５ｂ１と、第２送電線１５ｂ２と、下位母線１６ｂと、この下位母線１６ｂに連なる下位系統１７ｂとを有する。図１に示した構成部分のうち「ｂ」を含む符号が付される構成部分は電力系統Ｂ側の構成部分を意味する。
【００２２】
第１送電線１５ｂ１は、上位母線３ｂと下位母線１６ｂとを上位母線３ｂ側の遮断器４ｂ１と下位母線１６ｂ側の遮断器４ｂ２を介して接続する。第２送電線１５ｂ２は、上位母線３ｂ側の上位母線３ｂと下位母線１６ｂとを上位母線３ｂ側の遮断器４ｂ３と下位母線１６ｂ側の遮断器４ｂ４とを介して接続する。
超電導応用限流装置１４は、上位母線３ａと上位母線３ｂとを連系する装置である。この超電導応用限流装置１４は、第１超電導限流器８ａと第２超電導限流器８ｂとを有し、これらの並列回路が電力系統Ａ側と電力系統Ｂ側とに接続されて主回路を構成する。
【００２３】
さらに、超電導応用限流装置１４は、図１に示すように、上位母線３ａに接続される電流検出器５ａ、電圧検出器６ａ、上位母線３ｂに接続される電流検出器５ｂ、電圧検出器６ｂ、補助冷却装置９、および制御装置１０を有する。
【００２４】
第１超電導限流器８ａの一端には第１超電導限流器用スイッチ７ａ１が直列に接続され、他端には第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１が直列に接続される。
第２超電導限流器８ｂの一端には第２超電導限流器用スイッチ７ａ２が直列に接続され、他端には第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２が直列に接続される。
【００２５】
第１超電導限流器用スイッチ７ａ１および第２超電導限流器用スイッチ７ａ２は、電流検出器５ａを介して電力系統Ａ側の上位母線３ａに接続される。第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２は、電流検出器５ｂを介して電力系統Ｂ側の上位母線３ｂに接続される。
【００２６】
また、補助冷却装置９は、第１超電導限流器８ａおよび第２超電導限流器８ｂの冷却を補助する。
また、制御装置１０は、電流検出器５ａ，５ｂや電圧検出器６ａ，６ｂからの計測デ−タと遮断器４ａ１，４ａ３，４ｂ１，４ｂ３の開閉状態信号とを入力し、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１と第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２への開閉信号と、補助冷却装置９への制御信号をそれぞれ出力する。
【００２７】
図１に示すように、制御装置１０は、電流／電圧取込部１１ａ，１１ｂ、送電線遮断器状態受信部１３ａ，１３ｂ、制御指令演算／出力部１２を有する。
電流／電圧取込部１１ａ，１１ｂは、電流検出器５ａ，５ｂや電圧検出器６ａ，６ｂから入力された計測デ−タから電流実効値や電圧実効値を演算する。
送電線遮断器状態受信部１３ａは、電力系統Ａ側の遮断器４ａ１，４ａ３の開閉状態信号を受信して開閉状態を確認し、この結果を制御指令演算／出力部１２へ送る。送電線遮断器状態受信部１３ｂは、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ１，４ｂ３の開閉状態信号を受信して開閉状態を確認し、この結果を制御指令演算／出力部１２へ送る。
【００２８】
制御指令演算／出力部１２は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１と第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２の開閉状態を決定し、また、補助冷却装置９の出力指令を示す制御信号を出力する。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、制御指令演算／出力部１２は、電流値変換部１２ａ１，１２ａ２、電圧値変換部１２ｂ１，１２ｂ２、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２、電流値加工演算部１２ｅ、電圧値加工演算部１２ｆ、事故発生状態判別部１２ｇ，１２ｈ、補助冷却制御演算部１２ｉ、スイッチ開閉演算部１２ｊ、補助冷却装置制御信号送信部１２ｋ、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４、およびスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４を有する。
【００３０】
電流値変換部１２ａ１は、電流／電圧取込部１１ａからの、電流検出器５ａにより検出した電流値を入力する。電流値変換部１２ａ２は、電流／電圧取込部１１ｂからの、電流検出器５ｂにより検出した電流値を入力する。
また、電圧値変換部１２ｂ１は、電流／電圧取込部１１ａからの、電圧検出器６ａにより検出した電圧値を入力する。電圧値変換部１２ｂ２は、電流／電圧取込部１１ｂからの、電圧検出器６ｂにより検出した電圧値を入力する。
【００３１】
電流値加工演算部１２ｅは、電流値変換部１２ａ１，１２ａ２からの入力信号をもとに補助冷却制御演算部１２ｉへの信号を出力する。電圧値加工演算部１２ｆは、電圧値変換部１２ｂ１，１２ｂ２からの入力信号をもとに補助冷却制御演算部１２ｉやスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。
【００３２】
信号変換部１２ｃ１は、送電線遮断器状態受信部１３ａからの、電力系統Ａ側の遮断器４ａ１の開閉情報を入力する。信号変換部１２ｃ２は、送電線遮断器状態受信部１３ａからの、電力系統Ａ側の遮断器４ａ３の開閉情報を入力する。
また、信号変換部１２ｄ１は、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ１の開閉情報を入力する。信号変換部１２ｄ２は、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ３の開閉情報を入力する。
【００３３】
事故発生状態判別部１２ｇは、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２や電圧値変換部１２ｂ１からの入力信号をもとにスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。事故発生状態判別部１２ｈは、信号変換部１２ｄ１，１２ｄ２や電圧値変換部１２ｂ２からの入力信号をもとにスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。
【００３４】
補助冷却装置制御信号送信部１２ｋは、電流値加工演算部１２ｅからの入力信号をもとに補助冷却装置９への制御信号を出力する。
スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ２は、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。
スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ３は、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ４は、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。
【００３５】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４、電圧値加工演算部１２ｆ、事故発生状態判別部１２ｇ，１２ｈからの入力信号をもとにスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４への制御信号を出力することで、超電導限流器のスイッチの開閉を制御する。
【００３６】
また、スイッチ開閉信号送信部１２ｍ１は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１の開閉信号を送信する。スイッチ開閉信号送信部１２ｍ２は、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１の開閉信号を送信する。
スイッチ開閉信号送信部１２ｍ３は、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２の開閉信号を送信する。スイッチ開閉信号送信部１２ｍ４は、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２の開閉信号を送信する。
【００３７】
このように構成された超電導応用限流装置１４の作用を以下に説明する。
定常時の超電導応用限流装置１４の運用では、電力系統Ａの上位母線３ａと電力系統Ｂの上位母線３ｂとを連系するために、超電導状態にある第１超電導限流器８ａあるいは第２超電導限流器８ｂのどちらか一方が使用されている。
例えば、第１超電導限流器８ａが使用されている場合は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１と第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１がともに閉状態であり、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２と第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２とのどちらか一方が閉状態となって他方が開状態となっている。
【００３８】
この状態では、第１超電導限流器８ａは超電導状態であるので抵抗が発生しておらず、下位系統１７ａと下位系統１７ｂの需要状況に応じて、殆ど電力損失無しで上位母線３ａと上位母線３ｂとの間で電力融通が行える。
【００３９】
この状態において、制御装置１０の電流／電圧取込部１１ａは、電流検出器５ａで検出した電流である上位母線３ａに接続する線の電流と、電圧検出器６ａで検出した電圧である上位母線３ａの電圧とを取り込む。電流／電圧取込部１１ａは、これら取り込んだ電流と電圧の実効値を算出して、これら算出した値を制御指令演算／出力部１２内の電流値変換部１２ａ１および電圧値変換部１２ｂ１にそれぞれ送る。
【００４０】
同様に、制御装置１０内の電流／電圧取込部１１ｂは、電流検出器５ｂで検出した電流である上位母線３ｂに接続する線の電流と、電圧検出器６ｂで検出した電圧である上位母線３ｂの電圧とを取り込む。電流／電圧取込部１１ｂは、これら取り込んだ電流と電圧の実効値を算出し、これら算出した値を制御指令演算／出力部１２内の電流値変換部１２ａ２および電圧値変換部１２ｂ２にそれぞれに送る。
【００４１】
また、制御装置１０内の送電線遮断器状態受信部１３ａは、電力系統Ａ側の第１送電線１５ａ１の遮断器４ａ１と第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３の開閉情報を受信し、この受信した信号から開閉状態の判別および確認を行ない、この結果を制御指令演算／出力部１２内の信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２にそれぞれ送る。
【００４２】
同様に、送電線遮断器状態受信部１３ｂは、電力系統Ｂ側の第１送電線１５ｂ１の遮断器４ｂ１と第２送電線１５ｂ２の遮断器４ｂ３の開閉情報を受信し、この受信した信号から開閉状態の判別および確認を行ない、この結果を制御指令演算／出力部１２内の信号変換部１２ｄ１，１２ｄ２にそれぞれに送る。
【００４３】
制御指令演算／出力部１２は、送られてきた電圧実効値、電流実効値および送電線の遮断器の開閉情報から、送電線の遮断器の開閉状態が定常時の運用状態と同じであり、かつ、電圧実効値と電流実効値が予め設定された範囲に入っていれば、待機状態となる。
【００４４】
この場合、制御指令演算／出力部１２は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２の開閉状態を現状維持とし、補助冷却装置９への制御信号は送らない。
【００４５】
この状態において、例えば、電力系統Ａ側の第２送電線１５ａ２の上位母線３ａの至近端Ｆで三相短絡事故が発生した場合には事故電流が流れ、上位母線３ａの電圧が、ほぼ零の状態にまで低下する（ステップＡ１）。
【００４６】
この事故電流は、電力系統Ａと電力系統Ｂがそれぞれ、バックインピ−ダンス２ａ，２ｂの大きさによって分担する形となるが、バックインピ−ダンス２ａ，２ｂがともに小さい値であると事故電流は過大な値となり、第１超電導限流器８ａの臨界電流を超えるため（ステップＡ２）、第１超電導限流器８ａは超電導状態から常電導状態に転移して抵抗が発生する（ステップＡ３）。
【００４７】
第１超電導限流器８ａでの抵抗が発生すると、事故点である至近端Ｆから電力系統Ｂの上位系統１ｂまでの回路インピ−ダンスが増加することになり、事故電流が小さく抑えられる。
【００４８】
このとき、第１超電導限流器８ａは、常電導状態への転移に伴って発生した抵抗と流れる電流とによりジュ−ル熱が発生して温度が上昇する。
また、この発生した抵抗では電力損失が発生しており、この電力損失は電力系統Ａあるいは電力系統Ｂが一時的に負担することになる。
【００４９】
次に第２送電線１５ａ２の主保護リレ−が動作し（ステップＡ４）、第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３と第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ４とが開放され、事故が電力系統から除去される。
【００５０】
事故が除去されると上位母線３ａの電圧が元の状態に復帰して、下位系統１７ａに電力が送られるようになる（ステップＡ５）。
【００５１】
図３は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置に関わる電力系統の事故発生から事故除去までの電圧および電流の実効値波形を示す図である。
一方、事故発生から、第１超電導限流器８ａがクエンチして、事故が除去されるまでの母線電圧Ｖａは、実効値で示すと図３に示したように零に近くなる。また、事故が除去されるまでの母線電圧Ｖｂは、実効値で示すと図３に示したように一時的に低下した後、事故発生前の値まで回復する。また、超電導応用限流装置１４を通過する電流の状態は、実効値で示すと図３に示したように、瞬間的に大幅に上昇した後、徐々に低下する。
【００５２】
制御指令演算／出力部１２は、これらの変化を捉えて制御演算を行い、超電導限流器用スイッチの開閉信号や補助冷却装置９への制御信号を出力する。その作用を、図２を用いて説明する。
【００５３】
電圧／電流取込部１１ａからの入力信号（電流値）は、電流値変換部１２ａ１でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｉａに変換される。また、電圧／電流取込部１１ｂからの入力信号（電流値）は、電流値変換部１２ａ２でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｉｂに変換される。電流値変換部１２ａ１，１２ａ２での変換結果の信号は電流値加工演算部１２ｅに送られる。
【００５４】
また、電圧／電流取込部１１ａからの入力信号（電圧値）は、電圧値変換部１２ｂ１でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｖａに変換される。また、電圧／電流取込部１１ｂからの入力信号（電圧値）は、それぞれ電圧値変換部１２ｂ２でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｖｂに変換される。
電圧値変換部１２ｂ１での変換結果の信号は、電圧値加工演算部１２ｆと事故発生状態判別部１２ｇに送られる。また、電圧値変換部１２ｂ２での変換結果の信号は、電圧値加工演算部１２ｆと事故発生状態判別部１２ｈに送られる。
【００５５】
送電線遮断器状態受信部１３ａからの遮断器４ａ１の開閉情報は信号変換部１２ｃ１で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換され、送電線遮断器状態受信部１３ａからの遮断器４ａ３の開閉情報は、信号変換部１２ｃ２で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５６】
同様に、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの遮断器４ｂ１の開閉情報は、信号変換部１２ｄ１で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換され、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの遮断器４ｂ３の開閉情報は、信号変換部１２ｄ２で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５７】
超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１，７ａ２，７ｂ２の開閉情報は、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５８】
図４は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による各種信号の出力にかかる条件を表形式で示す図である。
電流値変換部１２ａ１の出力は、単位法で変換された電流実効値Ｉａであり、電流値変換部１２ａ２の出力は、単位法で変換された電流実効値Ｉｂである。これらの出力は電流値加工演算部１２ｅに送られ、電流値加工演算部１２ｅは、電流実効値ＩａとＩｂの差の絶対値ΔＩを計算し、このΔＩが予め設定された値ΔＩｓよりも小さい値であれば信号Ｓ１＝０を出力し、ΔＩがΔＩｓ以上であれば信号Ｓ１＝１を出力する。
【００５９】
また、電流値加工演算部１２ｅは、電流実効値ＩａとＩｂの両方が、予め設定した臨界電流値Ｉｃ未満であれば信号Ｓ２＝０を出力し、ＩａとＩｂのどちらか一方がＩｃ以上であれば信号Ｓ２＝１を出力する。
【００６０】
電圧値変換部１２ｂ１の出力は、単位法で変換された電圧実効値Ｖａであり、電圧値変換部１２ｂ２の出力は、単位法で変換された電圧実効値Ｖｂである。電圧値加工演算部１２ｆは、電圧実効値ＶａとＶｂの差の絶対値ΔＶを計算し、このΔＶが予め設定した値ΔＶｓ未満であれば、信号Ｓ３＝０を出力し、ΔＶがΔＶｓ以上であれば信号Ｓ３＝１を出力する。
【００６１】
事故発生状態判別部１２ｇは、電圧値変換部１２ｂ１の出力である電圧実効値Ｖａが予め設定された値Ｖｆよりも一旦小さくなり、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２どちらか一方からの出力信号が１から０へ変化したと同時に電圧実効値Ｖａの値がＶｆよりも大きくなる場合に信号Ｓ４＝１を、それ以外のときは信号Ｓ４＝０を出力する。
【００６２】
同様に、事故発生状態判別部１２ｈは、電圧値変換部１２ｂ２の出力である電圧実効値Ｖｂが前述のように予め設定された値Ｖｆよりも一旦小さくなり、信号変換部１２ｄからの出力信号のどちらか一方が「１」から「０」へ変化したと同時にＶｂの値がＶｆよりも大きくなる場合は信号Ｓ５＝１を、それ以外の場合は信号Ｓ５＝０を出力する。
また、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は一旦「１」となった場合は、この状態が後述するリセット信号の入力まで維持される。
【００６３】
図５は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による冷却補助のための信号の出力にかかる条件を表形式で示す図である。
図６は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第１の条件を表形式で示す図である。
図７は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第２の条件を表形式で示す図である。
図８は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すタイミングチャートである。
図９は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
次に、超電導応用限流装置１４のスイッチ開閉演算部１２ｊの処理について説明する。
スイッチ開閉演算部１２ｊは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４から第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１の開閉信号および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１，７ｂ２の開閉信号を受け取り、電圧値加工演算部１２ｆから信号Ｓ３を受け取り、事故発生状態判別部１２ｇから信号Ｓ４を受け取り、事故発生状態判別部１２ｈから信号Ｓ５を受け取る。
この状態で、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ４＝１の場合は、電力系統Ａの事故除去と判断する（ステップＡ６→Ａ７）。
また、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ５＝１の場合は（ステップＡ６→Ａ８）、電力系統Ｂの事故除去と判断する（ステップＡ９）。
【００６５】
ステップＡ７もしくはＡ９による判断後、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２のどちらか一方が開状態である事を確認した場合には（ステップＡ１０）、事故除去直後から、電力系統の上位母線３ａの電圧および電流が過渡状態でなくなるまでの予め設定された時間Ｔｄを経過した後に、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２のうち開状態にあるスイッチへの閉信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４のうち該当のスイッチに対応する送信部へ送る（ステップＡ１１）。このように事故除去直後からスイッチへの閉信号を送るまでの所定の時間を設けるのは、事故除去による電流や電圧の過渡状態におけるスイッチ閉路に伴う再度のクエンチを防止するためである。
【００６６】
具体的には、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ａ２をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ３へ送り、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ｂ２をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ４へ送る。これにより、第２超電導限流器８ｂが投入される（ステップＡ１２）。
【００６７】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、予め設定された時間の経過後、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２と７ｂ２の両方が閉状態となったことを確認し、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１が両方ともに閉状態であることを確認した場合に（ステップＡ１３）、これらのスイッチ７ａ１と７ｂ１の開閉回数をチェックし、開閉回数の少ない方を選択して（ステップＡ１４）、この選択したスイッチへの開信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４のうち該当のスイッチに対応する送信部へ送る。
【００６８】
具体的には、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ａ１をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１へ送り、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ｂ１をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ２へ送る。これにより、前述のように選択したスイッチが開状態となり（ステップＡ１５）、第１超電導限流器８ａが解列される（ステップＡ１６）。このように一方の超電導限流器の投入から他方の超電導限流器の解列までの所定の時間を設けるのは、２つの超電導限流器のうち一方が系統に接続される状態を常に保つためである。
【００６９】
この解列と同時に、スイッチ開閉演算部１２ｊは、リセット信号Ｒ３を電圧値加工演算部１２ｆへ送り、リセット信号Ｒ４を事故発生状態判別部１２ｇへ送り、リセット信号Ｒ５を事故発生状態判別部１２ｈへ送る。
電圧値加工演算部１２ｆは、リセット信号Ｒ３を入力すると、信号Ｓ３の状態が「１」である場合は「０」に戻す。事故発生状態判別部１２ｇは、リセット信号Ｒ４を入力すると、信号Ｓ４の状態が「１」である場合は「０」に戻す。事故発生状態判別部１２ｈは、リセット信号Ｒ５を入力すると、信号Ｓ５の状態が「１」である場合は「０」に戻す。
【００７０】
一方、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ４＝１、あるいは信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ５＝１の場合で、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１のどちらか一方が開状態である場合には、事故除去直後から事故除去直後から、電力系統の上位母線３ａの電圧および電流が過渡状態でなくなるまでの予め設定された時間Ｔｄを経過した後に、第１超電導限流器用スイッチへの閉信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍへ送る。これにより、第１超電導限流器８ａが投入される。
【００７１】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、予め設定された時間の経過後、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１と７ｂ１の両方が閉状態となったことを確認し、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２が両方ともに閉状態である場合に、スイッチ７ａ２と７ｂ２の開閉回数をチェックし、開閉回数の少ない方を選択して、第２超電導限流器用スイッチへの開信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍへ送る。これにより、前述のように選択したスイッチが開状態となり、第２超電導限流器８ｂが解列される。
【００７２】
この解列と同時に、スイッチ開閉演算部１２ｊは、リセット信号Ｒ３を電圧値加工演算部１２ｆへ送り、リセット信号Ｒ４を事故発生状態判別部１２ｇへ送り、リセット信号Ｒ５を事故発生状態判別部１２ｈへ送る。
【００７３】
次に、超電導応用限流装置１４の補助冷却制御演算部１２ｉの処理について説明する。
補助冷却制御演算部１２ｉは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４から第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１の開閉信号および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１，７ｂ２の開閉信号を受け取り、電流値加工演算部１２ｅから信号Ｓ１，Ｓ２を受け取り、電圧値加工演算部１２ｆから信号Ｓ３を受け取る。
【００７４】
補助冷却制御演算部１２ｉは、これらの信号を受け取った状態で、信号Ｓ１＝０，信号Ｓ２＝１，信号Ｓ３＝１が成立し（ステップＡ１７）、かつ第１超電導限流器用スイッチ７ａ１あるいは７ｂ１が開状態の場合（ステップＡ１８）、第１超電導限流器８ａの冷却を補助するために、補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を補助冷却装置制御信号送信部１２ｋへ送り、同時にリセット信号Ｒ１を電流値加工演算部１２ｅへ送る。電流値加工演算部１２ｅは、リセット信号Ｒ１を入力すると、信号Ｓ１，Ｓ２の状態が「１」である場合は「０」に戻す。
【００７５】
補助冷却装置制御信号送信部１２ｋは、補助冷却制御演算部１２ｉから受信した補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を、補助冷却装置９に対応した動作／停止信号および制御信号に変換して、補助冷却装置９へ送信する。
これにより、補助冷却装置９が動作して（ステップＡ１９）、第１超電導限流器８ａが超電導状態に復帰することになる（ステップＡ２０）。
【００７６】
一方、補助冷却制御演算部１２ｉは、前述のように信号Ｓ１＝０，信号Ｓ２＝１，信号Ｓ３＝１が成立した状態で、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２あるいは７ｂ２が開状態の場合は、第２超電導限流器８ｂの冷却を補助するように、補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を補助冷却装置制御信号送信部１２ｋへ送り、同時にリセット信号Ｒ１を電流値加工演算部１２ｅへ送る。これにより、補助冷却装置９が動作して、第２超電導限流器８ｂが超電導状態に復帰することになる。
【００７７】
以上のように、本発明の実施形態における超電導応用限流装置では、何れかの電力系統の送電線、例えば電力系統Ａの第２送電線１５ａ２での事故が発生した場合で、一方の第１超電導限流器８ａがクエンチして抵抗を発生した場合、この抵抗により過大な事故電流を抑制する。
【００７８】
そして、事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、他方の第２超電導限流器８ｂが並列に投入された後、第１超電導限流器８ａが開放される。この開放とともに、第１超電導限流器８ａは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。
【００７９】
また、事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が再閉路され、事故が継続していても、前述のように投入された第２超電導限流器８ｂがクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制することができる。
【００８０】
再度事故が発生した第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、前述のように開放していた第１超電導限流器８ａが並列に投入されて第２超電導限流器８ｂが開放される。この開放とともに第２超電導限流器８ｂは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。
【００８１】
つまり、事故が除去されて定常の運用状態に復帰した場合でも、超電導限流器の超電導状態が維持されているので、事故前の状態で運用が可能となる。また、一方の待機状態にある超電導限流器が超電導状態にあるので、次に発生する事故への対応も可能となる。
よって、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制できる。さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続できる超電導応用限流装置を提供することができる。
【００８２】
また、事故除去直後から一定時間経過後に第２超電導限流器８ｂを投入することで、事故除去直後の過渡的な電流変化により、投入した第２超電導限流器８ｂの任意の相がクエンチする。これにより三相不平衡状態になることを防止することができ、また、次の事故に備えて第２超電導限流器８ｂの超電導状態に維持できる。
【００８３】
なお、本実施形態において、第１超電導限流器８ａと第２超電導限流器８ｂの超電導線の材料組成や長さを調整し、高速再閉路までの時間内で、常電導から超電導状態へ復帰させる巻線構造を得ることで、補助冷却装置９を省略した構成であっても、上述した効果を得ることが可能である。また、母線に接続される送電線の数が増えた場合でも、増えた分の遮断器の開閉情報を入力信号として取り込むことで対応可能である。
【００８４】
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ，１ｂ…上位系統、２ａ，２ｂ…バックインピ−ダンス、３ａ，３ｂ…上位母線、４ａ１，４ａ２，４ａ３，４ａ４…電力系統Ａ側の遮断器、４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３，４ｂ４…電力系統Ｂ側の遮断器、５ａ，５ｂ…電流検出器、６ａ，６ｂ…電圧検出器、７ａ１，７ｂ１…第１超電導限流器用スイッチ、７ａ２，７ｂ２…第２超電導限流器用スイッチ、８ａ…第１超電導限流器、８ｂ…第２超電導限流器、９…補助冷却装置、１０…制御装置、１１ａ，１１ｂ…電流／電圧取込部、１２…制御指令演算／出力部、１２ａ１，１２ａ２…電流値変換部、１２ｂ１，１２ｂ２…電圧値変換部、１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２…信号変換部、１２ｅ…電流値加工演算部、１２ｆ…電圧値加工演算部、１２ｇ，１２ｈ…事故発生状態判別部、１２ｉ…補助冷却制御演算部、１２ｊ…スイッチ開閉演算部、１２ｋ…補助冷却装置制御信号送信部、１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４…スイッチ開閉情報受信部、１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４…スイッチ開閉信号送信部、１３ａ，１３ｂ…送電線遮断器状態受信部、１４…超電導応用限流装置、１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２…送電線、１６ａ，１６ｂ…下位母線、１７ａ，１７ｂ…下位系統。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡電流などの過大な電流を瞬時に抑制する超電導応用限流装置、超電導応用限流方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統における供給信頼度を向上させるためには、電力系統を放射状からル−プ状、さらにはメッシュ状構成とする方法が知られている。一方で、この方法では短絡容量が増大するため、一旦、落雷等により三相短絡事故等が発生すると、既存の遮断器では遮断できない事故電流が流れ、事故点を系統から除去できずに事故の影響が波及して大停電に至る恐れがある。
【０００３】
従って、現状の電力系統は、短絡事故が発生しても遮断できるような系統構成で運用しているが、電源と需要地域の偏在化、および電化による需要増加等から、需給状態によっては供給信頼度が低下することが懸念される。
【０００４】
系統信頼度の向上を目的として、系統を連系する部分に適用して過大な事故電流を抑える手段の一つとしては超電導限流器が挙げられる。この超電導限流器は、超電導状態で電気抵抗が零となり、臨界電流以上の電流が流れると常電導常態に遷移（クエンチ）して抵抗を発生するという超電導コイルの性質を利用した装置である。
【０００５】
しかし、超電導限流器は、１度クエンチして抵抗を発生すると、その抵抗と通過電流によりジュ−ル熱が発生して超電導線の温度が上昇してしまうので、もとの超電導状態に戻すためには、系統から切り離して冷却する必要がある。
【０００６】
そのため、２つの電力系統間を連系し、事故発生後も連系を維持し続けることは、超電導限流器１台のみの構成では実現が困難であり、超電導限流器を２台並列にしたシステム構成が多種提案されている。２台並列構成の超電導限流器としては、送電線の高速再閉路に対応可能とするために、送電線に直列に接続する第１の超電導限流器に対して、高速再閉路時に閉路されるスイッチを介して第２の超電導限流器が並列に接続したものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、遮断器の数を減らしてコスト低減を図るため、第１の超電導限流器に第１の開閉器を直列に接続して、第２の超電導限流器に第２の開閉器を直列に接続し、両者を並列に接続して、１つの遮断器で系統と連系する構成としたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、遮断器開放後、所定時間内に再閉路が要求される環境で使用可能にするために、第１の超電導限流器に第１の補助スイッチを直列に接続して、第２の超電導限流器に第２の補助スイッチを直列に接続し、両者を並列に接続して、１つの遮断器で系統と連系する構成としたものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
また、限流動作時においても系統連系を遮断することがないように、第１の超電導限流器に第１のスイッチを直列に接続して、第２の超電導限流器に第２のスイッチを直列に接続し、両者を並列に接続して、さらに並列に外部抵抗を接続した主回路を構成し、形状記憶合金から成るバネを利用して可動導体を駆動することにより、第１および第２のスイッチを交互に開閉するものがある（例えば特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−２３６６４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４０６８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７７００号公報
【特許文献４】特許第４１５３９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した２台並列構成の超電導限流器システムにおいては、第１の超電導限流器がクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制した後、すぐに第２の超電導限流器に直列接続されたスイッチを閉じる方法が採られているが、事故が継続している場合には、第２の超電導限流器も常電導状態に転移してしまい、事故除去後の系統連系において抵抗が発生したままになるので過大な電力損失が生じ、また、供給信頼度も低下する可能性がある。
【００１２】
また、前述したスイッチを事故除去直後に閉じる方法であっても、このスイッチを閉じるタイミングにより発生する過渡的な電流により、三相分のうちの一相分がクエンチして不平衡状態となり、健全な電力供給が行えなくなる場合がある。
【００１３】
さらに、送電線の高速再閉路時に事故が継続している状態においては、第２の超電導限流器がクエンチして再度事故電流を抑制することができるが、その後、通常の運用状態に復帰するための手段は明確には示されておらず、超電導コイルが冷却されて超電導状態に復帰するまで、抵抗あるいはリアクトルによるバイパスを行うことにしても、その期間の電力損失、供給信頼度の低下が生ずることになる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制でき、さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続することが可能になる超電導応用限流装置、超電導応用限流方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、本発明に係わる超電導応用限流装置は、二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、前記１の超電導限流器に並列接続されて前記二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、それぞれの前記超電導限流器に関わる前記スイッチを開閉する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制でき、さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部の構成例を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態における超電導応用限流装置に関わる電力系統の事故発生から事故除去までの電圧および電流の実効値波形を示す図。
【図４】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による各種信号の出力にかかる条件を表形式で示す図。
【図５】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による冷却補助のための信号の出力にかかる条件を表形式で示す図。
【図６】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第１の条件を表形式で示す図。
【図７】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第２の条件を表形式で示す図。
【図８】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の構成例を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施形態における超電導応用源流装置は、上位系統から下位系統へ送電するための２つの送電系統である電力系統Ａと電力系統Ｂにおいて、電力系統Ａ側の上位母線３ａと電力系統Ｂ側の上位母線３ｂとの間に超電導応用限流装置１４を設けた形態である。
【００１９】
電力系統Ａは、上位系統１ａと、上位母線３ａと、これらを接続するバックインピ−ダンス２ａと、第１送電線１５ａ１と、第２送電線１５ａ２と、下位母線１６ａと、この下位母線１６ａに連なる下位系統１７ａとを有する。図１に示した構成部分のうち「ａ」を含む符号が付される構成部分は電力系統Ａ側の構成部分を意味する。
【００２０】
第１送電線１５ａ１は、上位母線３ａと下位母線１６ａとを上位母線３ａ側の遮断器４ａ１と下位母線１６ａ側の遮断器４ａ２とを介して接続する。第２送電線１５ａ２は、上位母線３ａと下位母線１６ａとを上位母線３ａ側の遮断器４ａ３と下位母線１６ａ遮断器４ａ４とを介して接続する。
【００２１】
また、電力系統Ｂは、上位系統１ｂと、上位母線３ｂと、これらを接続するバックインピ−ダンス２ｂと、第１送電線１５ｂ１と、第２送電線１５ｂ２と、下位母線１６ｂと、この下位母線１６ｂに連なる下位系統１７ｂとを有する。図１に示した構成部分のうち「ｂ」を含む符号が付される構成部分は電力系統Ｂ側の構成部分を意味する。
【００２２】
第１送電線１５ｂ１は、上位母線３ｂと下位母線１６ｂとを上位母線３ｂ側の遮断器４ｂ１と下位母線１６ｂ側の遮断器４ｂ２を介して接続する。第２送電線１５ｂ２は、上位母線３ｂ側の上位母線３ｂと下位母線１６ｂとを上位母線３ｂ側の遮断器４ｂ３と下位母線１６ｂ側の遮断器４ｂ４とを介して接続する。
超電導応用限流装置１４は、上位母線３ａと上位母線３ｂとを連系する装置である。この超電導応用限流装置１４は、第１超電導限流器８ａと第２超電導限流器８ｂとを有し、これらの並列回路が電力系統Ａ側と電力系統Ｂ側とに接続されて主回路を構成する。
【００２３】
さらに、超電導応用限流装置１４は、図１に示すように、上位母線３ａに接続される電流検出器５ａ、電圧検出器６ａ、上位母線３ｂに接続される電流検出器５ｂ、電圧検出器６ｂ、補助冷却装置９、および制御装置１０を有する。
【００２４】
第１超電導限流器８ａの一端には第１超電導限流器用スイッチ７ａ１が直列に接続され、他端には第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１が直列に接続される。
第２超電導限流器８ｂの一端には第２超電導限流器用スイッチ７ａ２が直列に接続され、他端には第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２が直列に接続される。
【００２５】
第１超電導限流器用スイッチ７ａ１および第２超電導限流器用スイッチ７ａ２は、電流検出器５ａを介して電力系統Ａ側の上位母線３ａに接続される。第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２は、電流検出器５ｂを介して電力系統Ｂ側の上位母線３ｂに接続される。
【００２６】
また、補助冷却装置９は、第１超電導限流器８ａおよび第２超電導限流器８ｂの冷却を補助する。
また、制御装置１０は、電流検出器５ａ，５ｂや電圧検出器６ａ，６ｂからの計測デ−タと遮断器４ａ１，４ａ３，４ｂ１，４ｂ３の開閉状態信号とを入力し、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１と第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２への開閉信号と、補助冷却装置９への制御信号をそれぞれ出力する。
【００２７】
図１に示すように、制御装置１０は、電流／電圧取込部１１ａ，１１ｂ、送電線遮断器状態受信部１３ａ，１３ｂ、制御指令演算／出力部１２を有する。
電流／電圧取込部１１ａ，１１ｂは、電流検出器５ａ，５ｂや電圧検出器６ａ，６ｂから入力された計測デ−タから電流実効値や電圧実効値を演算する。
送電線遮断器状態受信部１３ａは、電力系統Ａ側の遮断器４ａ１，４ａ３の開閉状態信号を受信して開閉状態を確認し、この結果を制御指令演算／出力部１２へ送る。送電線遮断器状態受信部１３ｂは、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ１，４ｂ３の開閉状態信号を受信して開閉状態を確認し、この結果を制御指令演算／出力部１２へ送る。
【００２８】
制御指令演算／出力部１２は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１と第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２の開閉状態を決定し、また、補助冷却装置９の出力指令を示す制御信号を出力する。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、制御指令演算／出力部１２は、電流値変換部１２ａ１，１２ａ２、電圧値変換部１２ｂ１，１２ｂ２、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２、電流値加工演算部１２ｅ、電圧値加工演算部１２ｆ、事故発生状態判別部１２ｇ，１２ｈ、補助冷却制御演算部１２ｉ、スイッチ開閉演算部１２ｊ、補助冷却装置制御信号送信部１２ｋ、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４、およびスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４を有する。
【００３０】
電流値変換部１２ａ１は、電流／電圧取込部１１ａからの、電流検出器５ａにより検出した電流値を入力する。電流値変換部１２ａ２は、電流／電圧取込部１１ｂからの、電流検出器５ｂにより検出した電流値を入力する。
また、電圧値変換部１２ｂ１は、電流／電圧取込部１１ａからの、電圧検出器６ａにより検出した電圧値を入力する。電圧値変換部１２ｂ２は、電流／電圧取込部１１ｂからの、電圧検出器６ｂにより検出した電圧値を入力する。
【００３１】
電流値加工演算部１２ｅは、電流値変換部１２ａ１，１２ａ２からの入力信号をもとに補助冷却制御演算部１２ｉへの信号を出力する。電圧値加工演算部１２ｆは、電圧値変換部１２ｂ１，１２ｂ２からの入力信号をもとに補助冷却制御演算部１２ｉやスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。
【００３２】
信号変換部１２ｃ１は、送電線遮断器状態受信部１３ａからの、電力系統Ａ側の遮断器４ａ１の開閉情報を入力する。信号変換部１２ｃ２は、送電線遮断器状態受信部１３ａからの、電力系統Ａ側の遮断器４ａ３の開閉情報を入力する。
また、信号変換部１２ｄ１は、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ１の開閉情報を入力する。信号変換部１２ｄ２は、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの、電力系統Ｂ側の遮断器４ｂ３の開閉情報を入力する。
【００３３】
事故発生状態判別部１２ｇは、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２や電圧値変換部１２ｂ１からの入力信号をもとにスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。事故発生状態判別部１２ｈは、信号変換部１２ｄ１，１２ｄ２や電圧値変換部１２ｂ２からの入力信号をもとにスイッチ開閉演算部１２ｊへの信号を出力する。
【００３４】
補助冷却装置制御信号送信部１２ｋは、電流値加工演算部１２ｅからの入力信号をもとに補助冷却装置９への制御信号を出力する。
スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ２は、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。
スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ３は、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ４は、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２の開閉情報を入力して補助冷却装置制御信号送信部１２ｋやスイッチ開閉演算部１２ｊに出力する。
【００３５】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４、電圧値加工演算部１２ｆ、事故発生状態判別部１２ｇ，１２ｈからの入力信号をもとにスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４への制御信号を出力することで、超電導限流器のスイッチの開閉を制御する。
【００３６】
また、スイッチ開閉信号送信部１２ｍ１は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１の開閉信号を送信する。スイッチ開閉信号送信部１２ｍ２は、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１の開閉信号を送信する。
スイッチ開閉信号送信部１２ｍ３は、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２の開閉信号を送信する。スイッチ開閉信号送信部１２ｍ４は、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２の開閉信号を送信する。
【００３７】
このように構成された超電導応用限流装置１４の作用を以下に説明する。
定常時の超電導応用限流装置１４の運用では、電力系統Ａの上位母線３ａと電力系統Ｂの上位母線３ｂとを連系するために、超電導状態にある第１超電導限流器８ａあるいは第２超電導限流器８ｂのどちらか一方が使用されている。
例えば、第１超電導限流器８ａが使用されている場合は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１と第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１がともに閉状態であり、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２と第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２とのどちらか一方が閉状態となって他方が開状態となっている。
【００３８】
この状態では、第１超電導限流器８ａは超電導状態であるので抵抗が発生しておらず、下位系統１７ａと下位系統１７ｂの需要状況に応じて、殆ど電力損失無しで上位母線３ａと上位母線３ｂとの間で電力融通が行える。
【００３９】
この状態において、制御装置１０の電流／電圧取込部１１ａは、電流検出器５ａで検出した電流である上位母線３ａに接続する線の電流と、電圧検出器６ａで検出した電圧である上位母線３ａの電圧とを取り込む。電流／電圧取込部１１ａは、これら取り込んだ電流と電圧の実効値を算出して、これら算出した値を制御指令演算／出力部１２内の電流値変換部１２ａ１および電圧値変換部１２ｂ１にそれぞれ送る。
【００４０】
同様に、制御装置１０内の電流／電圧取込部１１ｂは、電流検出器５ｂで検出した電流である上位母線３ｂに接続する線の電流と、電圧検出器６ｂで検出した電圧である上位母線３ｂの電圧とを取り込む。電流／電圧取込部１１ｂは、これら取り込んだ電流と電圧の実効値を算出し、これら算出した値を制御指令演算／出力部１２内の電流値変換部１２ａ２および電圧値変換部１２ｂ２にそれぞれに送る。
【００４１】
また、制御装置１０内の送電線遮断器状態受信部１３ａは、電力系統Ａ側の第１送電線１５ａ１の遮断器４ａ１と第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３の開閉情報を受信し、この受信した信号から開閉状態の判別および確認を行ない、この結果を制御指令演算／出力部１２内の信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２にそれぞれ送る。
【００４２】
同様に、送電線遮断器状態受信部１３ｂは、電力系統Ｂ側の第１送電線１５ｂ１の遮断器４ｂ１と第２送電線１５ｂ２の遮断器４ｂ３の開閉情報を受信し、この受信した信号から開閉状態の判別および確認を行ない、この結果を制御指令演算／出力部１２内の信号変換部１２ｄ１，１２ｄ２にそれぞれに送る。
【００４３】
制御指令演算／出力部１２は、送られてきた電圧実効値、電流実効値および送電線の遮断器の開閉情報から、送電線の遮断器の開閉状態が定常時の運用状態と同じであり、かつ、電圧実効値と電流実効値が予め設定された範囲に入っていれば、待機状態となる。
【００４４】
この場合、制御指令演算／出力部１２は、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２の開閉状態を現状維持とし、補助冷却装置９への制御信号は送らない。
【００４５】
この状態において、例えば、電力系統Ａ側の第２送電線１５ａ２の上位母線３ａの至近端Ｆで三相短絡事故が発生した場合には事故電流が流れ、上位母線３ａの電圧が、ほぼ零の状態にまで低下する（ステップＡ１）。
【００４６】
この事故電流は、電力系統Ａと電力系統Ｂがそれぞれ、バックインピ−ダンス２ａ，２ｂの大きさによって分担する形となるが、バックインピ−ダンス２ａ，２ｂがともに小さい値であると事故電流は過大な値となり、第１超電導限流器８ａの臨界電流を超えるため（ステップＡ２）、第１超電導限流器８ａは超電導状態から常電導状態に転移して抵抗が発生する（ステップＡ３）。
【００４７】
第１超電導限流器８ａでの抵抗が発生すると、事故点である至近端Ｆから電力系統Ｂの上位系統１ｂまでの回路インピ−ダンスが増加することになり、事故電流が小さく抑えられる。
【００４８】
このとき、第１超電導限流器８ａは、常電導状態への転移に伴って発生した抵抗と流れる電流とによりジュ−ル熱が発生して温度が上昇する。
また、この発生した抵抗では電力損失が発生しており、この電力損失は電力系統Ａあるいは電力系統Ｂが一時的に負担することになる。
【００４９】
次に第２送電線１５ａ２の主保護リレ−が動作し（ステップＡ４）、第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３と第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ４とが開放され、事故が電力系統から除去される。
【００５０】
事故が除去されると上位母線３ａの電圧が元の状態に復帰して、下位系統１７ａに電力が送られるようになる（ステップＡ５）。
【００５１】
図３は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置に関わる電力系統の事故発生から事故除去までの電圧および電流の実効値波形を示す図である。
一方、事故発生から、第１超電導限流器８ａがクエンチして、事故が除去されるまでの母線電圧Ｖａは、実効値で示すと図３に示したように零に近くなる。また、事故が除去されるまでの母線電圧Ｖｂは、実効値で示すと図３に示したように一時的に低下した後、事故発生前の値まで回復する。また、超電導応用限流装置１４を通過する電流の状態は、実効値で示すと図３に示したように、瞬間的に大幅に上昇した後、徐々に低下する。
【００５２】
制御指令演算／出力部１２は、これらの変化を捉えて制御演算を行い、超電導限流器用スイッチの開閉信号や補助冷却装置９への制御信号を出力する。その作用を、図２を用いて説明する。
【００５３】
電圧／電流取込部１１ａからの入力信号（電流値）は、電流値変換部１２ａ１でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｉａに変換される。また、電圧／電流取込部１１ｂからの入力信号（電流値）は、電流値変換部１２ａ２でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｉｂに変換される。電流値変換部１２ａ１，１２ａ２での変換結果の信号は電流値加工演算部１２ｅに送られる。
【００５４】
また、電圧／電流取込部１１ａからの入力信号（電圧値）は、電圧値変換部１２ｂ１でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｖａに変換される。また、電圧／電流取込部１１ｂからの入力信号（電圧値）は、それぞれ電圧値変換部１２ｂ２でデ−タチェックの後に単位法による数値Ｖｂに変換される。
電圧値変換部１２ｂ１での変換結果の信号は、電圧値加工演算部１２ｆと事故発生状態判別部１２ｇに送られる。また、電圧値変換部１２ｂ２での変換結果の信号は、電圧値加工演算部１２ｆと事故発生状態判別部１２ｈに送られる。
【００５５】
送電線遮断器状態受信部１３ａからの遮断器４ａ１の開閉情報は信号変換部１２ｃ１で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換され、送電線遮断器状態受信部１３ａからの遮断器４ａ３の開閉情報は、信号変換部１２ｃ２で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５６】
同様に、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの遮断器４ｂ１の開閉情報は、信号変換部１２ｄ１で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換され、送電線遮断器状態受信部１３ｂからの遮断器４ｂ３の開閉情報は、信号変換部１２ｄ２で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５７】
超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１，７ａ２，７ｂ２の開閉情報は、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４で開状態を示す「０」または閉状態を示す「１」の信号に変換される。
【００５８】
図４は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による各種信号の出力にかかる条件を表形式で示す図である。
電流値変換部１２ａ１の出力は、単位法で変換された電流実効値Ｉａであり、電流値変換部１２ａ２の出力は、単位法で変換された電流実効値Ｉｂである。これらの出力は電流値加工演算部１２ｅに送られ、電流値加工演算部１２ｅは、電流実効値ＩａとＩｂの差の絶対値ΔＩを計算し、このΔＩが予め設定された値ΔＩｓよりも小さい値であれば信号Ｓ１＝０を出力し、ΔＩがΔＩｓ以上であれば信号Ｓ１＝１を出力する。
【００５９】
また、電流値加工演算部１２ｅは、電流実効値ＩａとＩｂの両方が、予め設定した臨界電流値Ｉｃ未満であれば信号Ｓ２＝０を出力し、ＩａとＩｂのどちらか一方がＩｃ以上であれば信号Ｓ２＝１を出力する。
【００６０】
電圧値変換部１２ｂ１の出力は、単位法で変換された電圧実効値Ｖａであり、電圧値変換部１２ｂ２の出力は、単位法で変換された電圧実効値Ｖｂである。電圧値加工演算部１２ｆは、電圧実効値ＶａとＶｂの差の絶対値ΔＶを計算し、このΔＶが予め設定した値ΔＶｓ未満であれば、信号Ｓ３＝０を出力し、ΔＶがΔＶｓ以上であれば信号Ｓ３＝１を出力する。
【００６１】
事故発生状態判別部１２ｇは、電圧値変換部１２ｂ１の出力である電圧実効値Ｖａが予め設定された値Ｖｆよりも一旦小さくなり、信号変換部１２ｃ１，１２ｃ２どちらか一方からの出力信号が１から０へ変化したと同時に電圧実効値Ｖａの値がＶｆよりも大きくなる場合に信号Ｓ４＝１を、それ以外のときは信号Ｓ４＝０を出力する。
【００６２】
同様に、事故発生状態判別部１２ｈは、電圧値変換部１２ｂ２の出力である電圧実効値Ｖｂが前述のように予め設定された値Ｖｆよりも一旦小さくなり、信号変換部１２ｄからの出力信号のどちらか一方が「１」から「０」へ変化したと同時にＶｂの値がＶｆよりも大きくなる場合は信号Ｓ５＝１を、それ以外の場合は信号Ｓ５＝０を出力する。
また、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は一旦「１」となった場合は、この状態が後述するリセット信号の入力まで維持される。
【００６３】
図５は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による冷却補助のための信号の出力にかかる条件を表形式で示す図である。
図６は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第１の条件を表形式で示す図である。
図７は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の制御指令演算／出力部による超電導限流器の開閉信号の出力にかかる第２の条件を表形式で示す図である。
図８は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すタイミングチャートである。
図９は、本発明の実施形態における超電導応用限流装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
次に、超電導応用限流装置１４のスイッチ開閉演算部１２ｊの処理について説明する。
スイッチ開閉演算部１２ｊは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４から第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１の開閉信号および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１，７ｂ２の開閉信号を受け取り、電圧値加工演算部１２ｆから信号Ｓ３を受け取り、事故発生状態判別部１２ｇから信号Ｓ４を受け取り、事故発生状態判別部１２ｈから信号Ｓ５を受け取る。
この状態で、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ４＝１の場合は、電力系統Ａの事故除去と判断する（ステップＡ６→Ａ７）。
また、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ５＝１の場合は（ステップＡ６→Ａ８）、電力系統Ｂの事故除去と判断する（ステップＡ９）。
【００６５】
ステップＡ７もしくはＡ９による判断後、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２のどちらか一方が開状態である事を確認した場合には（ステップＡ１０）、事故除去直後から、電力系統の上位母線３ａの電圧および電流が過渡状態でなくなるまでの予め設定された時間Ｔｄを経過した後に、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２のうち開状態にあるスイッチへの閉信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４のうち該当のスイッチに対応する送信部へ送る（ステップＡ１１）。このように事故除去直後からスイッチへの閉信号を送るまでの所定の時間を設けるのは、事故除去による電流や電圧の過渡状態におけるスイッチ閉路に伴う再度のクエンチを防止するためである。
【００６６】
具体的には、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ａ２をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ３へ送り、第２超電導限流器用スイッチ７ｂ２が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ｂ２をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ４へ送る。これにより、第２超電導限流器８ｂが投入される（ステップＡ１２）。
【００６７】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、予め設定された時間の経過後、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２と７ｂ２の両方が閉状態となったことを確認し、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１が両方ともに閉状態であることを確認した場合に（ステップＡ１３）、これらのスイッチ７ａ１と７ｂ１の開閉回数をチェックし、開閉回数の少ない方を選択して（ステップＡ１４）、この選択したスイッチへの開信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４のうち該当のスイッチに対応する送信部へ送る。
【００６８】
具体的には、スイッチ開閉演算部１２ｊは、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ａ１をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ１へ送り、第１超電導限流器用スイッチ７ｂ１が開状態にある場合は、このスイッチへの閉信号Ｓ７ｂ１をスイッチ開閉信号送信部１２ｍ２へ送る。これにより、前述のように選択したスイッチが開状態となり（ステップＡ１５）、第１超電導限流器８ａが解列される（ステップＡ１６）。このように一方の超電導限流器の投入から他方の超電導限流器の解列までの所定の時間を設けるのは、２つの超電導限流器のうち一方が系統に接続される状態を常に保つためである。
【００６９】
この解列と同時に、スイッチ開閉演算部１２ｊは、リセット信号Ｒ３を電圧値加工演算部１２ｆへ送り、リセット信号Ｒ４を事故発生状態判別部１２ｇへ送り、リセット信号Ｒ５を事故発生状態判別部１２ｈへ送る。
電圧値加工演算部１２ｆは、リセット信号Ｒ３を入力すると、信号Ｓ３の状態が「１」である場合は「０」に戻す。事故発生状態判別部１２ｇは、リセット信号Ｒ４を入力すると、信号Ｓ４の状態が「１」である場合は「０」に戻す。事故発生状態判別部１２ｈは、リセット信号Ｒ５を入力すると、信号Ｓ５の状態が「１」である場合は「０」に戻す。
【００７０】
一方、スイッチ開閉演算部１２ｊは、信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ４＝１、あるいは信号Ｓ３＝１かつ信号Ｓ５＝１の場合で、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１のどちらか一方が開状態である場合には、事故除去直後から事故除去直後から、電力系統の上位母線３ａの電圧および電流が過渡状態でなくなるまでの予め設定された時間Ｔｄを経過した後に、第１超電導限流器用スイッチへの閉信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍへ送る。これにより、第１超電導限流器８ａが投入される。
【００７１】
スイッチ開閉演算部１２ｊは、予め設定された時間の経過後、第１超電導限流器用スイッチ７ａ１と７ｂ１の両方が閉状態となったことを確認し、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２，７ｂ２が両方ともに閉状態である場合に、スイッチ７ａ２と７ｂ２の開閉回数をチェックし、開閉回数の少ない方を選択して、第２超電導限流器用スイッチへの開信号をスイッチ開閉信号送信部１２ｍへ送る。これにより、前述のように選択したスイッチが開状態となり、第２超電導限流器８ｂが解列される。
【００７２】
この解列と同時に、スイッチ開閉演算部１２ｊは、リセット信号Ｒ３を電圧値加工演算部１２ｆへ送り、リセット信号Ｒ４を事故発生状態判別部１２ｇへ送り、リセット信号Ｒ５を事故発生状態判別部１２ｈへ送る。
【００７３】
次に、超電導応用限流装置１４の補助冷却制御演算部１２ｉの処理について説明する。
補助冷却制御演算部１２ｉは、スイッチ開閉情報受信部１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４から第１超電導限流器用スイッチ７ａ１，７ｂ１の開閉信号および第２超電導限流器用スイッチ７ｂ１，７ｂ２の開閉信号を受け取り、電流値加工演算部１２ｅから信号Ｓ１，Ｓ２を受け取り、電圧値加工演算部１２ｆから信号Ｓ３を受け取る。
【００７４】
補助冷却制御演算部１２ｉは、これらの信号を受け取った状態で、信号Ｓ１＝０，信号Ｓ２＝１，信号Ｓ３＝１が成立し（ステップＡ１７）、かつ第１超電導限流器用スイッチ７ａ１あるいは７ｂ１が開状態の場合（ステップＡ１８）、第１超電導限流器８ａの冷却を補助するために、補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を補助冷却装置制御信号送信部１２ｋへ送り、同時にリセット信号Ｒ１を電流値加工演算部１２ｅへ送る。電流値加工演算部１２ｅは、リセット信号Ｒ１を入力すると、信号Ｓ１，Ｓ２の状態が「１」である場合は「０」に戻す。
【００７５】
補助冷却装置制御信号送信部１２ｋは、補助冷却制御演算部１２ｉから受信した補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を、補助冷却装置９に対応した動作／停止信号および制御信号に変換して、補助冷却装置９へ送信する。
これにより、補助冷却装置９が動作して（ステップＡ１９）、第１超電導限流器８ａが超電導状態に復帰することになる（ステップＡ２０）。
【００７６】
一方、補助冷却制御演算部１２ｉは、前述のように信号Ｓ１＝０，信号Ｓ２＝１，信号Ｓ３＝１が成立した状態で、第２超電導限流器用スイッチ７ａ２あるいは７ｂ２が開状態の場合は、第２超電導限流器８ｂの冷却を補助するように、補助冷却装置９への制御信号Ｃ９を補助冷却装置制御信号送信部１２ｋへ送り、同時にリセット信号Ｒ１を電流値加工演算部１２ｅへ送る。これにより、補助冷却装置９が動作して、第２超電導限流器８ｂが超電導状態に復帰することになる。
【００７７】
以上のように、本発明の実施形態における超電導応用限流装置では、何れかの電力系統の送電線、例えば電力系統Ａの第２送電線１５ａ２での事故が発生した場合で、一方の第１超電導限流器８ａがクエンチして抵抗を発生した場合、この抵抗により過大な事故電流を抑制する。
【００７８】
そして、事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、他方の第２超電導限流器８ｂが並列に投入された後、第１超電導限流器８ａが開放される。この開放とともに、第１超電導限流器８ａは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。
【００７９】
また、事故送電線の遮断器４ａ３，４ａ４が再閉路され、事故が継続していても、前述のように投入された第２超電導限流器８ｂがクエンチして抵抗を発生して、事故電流を抑制することができる。
【００８０】
再度事故が発生した第２送電線１５ａ２の遮断器４ａ３，４ａ４が開放されることにより事故が除去されると、前述のように開放していた第１超電導限流器８ａが並列に投入されて第２超電導限流器８ｂが開放される。この開放とともに第２超電導限流器８ｂは補助冷却装置９により高速に冷却され、超電導状態に復帰する。
【００８１】
つまり、事故が除去されて定常の運用状態に復帰した場合でも、超電導限流器の超電導状態が維持されているので、事故前の状態で運用が可能となる。また、一方の待機状態にある超電導限流器が超電導状態にあるので、次に発生する事故への対応も可能となる。
よって、事故発生直後の事故電流を抑制し、事故除去後の系統側の高速再閉路失敗時にも事故電流を抑制できる。さらに、その事故除去後に通常の運用状態に復帰して系統連系を継続できる超電導応用限流装置を提供することができる。
【００８２】
また、事故除去直後から一定時間経過後に第２超電導限流器８ｂを投入することで、事故除去直後の過渡的な電流変化により、投入した第２超電導限流器８ｂの任意の相がクエンチする。これにより三相不平衡状態になることを防止することができ、また、次の事故に備えて第２超電導限流器８ｂの超電導状態に維持できる。
【００８３】
なお、本実施形態において、第１超電導限流器８ａと第２超電導限流器８ｂの超電導線の材料組成や長さを調整し、高速再閉路までの時間内で、常電導から超電導状態へ復帰させる巻線構造を得ることで、補助冷却装置９を省略した構成であっても、上述した効果を得ることが可能である。また、母線に接続される送電線の数が増えた場合でも、増えた分の遮断器の開閉情報を入力信号として取り込むことで対応可能である。
【００８４】
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ，１ｂ…上位系統、２ａ，２ｂ…バックインピ−ダンス、３ａ，３ｂ…上位母線、４ａ１，４ａ２，４ａ３，４ａ４…電力系統Ａ側の遮断器、４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３，４ｂ４…電力系統Ｂ側の遮断器、５ａ，５ｂ…電流検出器、６ａ，６ｂ…電圧検出器、７ａ１，７ｂ１…第１超電導限流器用スイッチ、７ａ２，７ｂ２…第２超電導限流器用スイッチ、８ａ…第１超電導限流器、８ｂ…第２超電導限流器、９…補助冷却装置、１０…制御装置、１１ａ，１１ｂ…電流／電圧取込部、１２…制御指令演算／出力部、１２ａ１，１２ａ２…電流値変換部、１２ｂ１，１２ｂ２…電圧値変換部、１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｄ１，１２ｄ２…信号変換部、１２ｅ…電流値加工演算部、１２ｆ…電圧値加工演算部、１２ｇ，１２ｈ…事故発生状態判別部、１２ｉ…補助冷却制御演算部、１２ｊ…スイッチ開閉演算部、１２ｋ…補助冷却装置制御信号送信部、１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３，１２Ｌ４…スイッチ開閉情報受信部、１２ｍ１，１２ｍ２，１２ｍ３，１２ｍ４…スイッチ開閉信号送信部、１３ａ，１３ｂ…送電線遮断器状態受信部、１４…超電導応用限流装置、１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２…送電線、１６ａ，１６ｂ…下位母線、１７ａ，１７ｂ…下位系統。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、
前記１の超電導限流器に並列接続されて前記二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、
前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、それぞれの前記超電導限流器に関わる前記スイッチを開閉する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする超電導応用限流装置。
【請求項２】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち、前記系統事故の除去後、当該事故の発生により超電導状態から常電導状態に転移した超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記解列した超電導限流器を常電導状態から超電導状態に戻るまでの冷却を補助する冷却補助手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項４】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じ、
さらに、前記閉じた後の所定時間経過後に前記一方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記系統事故が再度発生した場合に、前記一方の超電導限流器のスイッチを閉じることで当該超電導限流器を超電導状態で前記電力系統に再度接続し、
さらに、所定時間経過後に前記他方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から再度解列する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項５】
二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、
前記１の超電導限流器に並列接続されて二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、
前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチとを備えた超電導応用限流装置に用いられる超電導応用限流方法であって、
前記超電導応用限流装置は、
一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする超電導応用限流方法。
【請求項６】
前記超電導応用限流装置は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じ、
さらに、前記閉じた後の所定時間経過後に前記一方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記系統事故が再度発生した場合に、前記一方の超電導限流器のスイッチを閉じることで当該超電導限流器を超電導状態で前記電力系統に再度接続し、
さらに、所定時間経過後に前記他方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から再度解列する
ことを特徴とする請求項５に記載の超電導応用限流方法。
【請求項７】
請求項５乃至請求項６の何れかに記載の超電導応用限流方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、
前記１の超電導限流器に並列接続されて前記二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、
前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、それぞれの前記超電導限流器に関わる前記スイッチを開閉する開閉制御手段とを備えたことを特徴とする超電導応用限流装置。
【請求項２】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち、前記系統事故の除去後、当該事故の発生により超電導状態から常電導状態に転移した超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記解列した超電導限流器を常電導状態から超電導状態に戻るまでの冷却を補助する冷却補助手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項４】
前記開閉制御手段は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じ、
さらに、前記閉じた後の所定時間経過後に前記一方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記系統事故が再度発生した場合に、前記一方の超電導限流器のスイッチを閉じることで当該超電導限流器を超電導状態で前記電力系統に再度接続し、
さらに、所定時間経過後に前記他方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から再度解列する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導応用限流装置。
【請求項５】
二つの電力系統を連系するための第１の超電導限流器と、
前記１の超電導限流器に並列接続されて二つの電力系統を連系するための第２の超電導限流器と、
前記第１の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチと、
前記第２の超電導限流器における前記電力系統の一方の側および他方の側にそれぞれ直列接続されるスイッチとを備えた超電導応用限流装置に用いられる超電導応用限流方法であって、
前記超電導応用限流装置は、
一定時間以上の間隔で発生する系統事故のそれぞれに対して、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて、当該事故の除去後に前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方の超電導限流器が超電導状態で前記電力系統に接続されて前記接続された一方の超電導限流器が前記電力系統から解列されるように、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じる
ことを特徴とする超電導応用限流方法。
【請求項６】
前記超電導応用限流装置は、
前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち一方が超電導状態で前記電力系統に接続される状態で系統事故が発生した場合に、当該事故の除去後の所定の時間が経過した後に、前記第１の超電導限流器あるいは第２の超電導限流器のうち他方が超電導状態で前記電力系統に接続されるように当該超電導限流器に関わる前記スイッチを閉じ、
さらに、前記閉じた後の所定時間経過後に前記一方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から解列し、
前記系統事故が再度発生した場合に、前記一方の超電導限流器のスイッチを閉じることで当該超電導限流器を超電導状態で前記電力系統に再度接続し、
さらに、所定時間経過後に前記他方の超電導限流器のスイッチを開放することで当該超電導限流器を前記電力系統から再度解列する
ことを特徴とする請求項５に記載の超電導応用限流方法。
【請求項７】
請求項５乃至請求項６の何れかに記載の超電導応用限流方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４３３８（Ｐ２０１１−２４３３８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６８５８（Ｐ２００９−１６６８５８）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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