JP2004229463A

JP2004229463A - Device for protecting electric power system

Info

Publication number: JP2004229463A
Application number: JP2003017338A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamada; 正人山田; Toshifumi Ise; 敏史伊瀬; Sadatoshi Kumagai; 貞俊熊谷; Polmai Sompob; ポルマイ，ソンポッブ
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP4078217B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost electric power system protective device capable of performing current limiting operation with stability. <P>SOLUTION: A device 10 for coping with a instantaneous voltage drop operates according to a relevant case as follows: if a supply voltage drops due to an accident on the power supply side, the device injects a compensating alternating-current voltage of the same phase as that of the supply voltage to keep a load voltage constant; and if a fault current flows due to an accident on the load side, the device injects an alternating-current voltage which counters the supply voltage to suppress the fault current. Accordingly, since there is no need for the installation of a separate current limiter, the cost of the device is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力系統保護装置に関し、特に、電力系統を保護する電力系統保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電力系統には、負荷側で短絡事故が発生した場合に、短絡電流を遮断して電力系統に付随する機器などを保護するための開閉装置が設けられているが、近年短絡電流が増大し、保護用の開閉装置の定格を超過する事態が想定され、短絡電流を抑制する限流装置の設置が検討されている。限流装置としては、リアクトルを備えたものや、超伝導体を備えたものがある（たとえば特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、電力系統には、交流電源電圧の瞬時電圧低下が発生した場合に、低下分に相当する補償交流電圧を交流電源電圧に直列注入して負荷に供給し、負荷電圧の安定化を図るための瞬時電圧低下補償装置が設けられている（たとえば特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−４５４２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１−１１７６２３号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開平２−２６６８３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の限流装置では、リアクトルを備えたものでは、交流電源電圧に直流成分が発生して電力系統が不安定になるという問題があり、超伝導体を備えたものでは装置が高価格になるという問題があった。
【０００８】
また、従来は限流装置と瞬時電圧低下補償装置を別々に設けていたので、設備費が高くなるという問題があった。
【０００９】
それゆえに、この発明の主たる目的は、限流動作を安定に行なうことが可能で低価格の電力系統保護装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力系統保護装置は、電力系統を保護する電力系統保護装置であって、その１次巻線が電力供給源と負荷の間に接続された変圧器と、電力供給源と負荷の間に流れる電流を検出する電流センサと、直流電力の充放電を行なう直流電源と、変圧器の２次巻線と直流電源の電源端子との間に設けられたインバータと、電流センサの検出結果に基づいてインバータを制御するコントローラとを備えたものである。ここで、コントローラは、電流センサを介して検出された電流値が予め定められた電流値を超えたことに応じて、電力供給源からの交流電圧に対向する交流電圧を変圧器の１次巻線に発生させ、電力供給源と負荷の間に流れる電流を減少させる。
【００１１】
好ましくは、コントローラは、変圧器の１次巻線の電圧と電流の位相差が所定の位相差になるようにインバータを制御する。
【００１２】
また好ましくは、コントローラは、変圧器の１次巻線の電圧と電流の位相差を０にする第１のステップと、位相差を０からπ／２に変化させる第２のステップとを含む。
【００１３】
また好ましくは、コントローラは、さらに、位相差をπ／２よりも進ませる第３のステップを含む。
【００１４】
また好ましくは、さらに、電力供給源から供給される交流電圧を検出する電圧センサが設けられる。コントローラは、電流センサを介して検出された電流値が予め定められた電流値を超えず、かつ電圧センサを介して検出された交流電圧値が予め定められた交流電圧値よりも低下したことに応じて、電流供給源からの交流電圧と同位相の補償交流電圧を変圧器の１次巻線に発生させ、負荷に印加される交流電圧を一定に保つ。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施の形態による電力系統を示す回路ブロック図である。図１において、この電力系統では、発電所で生成された電力は、配電用変電所１で所定電圧に降圧されて複数の母線Ｌ１〜Ｌ３，…に分配される。ある母線Ｌ１は、系統連係装置５を介して分散電源６に接続される。また、ある母線Ｌ３は、複数の配電線Ｌ１１〜Ｌ１５，…に接続される。配電線Ｌ１１〜Ｌ１５の各々は、コンピュータのような敏感負荷に接続される。
【００１６】
変電所１、母線Ｌ１〜Ｌ３，…および配電線Ｌ１１〜Ｌ１５，…の各々には、ブレーカ２が設けられている。各ブレーカ２に対応して電流センサ３および過電流検出器４が設けられており、対応のブレーカ２ごとに予め定められた電流値よりも大きな電流が流れたことに応じてそのブレーカ２が非導通状態にされる。
【００１７】
また、母線Ｌ３には、限流機能付瞬時電圧低下対策装置（以下、瞬低対策装置と称す）１０が設けられている。この瞬低対策装置１０は、変圧器１１、スイッチ１２、電圧センサ１３、電流センサ１４、インバータ１５、コンデンサ１６、チョッパ１７、超伝導コイル、およびコントローラ１９を含む。
【００１８】
変圧器１１の高圧側巻線は、母線Ｌ３に直列接続される。スイッチ１２は、変圧器１１の高圧側巻線に並列接続され、コントローラ１９によってオン／オフ制御される。スイッチ１２は、正常時にオンされ、瞬低対策時および限流動作時にオフされる。電圧センサ１３は、変圧器１１の上流側において母線Ｌ３の交流電圧を検出する。電流センサ１４は、変圧器１１の下流側において母線Ｌ３の交流電流を検出する。
【００１９】
コントローラ１９は、電圧センサ１３および電流センサ１４の検出結果に基づいて、スイッチ１２、インバータ１５およびチョッパ１７の各々を制御する。インバータ１５は、コンデンサ１６の端子間直流電圧を交流電圧に変換して変圧器１１の低圧側巻線の端子間に与えたり、変圧器１１の低圧側巻線からの交流電圧を直流電圧に変換してコンデンサ１６を充電する。インバータ１５は、瞬低対策時には交流電圧を直列注入して電源電圧の低下分を補償し、限流動作時には電源電圧に対向する交流電圧を発生させて事故電流を抑制する。
【００２０】
チョッパ１７は、コンデンサ１６の端子間電圧が所定値よりも低い場合は超伝導コイル１８に蓄えられた電力をコンデンサ１６に与え、コンデンサ１６の端子間電圧が所定値よりも高い場合はコンデンサ１６の電力を超伝導コイル１８に貯える。これにより、コンデンサ１６の端子間電圧は一定に保持される。
【００２１】
なお、図１では、１相分の配線などのみが示されているが、実際には３相分設けられていることはいうまでもない。
【００２２】
次に、瞬低対策装置１０の動作について説明する。正常動作時は、図１に示すように、スイッチ１２がオンされ、各敏感負荷に電力が供給される。図２に示すように、変電所１や隣接配電系で事故が発生して電源側電圧が所定電圧よりも低下した場合、すなわち瞬低時は、電源側電圧の低下が電圧センサ１３を介して検出される。コントローラ１９は、スイッチ１２をオフさせるとともに、インバータ１５を制御して電源側電圧の低下分を変圧器１１の高圧側巻線の端子間に発生させる。
【００２３】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、瞬低対策時の動作を示す波形図である。変電所１などで事故が発生すると電源側電圧が低下する。変圧器１１の高圧側巻線の端子間には、電源側電圧の低下分を補償するための注入電圧が発生する。敏感負荷には、電源電圧に注入電圧を加算した負荷電圧が印加される。負荷電圧の振幅は一定に保持され、敏感負荷が安定に動作する。
【００２４】
また図４に示すように、瞬低対策装置１０よりも下流側で事故が発生して所定値よりも大きな電流が母線Ｌ３に流れた場合は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、電源側電圧が低下して故障電流が流れる。電源側電圧の低下および故障電流は、電圧センサ１３および電流センサ１４を介して検出される。コントローラ１９は、図４に示すように、スイッチ１２をオフさせるとともに、インバータ１５を制御して電源側電圧に対向する電圧を変圧器１１の高圧側巻線の端子間に発生させ、故障電流を抑制する。
【００２５】
図６（ａ）は限流動作の原理を示す図、図６（ｂ）はそのフェザー図である。図６（ａ）において、系統電圧Ｖ_Ｔ、負荷電圧Ｖ_Ｌおよび注入電圧Ｖ_Ｃの関係は次式（１）で表わされる。
【００２６】
【数１】

【００２７】
また、注入電圧Ｖ_Ｃは、負荷電流Ｉ_Ｌの位相を基準とした場合、次式（２）で表わされる。
【００２８】
【数２】

【００２９】
注入電圧Ｖ_Ｃと負荷電流Ｉ_Ｌの位相差θが０の場合は、変圧器１１の高圧側巻線は等価的に限流抵抗とみなされる。このとき、変圧器１１およびインバータ１５が交流側から有効電力を吸収するので、コンデンサ１６、チョッパ１７および超伝導コイル１８において有効電力を処理する必要がある。
【００３０】
一方、θ＝π／２すなわち注入電圧Ｖ_Ｃの位相が負荷電流Ｉ_Ｌの位相よりもπ／２だけ進んだ場合は、変圧器１１の高圧側巻線は等価的に限流リアクトルとみなされる。この場合は、交流側から有効電力を吸収しないので、コンデンサ１６、チョッパ１７および超伝導コイル１８において有効電力を処理する必要がない。
しかし、限流リアクトルを急に母線Ｌ３に挿入すると、交流側に直流成分が発生し、電力系統が不安定になる。
【００３１】
そこで、本願発明では、故障電力Ｉ_Ｌが発生したときは、最初はθ＝０として電力系統を安定に保ちながら故障電流Ｉ_Ｌを抑制し、次にθを増大させてθ＝π／２にすることにより有効電力の吸収量を小さく抑える。さらに、θを増大させてθ＝π／２＋Δθとすることにより、不平衡故障時の逆相有効電力を電力系統に放出し、有効電力の吸収量を抑える。
【００３２】
図７は、上式（２）の実行方法を示すブロック図である。図７において、まず対称成分フィルタによって負荷電流ｉ_Ｌａ（ｔ），ｉ_Ｌｂ（ｔ），ｉ_Ｌｃ（ｔ）から正相成分を検出する。すなわち、電流センサ１４から負荷電流ｉ_Ｌａ（ｔ），ｉ_Ｌｂ（ｔ），ｉ_Ｌｃ（ｔ）が与えられると、対称成分フィルタの出力正相電流は次式（３）のように分解することができる。
【００３３】
【数３】

【００３４】
（４）式および（５）式を（３）式に代入し、逆ラプラス変換を行なうと、次式（６）が得られる。
【００３５】
【数４】

【００３６】
ここで、正相成分負荷電流は次式（７）で表わされる。
【００３７】
【数５】

【００３８】
この（７）式を（６）式に代入し、Ｔ＝ωｔとして積分の解を求めると、次式（８）が得られる。
【００３９】
【数６】

【００４０】
（８）式の右辺の第１項は対称成分フィルタの定常応答を表わす。第２項は、過渡応答を表わし、時間経過に伴って減少し、１サイクル以内になくなる。また、逆相成分負荷電流は次式（９）で表わされる。
【００４１】
【数７】

【００４２】
この（９）式を（６）式に代入し、Ｔ＝ωｔとして積分の解を求めると、次式（１０）が得られる。
【００４３】
【数８】

【００４４】
この（１０）式の右辺は、過渡応答成分のみを含む。したがって、この対称成分フィルタによれば、負荷電流から逆相成分を除去して正相成分のみを通過させることができる。
【００４５】
図７に戻って、負荷電流ｉ_Ｌａ，ｉ_Ｌｂ，ｉ_Ｌｃから対称成分フィルタの出力電流を減算することにより、負荷電流ｉ_Ｌａ，ｉ_Ｌｂ，ｉ_Ｌｃの逆相成分を求め、瞬時値正相電流および瞬時値逆相電流の各々をｄｑ変換する。
【００４６】
このようにして得られた正相ｄ軸電流ｉ_ｐｄ，および正相ｑ軸電流ｉ_ｐｑの各々をＫ倍し、さらにα＝θ＋Δθだけ位相を進めて正相ｄ軸電圧ｖ_ｄｑおよび正相ｑ軸電圧ｖ_ｐｑを生成する。また、逆相ｄ軸電流ｉ_ｎｄおよび逆相ｑ軸電流ｉ_ｎｑの各々をＫ倍して逆相ｄ軸電圧ｖ_ｎｄおよび逆相ｑ軸電圧ｖ_ｎｑを生成する。逆相成分については、電力系統が不安定になるのを避けるため、常に限流抵抗方式を用いる。
【００４７】
次いで、正相ｄ軸電圧ｖ_ｐｄおよび正相ｑ軸電圧ｖ_ｐｑをｄｑ軸から３相へ逆変換して瞬時値正相電圧を求めるとともに、逆相ｄ軸電圧ｖ_ｎｄおよび逆相ｑ軸電圧ｖ_ｎｑをｄｑ軸から３相へ逆変換して瞬時値逆相電圧を求める。最後に、瞬時値正相電圧と瞬時値逆相電圧を加算して瞬時値注入電圧ｖ_Ｃａ，ｖ_Ｃｂ，ｖ_Ｃｃを求める。コントローラ１９は、瞬時値注入電圧ｖ_Ｃａ，ｖ_Ｃｂ，ｖ_Ｃｃが変圧器１１の２次巻線の端子間に発生するようにインバータ１５を制御する。
【００４８】
図８は、θ／Δθの変化を例示するタイムチャートである。正常時は、負荷側事故発生の有無を示す信号φＦは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、θ，Δθがともに０にされている。時刻ｔ０において事故発生が検知され、事故検知信号φＦが活性化レベルの「Ｈ」レベルに立上げられると、所定周波数（たとえば１２回／１サイクル）で負荷電流ｉ_Ｌａ，ｉ_Ｌｂ，ｉ_Ｌｃがサンプリングされて、図７で示したアルゴリズムで注入電圧ｖ_Ｃａ，ｖ_Ｃｂ，ｖ_Ｃｃが求められる。事故発生から所定時間（たとえば３／４サイクル）は、θ，Δθがともに０にされ、限流抵抗方式で限流される。次いで時刻ｔ１〜ｔ２（たとえば１サイクル）においてθが０からπ／２に進められ、限流抵抗・リアクトル方式で限流が行なわれる。次に時刻ｔ２〜ｔ３においてΔθが０から所定値（たとえばπ／１０）に進められ、コンデンサ１６および超伝導コイル１８に蓄えられたエネルギがインバータ１５および変圧器１１を介して交流側に回生される。
【００４９】
以下、この限流方式のシミュレーション結果について説明する。図９は、シミュレーション条件を示す図である。交流電源電圧は３相４６０Ｖとし、交流電源と変圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃの高圧側巻線の一方端子との間は標準的な送電線で接続した。変圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃの高圧側巻線の他方端子には標準負荷を接続した。変圧器１１ａ，１１ｂ，１１ｃの各々は、４６０Ｖ；１１５Ｖ，６ｋＶａ，Ｘ＝３％のものを使用した。インバータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、ＰＷＭ方式の７．２ｋＨｚのものを用いた。インバータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃには、９０Ｖの直流電圧を与えた。
【００５０】
図１０は、ゲインＫと故障電流の関係を示す図である。３相短絡事故が発生した場合および２相短絡事故が発生した場合のそれぞれについて、限流抵抗方式（θ＝０）と限流リアクトル方式（θ＝π／２）で限流した場合のゲインＫと故障電流の関係を求めた。図１０から、ゲインＫを増大させると故障電流が減少し、限流が行なわれていることがわかる。たとえば３相短絡事故においては、ゲインＫが０の場合は故障電流が７６Ａ流れるが、ゲインＫを１０にすると故障電流は３１Ａになる。以下のシミュレーションでは、ゲインＫを１０に固定した。なお、実際は、永久事故が発生した場合にはブレーカ２が遮断される必要があるので、ゲインＫは故障電流が過電流検出器４のしきい値電流よりも大きくなるように設定される。
【００５１】
図１１は、３相短絡事故が発生した場合において限流しないときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１１において、３相短絡事故が発生すると、負荷電圧ｖ_Ｌが０Ｖになり、負荷電流ｉ_Ｌが大幅に増大する。変圧器１１ａ〜１１ｃの高圧側巻線には、負荷電流ｉ_Ｌによる電圧降下が発生する。負荷電圧ｖ_Ｌが０Ｖであるので、変圧器１１ａ〜１１ｃの端子間電圧ｖ_Ｃと供給電圧ｖ_Ｔは等しくなる。
【００５２】
図１２は、２相短絡事故が発生した場合において限流しないときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１２において、２相短絡事故が発生すると、短絡した２相の負荷電圧ｖ_Ｌが減少し、２相の負荷電流ｉ_Ｌが増大する。変圧器１１ａ〜１１ｃの高圧側巻線には、負荷電流ｉ_Ｌによる電圧降下が発生する。供給電圧ｖ_Ｔは、ｖ_Ｌ＋ｖ_Ｃとなる。
【００５３】
図１３は、３相短絡事故が発生した場合において限流抵抗方式（θ＝Δθ＝０）で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１３において、３相短絡事故が発生すると、負荷電圧ｖ_Ｌは０Ｖになる。事故前の供給電圧ｖ_Ｔと同じ位相、電圧の注入電圧ｖ_Ｃが変圧器１１ａ〜１１ｃの高圧側巻線に発生し、負荷電流ｉ_Ｌは図１１の場合に比べて１／２以下に抑制される。限流を行なうと、正相有効電力Ｐ＋が直流側に吸収される。
【００５４】
図１４は、３相短絡事故が発生した場合において限流リアクトル方式（θ＝π／２，Δθ＝０）で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１４において、限流開始時に直流成分が発生し、電圧ｖ_Ｔ，ｖ_Ｌおよび電流ｉ_Ｌが不安定になる。正相無効電力Ｑ＋が発生するが、正相有効電力Ｐ＋は吸収されない。
【００５５】
図１５は、２相短絡事故が発生した場合において限流抵抗方式（θ＝Δθ＝０）で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１５において、２相短絡事故が発生しても、負荷電圧ｖ_Ｌの低下分が注入され、供給電圧ｖ_Ｔは一定に保持される。負荷電流ｉ_Ｌは図１２の場合に比べて１／２以下に抑制される。限流を行なうと、正相有効電力Ｐ＋が直流側に吸収される。
【００５６】
図１６は、２相短絡事故が発生した場合において限流リアクトル方式（θ＝π／２，Δθ＝０）で限流したときのシミュレーション結果を示す波形図である。
図１６において、限流開始時に直流成分が発生し、電圧ｖ_Ｔ，ｖ_Ｌおよび電流が不安定になる。正相無効電流ｑ＋が発生するが、正相有効電力Ｐ＋は吸収されない。
【００５７】
図１７は、３相短絡事故が発生した場合において限流抵抗・リアクトル方式（θ＝０〜π／２，Δθ＝０）で限流したときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１７において、過渡成分電流を抑制するために、限流開始から３／４サイクル間だけ限流抵抗方式（θ＝０）で限流を行なう。その後、１サイクル間をかけて順次的に限流抵抗方式から限流リアクトル方式（θ＝π／２）に変化させ、有効電力の吸収を最小化する。
【００５８】
図１８は、２相短絡事故が発生した場合において限流抵抗・リアクトル方式（θ＝０〜π／２，Δθ＝０〜π／１０）で限流したときのシミュレーション結果を示す波形図である。図１８において、図１７の場合と同様にしてθを０からπ／２に変化させた後、Δθを０からπ／１０に変化させる。θ＋Δθ＝π／２＋π／１０になると、逆相有効電力Ｐ−が交流側に回生され、コンデンサ１６および超伝導コイル１８の貯蔵エネルギが過大になることが防止される。
【００５９】
図１９は、３相短絡事故および２相短絡事故のそれぞれにおいて、限流抵抗方式（Ｒ）と限流リアクトル方式（Ｌ）と限流抵抗・リアクトル方式（Ｒ−Ｌ）の吸収エネルギを比較した図である。限流抵抗・リアクトル方式における吸収エネルギは、限流抵抗方式における吸収エネルギの１／３程度になることがわかった。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力系統保護装置では、その１次巻線が電力供給源と負荷の間に接続された変圧器と、電力供給源と負荷の間に流れる電流を検出する電流センサと、直流電力の充放電を行なう直流電源と、変圧器の２次巻線と直流電源の電源端子との間に設けられたインバータと、電流センサの検出結果に基づいてインバータを制御するコントローラとが設けられ、コントローラは、電流センサを介して検出された電流値が予め定められた電流値を超えたことに応じて、電力供給源からの交流電圧に対向する交流電圧を変圧器の１次巻線に発生させ、電力供給源と負荷の間に流れる電流を減少させる。したがって、負荷側で事故が発生した場合に、電力供給源からの交流電圧に対向する交流電圧が変圧器の１次巻線に発生するようにインバータを制御するので、リアクトルや超伝導体を備えた従来の限流器に比べ、限流動作を安定に行なうことができ、装置の低価格化を図ることができる。
【００６２】
好ましくは、コントローラは、変圧器の１次巻線の電圧と電流の位相差が所定の位相差になるようにインバータを制御する。この場合は、電力供給源と負荷の間に所望のインピーダンスを挿入することができる。
【００６３】
また好ましくは、コントローラは、変圧器の１次巻線の電圧と電流の位相差を０にする第１のステップと、位相差を０からπ／２に変化させる第２のステップとを含む。この場合は、事故発生当初は電力供給源と負荷の間に抵抗を挿入して限流動作を安定に行ない、次いで電力供給源と負荷の間にリアクタンスを挿入して吸収エネルギーの低減化を図ることができる。
【００６４】
また好ましくは、コントローラは、さらに、位相差をπ／２よりも進ませる第３のステップを含む。この場合は、限流動作時に吸収した電力を電力系統に回生させることができる。
【００６５】
また好ましくは、さらに、電力供給源から供給される交流電圧を検出する電圧センサが設けられる。コントローラは、電流センサを介して検出された電流値が予め定められた電流値を超えず、かつ電圧センサを介して検出された交流電圧値が予め定められた交流電圧値よりも低下したことに応じて、電流供給源からの交流電圧と同位相の補償交流電圧を変圧器の１次巻線に発生させ、負荷に印加される交流電圧を一定に保つ。この場合は、電力供給源側の事故により瞬時電圧低下が生じた場合でも、負荷電圧を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態による電力系統の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した瞬低対策装置の瞬低時の動作を説明するための回路ブロック図である。
【図３】図２に示した瞬低対策装置の瞬低時の動作を示す波形図である。
【図４】図１に示した瞬低対策装置の限流動作を説明するための回路ブロック図である。
【図５】図４に示した負荷側の事故を説明するための波形図である。
【図６】図４に示した瞬低対策装置の限流動作の原理を説明するための図である。
【図７】図４に示したコントローラの限流動作を示すブロック図である。
【図８】図７に示したθおよびΔθを例示するタイムチャートである。
【図９】図４〜図８で説明した限流動作のシミュレーション条件を示す回路ブロック図である。
【図１０】ゲインＫと故障電流の関係を示す図である。
【図１１】３相短絡事故が発生した場合において限流しないときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１２】２相短絡事故が発生した場合において限流しないときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１３】３相短絡事故が発生した場合において限流抵抗方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１４】３相短絡事故が発生した場合において限流リアクトル方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１５】２相短絡事故が発生した場合において限流抵抗方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１６】２相短絡事故が発生した場合において限流リアクトル方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１７】３相短絡事故が発生した場合において限流抵抗・リアクトル方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１８】２相短絡事故が発生した場合において限流抵抗・リアクトル方式で限流を行なったときのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１９】限流抵抗方式、限流リアクトル方式、限流抵抗・リアクトル方式の吸収エネルギを比較する図である。
【符号の説明】
１配電用変電所、２ブレーカ、３，１４電流センサ、４過電流検出器、５系統連係装置、６分散電源、１０限流機能付瞬時電圧低下対策装置、１１変圧器、１２スイッチ、１３電圧センサ、１５インバータ、１６コンデンサ、１７チョッパ、１８超伝導コイル、１９コントローラ、Ｌ１〜Ｌ３母線、Ｌ１１〜Ｌ１５配電線。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power system protection device, and more particularly, to a power system protection device for protecting a power system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a power system has been provided with a switchgear for interrupting a short-circuit current and protecting a device attached to the power system when a short-circuit accident occurs on a load side. It is assumed that the current may increase and exceed the rating of the protection switchgear, and installation of a current limiting device for suppressing short-circuit current is being studied. As a current limiting device, there are a device provided with a reactor and a device provided with a superconductor (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
In addition, when an instantaneous voltage drop of the AC power supply voltage occurs in the power system, the compensation AC voltage corresponding to the drop is injected in series with the AC power supply voltage and supplied to the load to stabilize the load voltage. (For example, see Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-4542
[Patent Document 2]
JP-A-1-117623
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 2-2666838
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional current limiting device has a problem that a DC component is generated in the AC power supply voltage and the power system becomes unstable when the reactor is provided with a reactor, and the device is expensive when provided with a superconductor. Was a problem.
[0008]
Further, conventionally, since the current limiting device and the instantaneous voltage drop compensating device are separately provided, there is a problem that the equipment cost is increased.
[0009]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a low-cost power system protection device capable of stably performing current limiting operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A power system protection device according to the present invention is a power system protection device for protecting a power system, the transformer having a primary winding connected between a power supply source and a load, and a power supply source and a load. A current sensor for detecting a current flowing therebetween, a DC power supply for charging and discharging DC power, an inverter provided between a secondary winding of the transformer and a power supply terminal of the DC power supply, and a detection result of the current sensor And a controller that controls the inverter based on the Here, in response to the current value detected via the current sensor exceeding a predetermined current value, the controller changes the AC voltage facing the AC voltage from the power supply source to the primary winding of the transformer. Line to reduce the current flowing between the power supply and the load.
[0011]
Preferably, the controller controls the inverter such that the phase difference between the voltage and the current of the primary winding of the transformer becomes a predetermined phase difference.
[0012]
Also preferably, the controller includes a first step of changing the phase difference between the voltage and the current of the primary winding of the transformer to 0, and a second step of changing the phase difference from 0 to π / 2.
[0013]
Also preferably, the controller further includes a third step of increasing the phase difference by more than π / 2.
[0014]
Further preferably, a voltage sensor for detecting an AC voltage supplied from a power supply source is further provided. The controller determines that the current value detected via the current sensor does not exceed the predetermined current value, and that the AC voltage value detected via the voltage sensor has decreased below the predetermined AC voltage value. In response, a compensating AC voltage in phase with the AC voltage from the current source is generated in the primary winding of the transformer to maintain a constant AC voltage applied to the load.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a power system according to one embodiment of the present invention. 1, in this electric power system, electric power generated in a power plant is reduced to a predetermined voltage in a distribution substation 1 and distributed to a plurality of buses L1 to L3,. A certain bus L <b> 1 is connected to a distributed power supply 6 via a system linking device 5. A certain bus L3 is connected to a plurality of distribution lines L11 to L15,. Each of the distribution lines L11 to L15 is connected to a sensitive load such as a computer.
[0016]
Each of the substation 1, the buses L1 to L3, and the distribution lines L11 to L15, is provided with a breaker 2. A current sensor 3 and an overcurrent detector 4 are provided for each breaker 2, and when a current larger than a predetermined current value flows for each corresponding breaker 2, the breaker 2 is turned off. It is made conductive.
[0017]
The bus L3 is provided with an instantaneous voltage drop countermeasure device with a current limiting function (hereinafter, referred to as an instantaneous voltage drop countermeasure device) 10. The voltage sag countermeasure device 10 includes a transformer 11, a switch 12, a voltage sensor 13, a current sensor 14, an inverter 15, a capacitor 16, a chopper 17, a superconducting coil, and a controller 19.
[0018]
The high-voltage side winding of the transformer 11 is connected in series to the bus L3. The switch 12 is connected in parallel to the high-voltage side winding of the transformer 11 and is controlled on / off by the controller 19. The switch 12 is turned on in a normal state, and is turned off during a voltage sag countermeasure and a current limiting operation. Voltage sensor 13 detects an AC voltage of bus L3 on the upstream side of transformer 11. Current sensor 14 detects an alternating current of bus L3 on the downstream side of transformer 11.
[0019]
The controller 19 controls each of the switch 12, the inverter 15, and the chopper 17 based on the detection results of the voltage sensor 13 and the current sensor 14. The inverter 15 converts the DC voltage between the terminals of the capacitor 16 into an AC voltage and applies the AC voltage between the terminals of the low-voltage side winding of the transformer 11 or converts the AC voltage from the low-voltage side winding of the transformer 11 into a DC voltage. To charge the capacitor 16. The inverter 15 compensates for a drop in the power supply voltage by injecting an AC voltage in series during a voltage sag, and suppresses a fault current by generating an AC voltage opposing the power supply voltage during a current limiting operation.
[0020]
The chopper 17 supplies the power stored in the superconducting coil 18 to the capacitor 16 when the voltage between the terminals of the capacitor 16 is lower than a predetermined value, and supplies the power of the capacitor 16 when the voltage between the terminals of the capacitor 16 is higher than the predetermined value. Power is stored in superconducting coil 18. Thereby, the voltage between the terminals of the capacitor 16 is kept constant.
[0021]
Although FIG. 1 shows only wiring for one phase, it is needless to say that three phases are actually provided.
[0022]
Next, the operation of the sag suppression device 10 will be described. During normal operation, as shown in FIG. 1, the switch 12 is turned on, and power is supplied to each sensitive load. As shown in FIG. 2, when an accident occurs in the substation 1 or the adjacent power distribution system and the power supply side voltage falls below a predetermined voltage, that is, at the time of an instantaneous voltage drop, the power supply side voltage decreases via the voltage sensor 13. Is detected. The controller 19 turns off the switch 12 and controls the inverter 15 to generate a decrease in the power supply side voltage between the terminals of the high voltage side winding of the transformer 11.
[0023]
FIGS. 3A, 3B, and 3C are waveform diagrams showing the operation at the time of the measure for the sag. When an accident occurs in the substation 1 or the like, the power supply side voltage decreases. An injection voltage is generated between the terminals of the high-voltage side winding of the transformer 11 to compensate for the drop in the power supply side voltage. A load voltage obtained by adding the injection voltage to the power supply voltage is applied to the sensitive load. The amplitude of the load voltage is kept constant, and the sensitive load operates stably.
[0024]
Further, as shown in FIG. 4, when an accident occurs downstream of the sag protection device 10 and a current larger than a predetermined value flows through the bus L3, as shown in FIGS. As a result, the power supply side voltage decreases and a fault current flows. The decrease of the power supply side voltage and the fault current are detected via the voltage sensor 13 and the current sensor 14. As shown in FIG. 4, the controller 19 turns off the switch 12 and controls the inverter 15 to generate a voltage opposite to the power supply side voltage between the terminals of the high-voltage side winding of the transformer 11, thereby generating a fault current. Suppress.
[0025]
FIG. 6A is a diagram showing the principle of the current limiting operation, and FIG. 6B is a feather diagram thereof. 6 (a), the system voltage _{V T,} the relationship of the load voltage _{V L} and injection voltage _{V C} is expressed by the following equation (1).
[0026]
(Equation 1)

[0027]
Also, injection voltage V _C, when the phase of the load current I _L as a reference is expressed by the following equation (2).
[0028]
(Equation 2)

[0029]
If the phase difference between the injection voltage V _C and the load current I _L theta is 0, the high-voltage side winding of the transformer 11 is considered to be equivalent to the current limit resistor. At this time, since the transformer 11 and the inverter 15 absorb the active power from the AC side, it is necessary to process the active power in the capacitor 16, the chopper 17, and the superconducting coil 18.
[0030]
On the other hand, θ = π / 2 that is, when the phase of the injected voltage V _C is advanced by the load current I [pi / 2 the phase of the _L is the high-voltage side winding of the transformer 11 is considered to be equivalent to the current limiting reactor . In this case, since the active power is not absorbed from the AC side, it is not necessary to process the active power in the capacitor 16, the chopper 17, and the superconducting coil 18.
However, when the current limiting reactor is suddenly inserted into the bus L3, a DC component is generated on the AC side, and the power system becomes unstable.
[0031]
Therefore, in the present invention, when the fault power _IL occurs, the fault current _IL is suppressed while keeping the power system stable at θ = 0 at first, and then θ is increased to θ = π / 2. By doing so, the amount of absorption of active power is kept small. Further, by increasing θ so that θ = π / 2 + Δθ, negative-phase active power at the time of an unbalanced fault is released to the power system, and the amount of active power absorbed is suppressed.
[0032]
FIG. 7 is a block diagram showing a method of executing the above equation (2). In FIG. 7, first, a positive-phase component is detected from the load currents i _La (t), i _Lb (t), and i _Lc (t) by a symmetric component filter. That is, when the load currents i _La (t), i _Lb (t), and i _Lc (t) are given from the current sensor 14, the output positive-phase current of the symmetric component filter is decomposed as in the following equation (3). Can be.
[0033]
[Equation 3]

[0034]
By substituting the equations (4) and (5) into the equation (3) and performing the inverse Laplace transform, the following equation (6) is obtained.
[0035]
(Equation 4)

[0036]
Here, the positive-phase component load current is expressed by the following equation (7).
[0037]
(Equation 5)

[0038]
When the equation (7) is substituted into the equation (6) and the solution of the integration is obtained with T = ωt, the following equation (8) is obtained.
[0039]
(Equation 6)

[0040]
The first term on the right side of the equation (8) represents the steady-state response of the symmetric component filter. The second term represents a transient response, which decreases with time and disappears within one cycle. The negative-phase component load current is represented by the following equation (9).
[0041]
(Equation 7)

[0042]
When the equation (9) is substituted into the equation (6), and the solution of the integration is obtained with T = ωt, the following equation (10) is obtained.
[0043]
(Equation 8)

[0044]
The right side of the equation (10) includes only a transient response component. Therefore, according to this symmetric component filter, it is possible to remove the negative phase component from the load current and pass only the positive phase component.
[0045]
Returning to FIG. 7, the load current _i _La, i _Lb, by subtracting the output current of the symmetrical component filter from _{i Lc,} calculated reverse phase component of the load current _{_{_{i La, i Lb, i Lc}}} , the instantaneous value positive phase Each of the current and the instantaneous value negative-phase current is subjected to dq conversion.
[0046]
Thus positive phase d-axis current i _{pd obtained,} and positive phase q-axis current i of each of the _pq multiplied K, further α = θ + Δθ by a positive-phase d-axis voltage advancing the phase v _dq and positive phase q Generate the shaft voltage v _pq . Further, each of the negative-phase d-axis current _ind and the negative-phase q-axis current _inq is multiplied by K to generate a negative-phase d-axis voltage _vnd and a negative-phase q-axis voltage _vnq . For the negative-phase component, a current-limiting resistance method is always used in order to prevent the power system from becoming unstable.
[0047]
Next, the positive-phase d-axis voltage v _pd and the positive-phase q-axis voltage v _pq are inversely converted from the dq-axis to three phases to obtain an instantaneous positive-phase voltage, and the negative-phase d-axis voltage v _nd and the negative-phase q-axis voltage v _nq is inversely transformed from the dq axis to three phases to obtain an instantaneous value inverse phase voltage. Finally, the instantaneous value positive-phase voltage and the instantaneous value negative-phase voltage are added to determine instantaneous value injection voltages v _Ca , v _Cb , and v _Cc . The controller 19 controls the inverter 15 so that the instantaneous value injection voltages v _Ca , v _Cb , and v _Cc are generated between the terminals of the secondary winding of the transformer 11.
[0048]
FIG. 8 is a time chart illustrating a change in θ / Δθ. In a normal state, the signal φF indicating the presence / absence of a load-side accident is set to the “L” level of the deactivation level, and both θ and Δθ are set to 0. When the occurrence of an accident is detected at time t0 and accident detection signal φF is raised to the activation level “H” level, load currents i _La , i _Lb and i _{Lc at} a predetermined frequency (for example, 12 times / 1 cycle). After sampling, the injection voltages v _Ca , v _Cb , and v _Cc are obtained by the algorithm shown in FIG. For a predetermined time (for example, 3/4 cycle) from the occurrence of the accident, both θ and Δθ are set to 0, and the current is limited by the current limiting resistance method. Next, at time t1 to t2 (for example, one cycle), θ is advanced from 0 to π / 2, and current limiting is performed by a current limiting resistor / reactor system. Next, at time t2 to t3, Δθ is advanced from 0 to a predetermined value (for example, π / 10), and the energy stored in capacitor 16 and superconducting coil 18 is regenerated to the AC side via inverter 15 and transformer 11. You.
[0049]
Hereinafter, simulation results of the current limiting method will be described. FIG. 9 is a diagram showing simulation conditions. The AC power supply voltage was 460 V for three phases, and a standard transmission line was connected between the AC power supply and one terminal of the high-voltage side windings of the

transformers

11a, 11b, and 11c. A standard load was connected to the other terminals of the high-voltage side windings of the

transformers

11a, 11b, 11c. Each of the

transformers

11a, 11b and 11c used was 460V; 115V, 6kVa, X = 3%. The

inverters

15a, 15b, and 15c used were of the PWM type of 7.2 kHz. A 90 V DC voltage was applied to the

inverters

15a, 15b, and 15c.
[0050]
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the gain K and the fault current. Gain K when current is limited by current limiting resistance method (θ = 0) and current limiting reactor method (θ = π / 2) when a three-phase short-circuit fault occurs and a two-phase short-circuit fault occurs, respectively. And the relationship between fault current. From FIG. 10, it can be seen that increasing the gain K reduces the fault current and performs current limiting. For example, in a three-phase short-circuit accident, when the gain K is 0, a fault current flows at 76 A, but when the gain K is 10, the fault current becomes 31 A. In the following simulation, the gain K was fixed at 10. Actually, when a permanent accident occurs, the breaker 2 needs to be cut off, so that the gain K is set so that the fault current becomes larger than the threshold current of the overcurrent detector 4.
[0051]
FIG. 11 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is not performed when a three-phase short circuit accident occurs. In FIG. 11, when a three-phase short-circuit fault occurs, the load voltage v _L becomes 0 V, and the load current i _L greatly increases. The high-voltage winding of the transformer 11 a to 11 c, the voltage drop due to the load current _{i L} is generated. Since the load voltage v _L is 0 V, the inter-terminal voltage v _C of the transformers 11a to 11c is equal to the supply voltage v _T.
[0052]
FIG. 12 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is not performed when a two-phase short-circuit accident occurs. 12, when the 2-phase short-circuit fault occurs, reduces the load voltage v _L of 2 phases shorted, the 2-phase load current i _L increases. The high-voltage winding of the transformer 11 a to 11 c, the voltage drop due to the load current _{i L} is generated. The supply voltage v _T becomes v _L + v _C.
[0053]
FIG. 13 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by the current limiting resistance method (θ = Δθ = 0) when a three-phase short circuit accident occurs. In FIG. 13, when a three-phase short circuit accident occurs, the load voltage v _L becomes 0V. An injection voltage v _C of the same phase and voltage as the supply voltage v _T before the accident is generated in the high-voltage side windings of the transformers 11a to 11c, and the load current i _L is suppressed to 以下 or less as compared with the case of FIG. Is done. When the current limiting is performed, the positive-phase active power P + is absorbed on the DC side.
[0054]
FIG. 14 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by the current limiting reactor method (θ = π / 2, Δθ = 0) when a three-phase short circuit accident occurs. In FIG. 14, a DC component is generated at the start of the current limit, and the voltages v _T and v _L and the current i _L become unstable. Although positive-phase reactive power Q + is generated, positive-phase active power P + is not absorbed.
[0055]
FIG. 15 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by the current limiting resistance method (θ = Δθ = 0) when a two-phase short circuit accident occurs. 15, even if two-phase short-circuit fault has occurred, decrease in the load voltage v _L is injected, the supply voltage v _T is held constant. The load current _{i L} is suppressed to 1/2 or less as compared with the case of FIG. 12. When the current limiting is performed, the positive-phase active power P + is absorbed on the DC side.
[0056]
FIG. 16 is a waveform diagram showing a simulation result when a two-phase short-circuit accident occurs and current is limited by the current limiting reactor method (θ = π / 2, Δθ = 0).
In FIG. 16, a DC component is generated at the start of the current limiting, and the voltages v _T and v _L and the current become unstable. The positive-phase reactive current q + is generated, but the positive-phase active power P + is not absorbed.
[0057]
FIG. 17 is a waveform diagram showing a simulation result when a current is limited by the current limiting resistance / reactor method (θ = 0 to π / 2, Δθ = 0) when a three-phase short circuit accident occurs. In FIG. 17, in order to suppress the transient component current, current limiting is performed by the current limiting resistance method (θ = 0) for only ３ cycle from the start of current limiting. Thereafter, the current limiting resistance method is sequentially changed to the current limiting reactor method (θ = π / 2) over one cycle to minimize the absorption of active power.
[0058]
FIG. 18 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting resistor / reactor method (θ = 0 to π / 2, Δθ = 0 to π / 10) when a two-phase short circuit accident occurs. . In FIG. 18, after changing θ from 0 to π / 2 as in the case of FIG. 17, Δθ is changed from 0 to π / 10. When θ + Δθ = π / 2 + π / 10, the negative-phase active power P− is regenerated to the AC side, and the storage energy of the capacitor 16 and the superconducting coil 18 is prevented from becoming excessive.
[0059]
FIG. 19 compares the absorbed energies of the current-limiting resistance type (R), the current-limiting reactor type (L), and the current-limiting resistance / reactor type (RL) in the three-phase short-circuit fault and the two-phase short-circuit fault, respectively. FIG. It was found that the absorbed energy in the current limiting resistance / reactor system was about 1/3 of the absorbed energy in the current limiting resistance system.
[0060]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, in the power system protection device according to the present invention, the transformer whose primary winding is connected between the power supply source and the load, and the current that detects the current flowing between the power supply source and the load are provided. A sensor, a DC power supply for charging and discharging DC power, an inverter provided between a secondary winding of the transformer and a power supply terminal of the DC power supply, and a controller for controlling the inverter based on a detection result of the current sensor Is provided, and the controller, in response to the current value detected via the current sensor exceeding a predetermined current value, changing the AC voltage facing the AC voltage from the power supply source to one of the transformers. The current generated in the secondary winding reduces the current flowing between the power supply and the load. Therefore, when an accident occurs on the load side, the inverter is controlled so that an AC voltage opposite to the AC voltage from the power supply source is generated in the primary winding of the transformer, so that the reactor and the superconductor are provided. Compared with the conventional current limiter, the current limiting operation can be performed more stably, and the cost of the device can be reduced.
[0062]
Preferably, the controller controls the inverter such that the phase difference between the voltage and the current of the primary winding of the transformer becomes a predetermined phase difference. In this case, a desired impedance can be inserted between the power supply source and the load.
[0063]
Also preferably, the controller includes a first step of changing the phase difference between the voltage and the current of the primary winding of the transformer to 0, and a second step of changing the phase difference from 0 to π / 2. In this case, at the beginning of the accident, a resistor is inserted between the power supply and the load to stabilize current-limiting operation, and then a reactance is inserted between the power supply and the load to reduce absorbed energy be able to.
[0064]
Also preferably, the controller further includes a third step of increasing the phase difference by more than π / 2. In this case, the power absorbed during the current limiting operation can be regenerated to the power system.
[0065]
Further preferably, a voltage sensor for detecting an AC voltage supplied from a power supply source is further provided. The controller determines that the current value detected via the current sensor does not exceed the predetermined current value, and that the AC voltage value detected via the voltage sensor has decreased below the predetermined AC voltage value. In response, a compensating AC voltage in phase with the AC voltage from the current source is generated in the primary winding of the transformer to maintain a constant AC voltage applied to the load. In this case, even when an instantaneous voltage drop occurs due to an accident on the power supply source side, the load voltage can be kept constant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a power system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining an operation of the sag prevention device shown in FIG. 1 at the time of sag.
FIG. 3 is a waveform chart showing an operation of the sag preventing device shown in FIG. 2 at the time of sag.
FIG. 4 is a circuit block diagram for explaining a current limiting operation of the sag prevention device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the load-side accident shown in FIG.
6 is a diagram for explaining the principle of the current limiting operation of the sag prevention device shown in FIG. 4;
FIG. 7 is a block diagram showing a current limiting operation of the controller shown in FIG. 4;
FIG. 8 is a time chart illustrating θ and Δθ shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a circuit block diagram showing simulation conditions of the current limiting operation described in FIGS. 4 to 8;
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a gain K and a fault current.
FIG. 11 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is not performed when a three-phase short circuit accident occurs.
FIG. 12 is a waveform chart showing a simulation result when current limiting is not performed when a two-phase short-circuit fault occurs.
FIG. 13 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting resistance method when a three-phase short circuit accident occurs.
FIG. 14 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by the current limiting reactor method when a three-phase short circuit accident occurs.
FIG. 15 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting resistance method when a two-phase short circuit accident occurs.
FIG. 16 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting reactor method when a two-phase short circuit accident occurs.
FIG. 17 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting resistor / reactor system when a three-phase short circuit accident occurs.
FIG. 18 is a waveform diagram showing a simulation result when current limiting is performed by a current limiting resistor / reactor system when a two-phase short circuit accident occurs.
FIG. 19 is a diagram comparing the absorbed energy of the current limiting resistance method, the current limiting reactor method, and the current limiting resistance / reactor method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Distribution substation, 2 Breaker, 3,14 Current sensor, 4 Overcurrent detector, 5 System linking device, 6 Distributed power source, 10 Voltage drop countermeasure device with current limiting function, 11 Transformer, 12 Switch, 13 Voltage Sensor, 15 inverter, 16 capacitor, 17 chopper, 18 superconducting coil, 19 controller, L1-L3 bus, L11-L15 distribution line.

Claims

A power system protection device for protecting a power system,
A transformer whose primary winding is connected between the power supply and the load,
A current sensor for detecting a current flowing between the power supply source and the load,
DC power supply for charging and discharging DC power,
An inverter provided between a secondary winding of the transformer and a power supply terminal of the DC power supply, and a controller that controls the inverter based on a detection result of the current sensor,
The controller, in response to a current value detected via the current sensor exceeding a predetermined current value, changing an AC voltage facing an AC voltage from the power supply source into a primary voltage of the transformer. A power system protection device for reducing a current generated in a winding and flowing between the power supply source and the load.

The power system protection device according to claim 1, wherein the controller controls the inverter such that a phase difference between a voltage and a current of a primary winding of the transformer becomes a predetermined phase difference.

The controller is
3. The method according to claim 2, further comprising: a first step of changing a phase difference between a voltage and a current of a primary winding of the transformer to 0, and a second step of changing the phase difference from 0 to π / 2. Power system protection device.

The power system protection device according to claim 3, wherein the controller further includes a third step of making the phase difference advance by more than π / 2.

Further, a voltage sensor that detects an AC voltage supplied from the power supply source,
The controller is such that the current value detected via the current sensor does not exceed the predetermined current value, and the AC voltage value detected via the voltage sensor is higher than a predetermined AC voltage value. A method according to claim 1, wherein a compensated AC voltage having the same phase as that of the AC voltage from the current supply source is generated in a primary winding of the transformer, and the AC voltage applied to the load is kept constant. The power system protection device according to any one of claims 1 to 4.