CN1127892A - 电力潮流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用半导体开关控制串联电抗量的电力潮流控制装置，特别是关于半导体开关的电位比输电系统低的电力潮流控制装置。变压器配置在输电线路与对地之间，而半导体开关连接在该变压器的绕组上，并使半导体开关上的电位处于输电线路的对地电位以下。通过将半导体开关尽可能靠近地面设置的方式，提高其稳定性。

Description

电力潮流控制装置

本发明涉及连接在电力系统中的用于控制电力系统电力潮流状态的电力潮流控制装置，特别是关于通过控制电力系统的串联电抗来控制潮流状态的电力潮流控制装置。

作为控制电力系统电力潮流的方法，有如图30所示美国专利“USP4,999,565号”“USP4,829,229号”公报记载的调整电力系统输电线路串联电抗的方法，以及(例如)日本专利特开昭63-15630号中采用调相机的方法。

在调整电力系统输电线路串联电抗的方法中，设有一个串联补偿装置，利用开关设备314a、314b、314c将串联电容器311接入系统或与系统断开，从而使电容器与输电线路进行串联。其构成方法是将由半导体元件组成的半导体开关313与电抗线圈313a串联，再与串联电容器并联，借助控制通过串联电容器311的电流。

如图31所示的美国专利“USP5,032,733号”公报的方法，是通过串联变压器将串联补偿装置接入系统。串联补偿装置310的构成与图30相同，即将半导体开关313与电抗线圈313a串联，并通过适当的半导体开关通断动作，调整接入输电线路的电抗量。

调相机是一种通过对与系统的相电压成不同相位角(例如成90°)的电压进行比较来调整相电压相位的装置，通过这种调相控制电力潮流。作为调相法，调相变压器采用抽头式变压器的方法和用变换器产生任意相位电压的方法。另外，作为抽头式变压器的分线开关，有采用机械接点的方法或采用闸流管等半导体元件构成开关的方法。

在前有的技术中，为补偿电力系统的串联电抗分量，在电力系统中串联接入串联电容器，当电力系统的输电容量会由此而有所增加，从而使暂态稳定性有所提高时，仅只在电力系统串联接入串联电容器，就会使系统的电抗与串联电容器引起串联谐振。因此，在“特开昭54-22871号”公报、“特开昭54-154057号”公报、“特开昭54-92517号”公报中提出了防止电力系统产生谐振现象的方案，即在串联电容器两端连接机械开关，当担心电力系统可能发生谐振现象时，就闭合机械开关，将串联电容器短路。

但是，用机械开关形成串联电容器充放电电路的结构，不能及时防止谐振现象，最严重时，会发生所谓的与发电机轴系谐振的轴系扭振异常现象。因此，为解决这种问题，例如在“特开平6-261456号”公报、IEEE Transaction on Power Delivery(电气与电子工程师协会会刊“功率输出”)，第3卷，第3期，1460～1469页(1993年7月)中所记载的，将闸流管构成的半导体开关与串联电容器并联，通过控制闸流管的触发相位对谐振现象进行抑制。

以往的电力潮流控制装置中，当装置处于运行状态时，装置整体的对地电位与系统的对地电位相等，所以必须确保装置整体的对地绝缘。因而，串联电容器311和半导体开关313等重型设备必须以绝缘子等绝缘物体支承。例如在额定电压500kV的系统中，必须相隔5m以上的绝缘距离。在前有的这类技术中，由于电力潮流控制装置是设在高处的重型设备，所以存在抗震方面的问题。

另外由于串联补偿装置的维护检修为高空作业，所以经常有跌落的危险。对于从对地电位算起处于高电压部分的半导体开关313，必需进行半导体开关的控制及信号线、电源线、半导体元件冷却介质管线等的配线、配管，而所有这些也都必须确保绝缘。

在采用调相机控制潮流的电力潮流控制装置的场合，由于系统中连接了串联变压器而使系统的串联电抗增加，所以输电容量减小，同时还有使系统稳定性降低的副作用。特别是当系统的总长度比较长或暂态稳定性恶劣的时候，如果使用调相机，有时会使输电容量受到限制。

因此，在本发明的电力潮流控制装置中，针对维护检修频度比串联电容器311等无源元件的维护检修频度高的半导体开关313，提供一种至少使其半导体开关部分处于系统对地电位以下的装置结构，同时提供易于维护检修的装置结构。进一步提供包括串联电容器在内的优越抗震性能，又易于维护检修的装置结构。另外，在采用调相机进行潮流控制的场合，提供能够解决上述使系统电抗增加的问题，并能控制电力潮流的电力潮流控制装置。

在现有的电力潮流控制装置中，当半导体开关因错误的定时而被触发时，系统会发生谐振现象而又不能抑制谐振现象。在电力系统的电流、电压波形紊乱又不能抑制共振现象的情况下，串联电容器和电力系统会产生过电压，并有可能发展成为电力系统故障。

因此，在本发明的电力潮流控制装置中，提供一种即使随着电力系统的波动电力系统的电气信号波形紊乱，仍能按正确的定时控制半导体开关的串联补偿装置。

在现有的电力潮流控制装置中，电力系统所必需的控制对象的电抗量是通过对电力系统所连接的补偿电容器的电抗量进行控制加以补偿的，但因这种补偿电容器所能控制的电抗量有限，所以要在很宽的范围内补偿电力系统的电抗状态是困难的。

为达到上述目的，本发明提供一种控制电力系统输电状态的电力潮流控制装置，其特点是备有至少一个按星形接线法连接的初级绕组和与该初级绕组组合的次级绕组，以及与初级绕组的星形接线串联连接、并对电力系统输电状态进行补偿的电力潮流补偿装置。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特点是备有接入电力线路的补偿用电容器，并备有控制补偿用电容器补偿量的半导体开关，该半导体开关上的电位处于输电线路的对地电位以下。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力系统的电力潮流控制装置，其特征是备有接入输电线路的补偿电容器，及接在该补偿电容器两端的旁路保护装置，备有两台变压器，该变压器各自的初级绕组的一端接地，另一端分别连接在补偿电容器的两个端子上，同时两台变压器各自的次级绕组通过半导体开关并联连接。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力系统的电力潮流控制装置，其特征是备有接入输电线路的补偿电容器，及接在该补偿电容器两端的旁路保护装置，备有两台自耦变压器，该变压器各自的绕组的一端接地，另一端分别连接在补偿电容器的两个端子上，同时两台自耦变压器各自的绕组的中点通过半导体开关相互连接。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力系统的电力潮流控制装置，其特征是备有接入输电线路的补偿电容器，及接在该补偿电容器两端的旁路保护装置，备有两台变压器，该变压器各自的初级绕组和次级绕组的一端接地，而各初级绕组的另一端与输电线路连接，上述各次级绕组的另一端则通过与半导体开关并联的补偿电容器相互连接。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特征是备有接入电力线路的补偿用电容器，将变压器装设在电力线路与地之间，并设置用于控制补偿用电容器的补偿量的半导体开关，上述半导体开关连接在变压器的绕组上，而半导体开关与补偿用电容器并联，在半导体开关与变压器之间设置保护器，该半导体开关上的电位处于输电线路的对地电位以下。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特征是备有接入电力线路的补偿用电容器，并备有用于控制补偿用电容器的补偿量的半导体开关，补偿用电容器配置在输电线路的对地电位位置，并在补偿用电容器与半导体开关之间设置一个使半导体开关上的电位处于输电线路对地电位以下的变压器。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特征是备有接入电力线路的补偿用电容器，在输电线路设置绝缘开关．并备有用于控制补偿用电容器的补偿量的半导体开关，其电力线路是参照绝缘开关的配置方向，沿垂直方向敷设到半导体开关。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特征是备有连接于电力线路的补偿用电容器，并备有控制补偿用电容器充放电状态的半导体开关、检测补偿用电容器流过电流的电流检测装置、检测补偿用电容器上施加电压的电压检测装置、从由电流检测装置检测出的电流中仅取出特定频率分量的电流滤波装置、从由电压检测装置检测出的电压中仅取出特定频率分量的电压滤波装置、根据上述电流滤波装置的输出判定应流过半导体开关的电流方向的电流方向判断装置、根据上述电压滤波装置的输出判定半导体开关上施加电压相位的电压相位判断装置、及根据电流方向判断装置和电压相位判断装置的判定输出控制半导体开关的开关信号的开关信号生成装置。

为达到上述目的，本发明还提供一种电力潮流控制装置，其特征是备有连接在电力系统中的补偿用电容器及调相机，而电力系统中应补偿的电抗量则是由对补偿电容器的电抗量和调相机的电抗量进行的控制的办法合成的。

在本发明的电力潮流控制装置中，输电线路的电抗不会对输电容量产生约制作用。其电抗补偿电路部分配置在主变压器的低压侧，由于电抗补偿电路部分可以配置在与系统相电压相对的地电位侧，所以很少会产生对地绝缘问题。除此以外由于具有调相功能和电抗补偿功能，所以能够提供电力潮流控制范围较比采用前有的功率通量控制装置宽的电力潮流控制装置。

在本发明的电力潮流控制装置中，由于设备中维护检修频度较高的半导体开关处于系统的对地电位以下，因而既便于维护检修，又可使半导体开关采用高抗震性的方式设置。

另外，在本发明的电力潮流控制装置中，因上述半导体开关能以处于系统的对地电位以下，所以维护检修频度较高的半导体开关便于维护检修，同时半导体开关所必需的控制及信号线路、电源线路、半导体元件冷却介质管线等的配线、配管，等部分的绝缘也都易于确保。

除此以外在本发明的电力潮流控制装置中，由于能够将补偿装置整体采用保持对地电位的方式设置，所以不仅能够在地震多发地区容易确保其抗震性能，而且可以免去在补偿装置施工建设和维护检修时的高空作业。又因补偿装置的一部分或其整体可装设在接地的结构物或密闭容器内，所以可以减小补偿装置因受雷击或飞落物体造成故障的发生概率，并提高装置的可靠性和运转率。

在本发明的电力潮流控制装置中，在半导体开关的维护检修变得容易的同时，由于在半导体开关与变压器之间设有保护器，因而即使因输电线路遭受雷击、或因系统尺寸的关系而引起暂态的电压、电流，其影响也不会传递到半导体开关，所以半导体开关有可能得到安全保护的目的。

在本发明的电力潮流控制装置中，因补偿用电容器配置在输电线路的对地电位位置，并在补偿用电容器与半导体开关之间配置了一个使半导体开关上的电位在输电线路对地电位以下的变压器，所以一方面可以使补偿装置整体容易维护检修，一方面可取得结构紧凑的效果。

在本发明的电力潮流控制装置中，由于在输电线路的通路上设置了绝缘开关，输电线路参照该绝缘开关的设置方向，沿垂直方向敷设到半导体开关，所以一方面安全性提高，一方面可得到使结构紧凑的效果。

如采用本发明的电力潮流控制装置，可对补偿电容器的电流和补偿电容器的两端电压分别进行检测，从检出电流和检出电压中仅滤出特定频率的分量，根据滤出的电流判定应流过半导体开关的电流方向，而且根据滤出的电压判定半导体开关上施加电压的相位，并根据各判定结果产生开关信号，再用开关信号控制半导体开关的导通、切断，因此即使随着系统故障等电力系统的波动，电力系统的电压、电流波形紊乱，或者当故障恢复正常后为使系统重新开始运行而将断路器合闸开始送电时，系统的电压、电流产生的暂态变化，仍能按正确的定时控制半导体开关的导通或切断。

特别是当半导体开关是由成对的至少一个元件串联连接的半导体元件构成时，在一侧半导体元件应流过正向电流期间，该侧半导体元件在该侧半导体元件上施加的反向电压相位变到零度左右的条件下导通，而在另一侧半导体元件应流过反向电流期间，该另一侧半导体元件在该另一侧半导体元件上施加的正向电压相位变到零度左右的条件下导通，而即使电力系统的电压、电流波形紊乱，各半导体元件仍能按正确的定时控制半导体开关的导通。

图1是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构示例。

图2是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构示例。

图3是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构示例。

图4是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构成示例。

图5是本发明的一个实施例中调相装置部分的电路结构示例。

图6是本发明的一个实施例中调相装置部分的电路结构示例。

图7是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图8是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图9是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构示例。

图10是本发明的一个实施例的电力潮流控制装置的电路结构示例。

图11是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图12是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图13是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图14是本发明的一个实施例中串联补偿装置部分的电路结构示例。

图15是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧的电路结构示例。

图16是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时的电矢量。

图17是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，改变了变压器接法的本发明的一个实施例。

图18是是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，改变了半导体开关设场的本发明的一个实施例。

图19是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，使用了自耦变压器的本发明的一个实施例。

图20是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，改变了整个装置的电位的本发明的一个实施例。

图21是本发明的一个实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，设有旁通电路的本发明的一个实施例。

图22是本发明一实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，使用了自耦变压器的图20的一个变形示例。

图23是本发明一实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，使用了自耦变压器的图21的一个变形示例。

图24是本发明一实施例的串联补偿装置部分中，半导体开关部分配置在低压侧时，图15装置的设置示例。

图25是图15的装置应用于3相输电线路的本发明的一个实施例。

图26是图25的侧面图。

图27是图25的变形示例。

图28是图25的变形示例。

图29是前有的电力系统电力潮流控制方法的示例。

图30是前有的串联补偿装置的示例。

图31是前有的串联补偿装置的例子。

图32是用于控制本发明电力潮流控制装置的线路潮流控制量运算电路的一个结构示例。

图33是用于控制本发明电力潮流控制装置的系统频率控制量运算电路的一个结构示例。

图34是用于控制本发明电力潮流控制装置的发电机转速控制量运算电路的一个结构示例。

图35是用于控制本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置控制量运算电路的一个结构示例。

图36是用于控制本发明电力潮流控制装置的调相装置控制量运算电路的一个结构示例。

图37是用于控制本发明电力潮流控制装置的复合控制量运算电路的一个结构示例。

图38是用于控制本发明电力潮流控制装置的阻抗控制电路的一个结构示例。

图39是用于控制本发明电力潮流控制装置的调相装置的变换器电压控制电路的一个结构示例。

图40是用于控制本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置触发相位控制信号发生电路的一个结构示例。

图41是用于控制本发明电力潮流控制装置的调相装置和串联补偿装置协调控制电路的一个结构示例。

图42是用于控制本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置控制范围特性的示例。

图43是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图44是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图45是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图46是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图47是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图48是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图49是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图50是图41协调控制电路的控制特性的一个示例。

图51是用于本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置总体结构的一个示例。

图52是图51示出的控制电路的一个结构示例。

图53是表示图51和图52的运作的各部分波形图。

图54是不对用于本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置半导体开关进行触发相位控制时表示电力系统状态的波形示例。总体结构的一个示例。

图55是对用于本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置半导体开关进行触发相位控制时表示其电力系统状态的波形例子，总体结构的一个示例。

图56是本发明电力潮流控制装置应用于系统的示例。

图57是本发明电力潮流控制装置应用于系统的示例。

图58是本发明电力潮流控制装置的控制范围。

图59是本发明电力潮流控制装置在无系统故障时的系统暂态运行点的变化图。

图60是应用本发明电力潮流控制装置时在无系统故障情况下的系统暂态运行点的变化图。

图61是应用本发明电力潮流控制装置时在无系统故障情况下的系统暂态运行点的变化图。

以下说明本发明的实施例。凡是与前有的相同的功能的一律使用同一编号。

图1为本发明电力潮流控制装置的结构示例。电力潮流控制装置10是由对于线路电流产生相位相对超前电压的电力系统进行补偿的串联补偿装置11、用于调整电力系统相位的调相机的主变压器12、产生用于主变压器12电压相位的调整电压的调整变压器13、及这些部件的控制电路200组成的。串联补偿装置11接在主变压器12星形连接绕组各相的中性点所连接的端子14a与接地点14之间。采用这种接线法，使系统输电线路和变压器等具有的串联电抗与串联补偿装置11的串联补偿电容器作串联连接，则系统的串联电抗可以得到补偿。因串联补偿装置11连接在主变压器12绕组的低压侧端子与接地点之间，因而可以配置在地电位侧。现有补偿技术中，如图29所示，串联补偿装置110连接在输电线路中间。因此，为确保串联补偿装置110的对地和相间绝缘，作为重型设备的串联补偿装置110必须用绝缘子等支承在高处。但是，在本发明的结构中，由于串联补偿装置是配置在地电位侧，因而解决了这个问题。由于通过串联补偿装置11可减小电力系统和主变压器12的串联电抗，所以具有增加输电容量和提高系统稳定性的效果。改变这种串联电抗补偿量(补偿度)，即可控制系统的电力潮流。通过进一步改变主变压器12初级和次级的匝数比，可以对不同额定电压的系统(例如500kV系统与275kV系统)进行连接。调整变压器13根据主变压器12产生的电压矢量，利用变压器和分线开关的组合产生任意的电压矢量，并将此电压矢量与主变压器12的电压矢量进行合成，可在主变压器的初级和次级产生任意相位角的不同电压。调整变压器13产生的电压矢量可利用机械接点或闸流管半导体元件等构成的分线开关切换多个抽头，改变调整变压器的匝数比，来进行调整。或者，也可采用能够产生任意相角的3相电压矢量的变换器替代调整变压器13。

图2所示，是以变换器15作图1中电力潮流控制装置的产生相位控制电压的部分的结构，借以产生任意相角的3相电压矢量。用变换器15可以获得图1所示出的调整变压器13的功能，同时由于对变换器产生的电压振幅和相位的控制是连续高速进行的，所以可以抑制系统的波动，因而便于控制。

图3作为本发明电力潮流控制装置的一个实施例，图中所示，由主变压器12、串联补偿装置11及其控制电路200构成的示例。这种结构虽然没有如图1或图2所示结构中的调相功能，但由于是利用串联补偿装置11补偿系统的串联电抗分量，所以能够增加输电容量。而控制串联补偿的补偿量，则可以调整系统的电抗，并且控制流过的电力潮流。图中，在主变压器12上设置了3次绕组，此绕组按三角形接线法连接，则可从系统电压、电流中除去比工业频率高3倍的谐波分量。

图4与图3所示的例子相同，示出了由主变压器12、串联补偿装置11及其控制电路200组成的构示例。其工作原理与图3所示的示例相同，由于是利用串联补偿装置11补偿系统的串联电抗分量，所以能够增加输电容量。而控制串联补偿的补偿量，则可以调整系统的电抗，并控制流过的电力潮流。图中．主变压器12由初级绕组和次级绕组构成，当串联补偿装置所连接的绕组为初级绕组时，如次级绕组采用三角形接线法连接，则可在系统电压、电流中除去比工业频率高3倍的谐波分量。

图5所示为本发明电力潮流控制装置一个实施例的调相机部分中主变压器12及调整变压器13的绕组结构的示例。主变压器12是由主要通过电力潮流的初级绕组12a和次级绕组12b、产生调相电压的3次绕组12c构成的。调整变压器13是由与主变压器的3次绕组连接的初级绕组13a和与主变压器调相电压进行比较用的次级绕组13b构成的。图中所示的各绕组的方向与各绕组产生的电压矢量的方向一致，因绕组12a与绕组13b的电压矢量相差90度，所以对两个电压矢量进行对比较，即可改变绕组12a中产生的电压相位。在调整变压器13的次级绕组13b上具有调整电压用的抽头13c，通过抽头的切换来调整产生的电压并控制相位角。调整电压用的抽头13c是由闸流管等半导体元件构成的。由于能够进行高速和高频度的切换，所以可以精确而平稳地进行相位控制。串联电抗补偿装置11与主变压器12次级绕组12b的对地电位侧连接。在这样连接的情况下，由用于串联补偿的电容器组等重型设备构成的串联补偿装置11可以直接设置在地面上或设置在与对地绝缘较低的位置上。

图6所示是在电力潮流控制装置中用变换器15构成的产生相位控制电压的部分结构示例。在变换器15的结构中包括用来从主变压器的3次绕组接受交流电压的变压器、将通过变压器获得的交流电压转换成直流的整流器、将整流器的电压转换成任意的交流波形的逆变器、以及将逆变器产生的电压施加到主变压器的变压器。由于在主变压器与变换器之间设有变压器，使变换器能够与电力系统之间形成电气绝缘，所以由电力系统侧发生的故障造成的影响等很少可能会波及变换器侧。

图7所示示本发明电力潮流控制装置中使用的串联补偿装置的电路结构成。图7所示的是将整套串联补偿装置都装设在变压器316a接地端的示例。由于串联补偿装置的主要结构设备中最重的串联电容器311和维护检修频度最高的半导体开关313可以设置在地面上，不需要用绝缘子等支承在高处，所以抗震方面的问题大大减少，安全性和维护性都得以提高。另外，变压器316a、316b虽然是安放在同一变电所内，但去可取得与分开安放在不同地方的变电所中相同的串联补偿效果。

图8为本发明的一个实施例，其装置的结构是以图7为基准设置的。在本实施例中，变压器316a初级绕组的第1端子连接于输电系统，而初级绕组的第2端子接地。次级绕组的第1端子连接于输电系统，次级绕组的第2端子则通过串联电容器311、进而通过半导体开关313接地(成对的变压器316b图中未画出)。在串联电容器311与变压器绕组之间设有作为电力系统保护器的过电压保护装置312及开关设备314a、314b(为常开开关)。在本实施例中，由于包括串联电容器311、半导体开关313在内的主要设备相对于系统电位都可以放置在大地上，因此如图所示，可以很容易地设置在房屋建筑或箱柜等密闭容器318内。又因补偿装置的一部分或其全部是用气体绝缘开关设备构成的，所以很容易与其他气体绝缘开关设备连接。如按照本实施例，在构成装置时可将半导体开关313在远离变压器316a的部分接地，因此当(例如)有雷击、或输电系统发生异常时，其暂态电压、电流424似乎会传递到串联电容器311、半导体开关313，但因在其中间存在着起保护器作用的过电压保护装置312，开关设备314a、314b可以切断此类异常现象的传播。由此可以提高补偿装置中最需要注意保护的半导体开关的安全。当串联电容器311发生异常时，仍然可以通过保护装置312及开关设备314a、314b切断其不利影响，使其不能传播到输电系统。

图9为本发明电力潮流控制装置应用于3相电路时的示例。在这个示例中，串联补偿装置310分3相接在3相变压器316c星形绕组的低压侧端子与接地点之间。采用这种接线法，当本发明电力潮流控制装置应用于3相交流输电系统时，即可补偿输电线路400各相的串联电抗。

图10所示是采用图9电路结构的串联补偿装置的配置结构示例。图中所示，是变压器316c连接于气体绝缘开关设备401时的情况。串联补偿装置310在变压器316c与气体绝缘开关设备401不连接部分的一端连接变压器316c。按照这种配置方式，则既能防止过电压从系统侧通过变压器316c侵入到串联电容器311，又能防止串联电容器311中产生的过电压侵入到变压器316c的内部。串联电容器311、半导体开关313的设置场所，如图10所示，是使其设置在对串联电容器311和半导体开关313的维护检修作业有足够的宽敞空间。按照这种设置方式，有利于特别是像串联电容器311这样的重型设备的搬运、安装作业，同时也使半导体开关313的维护作业更易于进行。另外，在本实施例中，因电力线路是参照设在各相输电线路上的气体绝缘开关的配置走向，沿垂直方向引出接到半导体开关313，所以3相的补偿装置整体的组装可以占用最小的空间。

图11为本发明电力潮流控制装置中使用的串联电抗补偿装置的结构示例，将过电压保护装置与用于串联补偿的电容器并联连接，并利用将其接入系统或与系统断开的开关设备构成串联补偿装置11a，再将串联补偿装置11a分供3相使用，构成串联补偿装置11。图中虽没有画出，但在本发明中的电容器是由多台电容器组成。利用半导体开关改变电容器的容量，(例如)通过改变半导体开关通断状态的方式来改变电容器对系统的投入量，即可调整串联补偿的补偿度。

图12与图11不同之处在于串联补偿装置的结构，前者为11a，后者为11b是将用闸流管等半导体元件组成的半导体开关与电容器并联连接而成，分别供3相使用。通过电容器对系统投入量的调整，可以调整串联补偿的补偿度，同时可借半导体开关的控制高速改变补偿度。

图13与图12的不同之处在于串联补偿装置的结构，前者为11b，后者为11c是将通过变压器把串联电容器和半导体开关部分连接于电力潮流控制装置而成，分别供3相使用。因串联电容器及半导体开关部分通过变压器实现电气隔离，所以对系统绝缘。

图14所示的示例是使用变换器产生与接入串联电容器时相等的电压而构成的串联补偿装置11d。这时，串联补偿装置11d通过变压器接入系统，并利用开关设备实现与系统的连接、分离。由于利用变换器构成的串联补偿装置11d产生的电压波形可以进行快速而容易地调整，所以即使在系统波动(例如2～3Hz左右的波动周期)的情况下，仍易于充分跟踪运作。

图15是在本发明电力潮流控制装置中使用的串联电抗补偿装置的一个实施例。它与图29或图30中所示作为前有示例的串联补偿装置的不同之处在于本实施例的构成方式是使串联电容器311处于系统电压，而半导体开关313的电位则处于低压。在本实施例中，过电压保护装置312是用放电间隙或非线性电阻元件等构成的作为保护器使用。将其与串联电容器311并联，并且通过同样起保护作用的开关设备314a、314b、314c接入系统或与系统分离。半导体开关313是由工作频率特性高于电源频率的闸流晶体管或栅控截止闸流管等构成的，能够用来控制正向和反向电流。该半导体开关313与初级连接在系统与大地之间的2台变压器316a、316b的次级侧相连接。变压器316a、316b共同分担与电抗器313a的电抗相当的漏电抗。开关设备314d、314e是用来将变压器316a、316b连接在串联电容器311两端的开关设备，同时具有连接半导体开关313与串联电容器311的功能。通过变压器316a、316b使本发明补偿装置的半导体开关313的对地电压低于系统电压，因而可以缩短半导体开关313的对地绝缘距离，从而就没有将其设在高处的必要。因此在容易确保抗震性的同时，还可以减小用维护检修的高空作业带来的危险。除此以外，也有利于从对地电位到半导体开关的配线、配管所必需的半导体开关的控制线、信号线、电源线、半导体元件冷却介质管线等的敷设工作。由于半导体开关313可设置在地面房屋建筑或容器内，所以可以提高半导体开关313的维护性和运行性。当维护检修半导体开关313时，如将开关设备314d、314e断开，则能够在不停止利用串联电容器311进行串联补偿的情况下对半导体开关313进行维护检修。而当系统停止运行时，因串联电容器311的两端通过变压器316a、316b接地，残留在串联电容器311的电荷可以自然放电，因而是安全的。

下面以图15的串联电抗补偿装置作为一个示例，用图16说明利用本发明串联电抗补偿装置时的电力控制情况。

图中所示，是串联电容器311的两端电压矢量311v、半导体开关两端电压矢量313v、变压器316a、316b各自初级的电压矢量316av1、316bv1、次级的电压矢量316av2、316bv2的关系。

现今系统对地电压为V、线路电流为I、串联电容器311的电抗为jXc，则串联电容器311的两端电压V311v如下式所示， ${\stackrel{\→}{V}}_{311v}=j{\×}_c\stackrel{\→}{I}\…\left(1\right)$

设变压器316a、316b的变压比为n∶1，则各初级侧的电压V316av1、V316bv1、次级侧电压V316av2、V316bv2如下式所示。但为简化起见，变压器316a、316b作为理想变压器处理。 ${\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}1}=n{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}2}\…\left(2\right)$ ${\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}1}=n{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}2}\…\left(3\right)$

串联电容器311的两端电压V311v与变压器316a、316b各初级侧电压V316avl、V316bvl为 ${\stackrel{\→}{V}}_{311v}={\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}1}\stackrel{\→}{-}{V}_{316\mathrm{av}1}\…\left(4\right)$

半导体开关两端电压313v可按下式由变压器316a、316b各次级侧电压V316av2、V316bv2求得。 ${\stackrel{\→}{V}}_{313v}={\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}2}-{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}2}\…\left(5\right)$

如将(2)、(3)及(5)式代入(4)式，则可得到串联电容器311的两端电压V311v与半导体开关两端电压V313v的关系式： ${\stackrel{\→}{V}}_{311v}=n({\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}2}-{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}2})=n{\stackrel{\→}{V}}_{313v}\…\left(6\right)$

当变压器316a、316b的初级、次级绕组的缠绕方向相反时，(2)、(3)式变为

${\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}1}=-n{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{av}2\…\left(7\right)}$ ${\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}1}=-n{\stackrel{\→}{V}}_{316\mathrm{bv}2}\…\left(8\right)$ 所以串联电容器311的两端电压V311v与半导体开关两端电压V313v的关系变为 ${\stackrel{\→}{V}}_{311v}=-n{\stackrel{\→}{V}}_{313v}\…\left(9\right)$ 因此，由于变压器316a、316b的变压比相同，所以矢量311v与矢量313v的相位为同相或反相成180°，矢量的幅值比等于变压器316a、316b的变压比。由于本发明的电力潮流控制装置是由保持这样的相位关系的电容器、半导体开关、变压器构成的，所以即使将半导体开关配置在与系统电位相对的低压侧，在半导体开关通、断控制过程中起重要作用的电压、电流相位关系仍和前有的半导体开关与系统电位相等的电力潮流控制装置相同。

因变压器316a、316b的变压比为n∶1，所以在本发明装置所用的半导体开关上流过的电流I313，是流过对线路电流的特定倍数的电流，即 ${\stackrel{\→}{I}}_{313}=n\stackrel{\→}{I}\…\left(10\right)$ 因而，由(9)、(10)两式，通过调整变压器316a、316b的变压比，即可控制半导体开关的两端电压和流过的电流，使其达到符合预先预测的半导体开关313额定容许范围的电流状态。

图17为本发明的另一个实施例，除特别注明之处外，其他与图15的装置结构相同。在本实施例中，变压器316a、316b的次级侧是不接地的。在这种电路结构中，因图16所示的相位关系成立，所以与图15的电路相同，可以控制半导体开关。由于这种电路的特点是半导体开关313对系统电气绝缘，所以具有能以防止由于接地点等侵入的噪声等造成半导体开关误动作的效果。

图18为本发明的另一个实施例，除特别注明之处外，其他与图15的装置结构相同。在将半导体开关313配置在变压器316a次级侧的接地端的这一实施例中，因半导体开关313的一侧的端子可以接在地电位，所以可通过变压器316a、316b的变压比的设定，能以调节半导体开关313的两端电压。特别是其对地电位有可能处于直接接入系统时的几分之一以下，所以很容易将半导体开关313设置在建在地面房屋建筑或容器内。

图19为本发明的另一个实施例，除特别注明之处外，其他与图15的装置结构相同。图中所示是将图15的电路结构中的变压器316a、316b改成自耦变压器的示例。因各部分的相位关系与图16相同，所以除了能以获得与图15相同的效果外，还由于使用自耦变压器而使变压器的绕组结构简化，当系统电压高时，可以易于确保对地绝缘。

图20为本发明的另一个实施例。在本实施例的电路结构中，变压器316a、316b接入系统，因而串联补偿装置整体的对地电位可任意选择，而当变压器316a、316b所接的系统电压不同时，通过变压比的设定仍可使用。但是，因变压器316a、316b必须通过系统的输电功率，所以变压器的容量必须与通常的升、降压变压器相等。然而，串联电容器311和半导体开关313的电压矢量对变压器的绕组结构没有影响，所以取得能以使变压器316a、316b的设计自由度拓宽的效果。

图21为本发明的另一个实施例，其电路结构是用开关设备将图20中所示的包括变压器316a、316b在内的补偿装置全体旁路。这时，连接在变压器316a、316b上的电压等级及变压比是同样的。采用这种接线法，其优点是在因维护检修等原因必须停止包括变压器316a、316b的串联补偿装置情况下，系统仍能继续运行。

图22和图23为本发明的另外的实施例，是将图20、图21中所示的变压器316a、316b采用自耦变压器结构的实施例。特别是在遇到必须确保系统高电压时的对地绝缘的场合，由于是采用自耦变压器，所以易于制作高电压用的变压器，从而有利于设计和制作。

图24为图15装置的配置方式的示例图。因串联电容器311的对地电位与系统相同，所以将其配置在用绝缘子317a支承的绝缘台架上，而另一方面，半导体开关313因可通过变压器316a、316b，所以将其设置在与系统电压相比的低压侧，可以降低为保证对地绝缘而必需的绝缘子317b的设置高度。另外，由于半导体开关313很容易设置在地面房屋建筑或气体绝缘开关设备等的接地箱柜等密闭容器318以内，所以易维护性、可靠性、安全性都可得到提高。同时也便与和其他气体绝缘开关设备连接。

图25所示为本发明电力潮流控制装置配置在3相电力系统中的结构示例。图中所示，是按3相输电线路400的设置方向将分别供3相的电力潮流控制装置310沿横向排列配置的一个实施例。在所示的每一相装置的结构中，从靠近作为高压部的输电线路的部分算起，依次配置有串联电容器部分(包括串联电容器311、过电压保护装置312、开关设备314a、314b、314c、314d、314e)319、变压器316a、316b、半导体开关313。

图26为从图25中A-A’断面看到的上述配置情况。串联电容器的输出端子经过变压器连接到半导体开关，这些设备很容易设置在作为绝缘容器之用的地面房屋建筑或箱柜内。另外，作为低电压部分之用的半导体开关313可配置在远离作为高电压部分的输电线路400的场所，所以开关控制设备易于设置，而在维护检修时维护人员没有必要接近高电压部分，因而是安全的。

在图25中，在3相输电线路的每个相线路上各串联接入一个补偿用电容器，每个电容器的接线端子为基准将变压器配置在对称于电容器中线A-A’的位置上，半导体开关则设置在这条轴线上，这种结构方式可使连接在各个设备端子的电力线路距离为最短。

图27的情况与图25相同，将分别供3相之用的电力潮流控制装置310取输电线路400的设置方向沿横向排列配置。图中，各相的每个补偿装置的配置方式是将变压器316a、半导体开关313、变压器316b顺着平行于串联电容器部分319的走向排列在一条直线上。采用这样的配置方式，可以减少为设置输电线路400和串联补偿装置310所需的占地面积。

图28是将分别供3相之用的电力潮流控制装置310顺着输电线路400的走向沿垂直方向排列配置的示例。图中特别是将作为分别供3相使用的电力潮流控制装置310高压侧部分的串联电容器部分319一侧、以及作为低压侧部分的半导体开关313和变压器316a、316b一侧之间对面配置。按照这样的配置方式，由于能使分别供3相之用的电力潮流控制装置310的相间电位差得以减小，所以能够缩小相间距离，并可减少设置占有面积。

图32为在本发明电力潮流控制装置中用于控制的线路潮流控制量运算电路的结构示例。该线路潮流控制量运算电路是以系统电压信号201和系统电流信号202作为输入，以控制电力潮流控制装置的线路潮流控制量208作为输出。潮流运算电路203由系统电压信号201和系统电流信号202求出系统的电力潮流，其变化量用复位滤波器204a求得，由相位补偿电路205a通过运算补偿相位差，并用低通滤波器206a除去噪声分量，再经过放大器207a放大，使其达到控制所需的信号电平。由此可以取得本发明功率潮流控制装置用于控制线路电力潮流的控制信号。

图33为利用系统频率状态控制本发明电力潮流控制装置时的系统频率控制量运算电路的结构示例。系统频率控制量运算电路是以系统电压信号或系统电流信号209为输入，以系统频率控制量211为输出。频率计210b由系统电压信号或系统电流信号209求出系统的频率，其变化量用复位滤波器204b求得，用低通滤波器206b滤除噪声分量，并经过放大器207b放大，使其达到控制所需的信号电平。由此可以取得本发明电力潮流控制装置用于控制系统频率的控制信号。

图34为利用发电机输出状态控制本发明电力潮流控制装置时的发电机转速控制量运算电路的结构示例。发电机转速控制量运算电路是以表示发电机转动状态的发电机转速信号212为输入，以发电机转速控制量213为输出。频率计210c根据由检测发电机转动状态的传感器测得的发电机转速信号212求出系统的频率，其变化量用复位滤波器204c求得，用低通滤波器206c滤除噪声分量，并经过放大器207c放大，使其达到控制所需的信号电平。由此可以得到本发明电力潮流控制装置的用于控制系统频率的控制信号。

图35为(例如)在图1中的所示的本发明电力潮流控制装置的串联电抗补偿装置中作为控制电路之用的串联补偿装置控制量运算电路的结构示例。该串联补偿装置控制量运算电路根据控制对象切换控制输入。作为控制输入之用的有如图32到图34所示的线路潮流控制量208、系统频率控制量211和发电机转速控制量213。这些输入可根据控制对象任意选用。控制输入量经过切换电路214选定，经过相位补偿电路205b补偿相位差，并在施加到差动运算器215之后与串联补偿控制指令值216进行合成，再经过放大器207d放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出串联补偿控制量216a。

图36为(例如)在图1中所示的本发明电力潮流控制装置的调相机中作为控制之用的调相装置控制量运算电路的结构示例。该调相装置控制量的运算电路，如图35所示实施例那样，同样可根据控制对象切换控制输入。作为控制输入的有线路通量控制量208、系统频率控制量211和发电机转速控制量213。这些输入可根据控制对象任意选用。控制输入量由切换电路214选定，经过相位补偿电路205c补偿相位差，并在施加到差动运算器215之后与调相控制指令值217进行合成，再经过放大器207e放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出调相控制量217a。

图37是将(例如)在图1中所示的本发明电力潮流控制装置的串联补偿控制与相位调整控制复合进行时作为控制电路之用的结构示例。这种复合控制电路可根据控制对象切换控制输入。作为控制输入的有线路潮流控制量208、系统频率控制量211和发电机转速控制量213。这些输入可根据控制对象任意选用。控制输入量由切换电路214选定，经过相位补偿电路205d补偿相位差，然后按串联补偿控制和调相控制分配控制量。在进行串联补偿控制时，由差动运算器215与串联补偿控制指令值216进行合成，再经过放大器207f放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出串联补偿控制量216b，但在进行调相控制时，则是以差动运算器215与调相控制指令值217进行合成，再经过放大器207g放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出调相控制量217b。

图38为本发明电力潮流控制装置以电力系统的阻抗状态为基准求取装置的控制量时的阻抗控制量运算电路。由电力潮流控制装置的电压信号224和电流信号225利用阻抗运算电路求得电力潮流控制装置应控制的阻抗，以差动运算器215求得与阻抗控制指令值230之间的偏差，再经过放大器207j放大，使其达到控制所需的信号电平，以此作为阻抗控制指令231。阻抗控制指令231可作为图35所示的串联补偿控制量运算电路的输入，或图36所示的调相装置控制量运算电路的输入。

图39为在本发明电力潮流控制装置中进行调相控制时所用的抽头控制电路，用以由调相机对图5所示的调整绕组的抽头进行控制。这是以调相指令217a、217b、217c等作为输入，由抽头选择电路220进行切换，借以选定抽头，并通过抽头切换电路232输出对抽头的控制信号。

图40为在本发明电力潮流控制装置进行调相控制时所用的变换器电功率控制电路，用以由调相机通过图6所示的变换器控制产生的电功率。这是以调相指令217a、217b、217c等作为输入，并由触发控制电路将调相指令作为相位控制信号输出，对于采用闸流管、栅控截止闸流管(GTO)等半导体元件构成的变换器进行触发相位控制。

图41为本发明电力潮流控制装置的串联补偿控制与调相控制进行协调时所用所控制电路的结构示例。这种协调控制电路可根据控制对象切换控制输入。作为控制输入的计有线路潮流控制量208、系统频率控制量211和发电机转速控制量213。这些输入可根据控制对象任意选用。控制输入量由切换电路214选定．经过相位补偿电路205e补偿相位差，然后由控制量分配电路229根据串联补偿控制和调相控制来分配控制量。当进行串联补偿控制时，经过差动运算器215与串联补偿控制指令值216进行合成，再经过放大器207h放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出串联补偿控制量216c，当进行调相控制时，则经过差动运算器215与调相控制指令值217进行合成，再经过放大器207i放大，使其达到控制所需的信号电平，并输出调相控制量217c。

图42所示，为本发明电力潮流控制装置中使用的串联电抗补偿装置控制范围特性的示例。图中所示，是在图7或图15所示的串联电抗补偿装置中对于半导体开关的触发相位进行控制时串联补偿装置的电抗变化情况。在这个图中，当半导体开关平时处于断开位置时，其触发相位为0°，而在平时处于闭合位置时，其触发相位为180°。在开关断开时，串联补偿装置的电抗是容性的，当触发相位增大，则容抗增加，当相位达到β°时，容抗达到谐振点241，从而变为感抗。但在对串联电抗补偿装置的触发相位进行控制时，在240范围所示的范围内，电抗具有不变的特性。因此，在仅只使用串联补偿装置时，对于电抗的控制是不连续的，因而电力潮流的控制也是不连续的。因此，按照图41所示采用协调控制的办法，就可以将串联补偿装置与相位补偿装置并用，进行控制。

从图43到图50示出了本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置与调相装置的控制电抗量的分配特性。在这些图中，横轴表示由电力潮流控制装置控制用的电抗，纵轴表示串联补偿装置与调相装置各自的单独电抗。用粗实线表示的是串联补偿装置的控制特性线243，用点划线表示的是调相装置的控制特性线244，而控制特性线242则是243与244的组合，是表示利用电力潮流控制装置进行控制的特性线。

图43所示的例子是在本发明的电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗值呈电感性时，如图51所示，用于将电容器旁路的旁通开关321被投入使用，将串联补偿装置旁路，从而改由图5所示的调相装置进行电感性的输出控制。由于串联补偿装置的容抗最小值为X1，在各装置都具有这种特性的条件下，如果容抗在X1以下，最好还是利用调相机来控制感抗。

图44所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗达到感抗X2时，串联补偿装置由旁通开关321旁路，改由调相装置进行电感性的输出控制。在这个例子中，在达到感抗X2之前，因串联补偿装置的容抗最小值为X1，当容抗在X1以下时，最好还是利用调相机来控制感抗。

图45所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况中，当控制电抗变到容抗X1以下或变成电感性时串联补偿装置仍然处于使电容器串联接在系统中的状态，所以最好是由调相装置进行电感性的输出控制。

图46所示的例子是在本发明电力潮流控制装置的串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗值达到容抗X1以下时，串联补偿装置由旁通开关321旁路，改由调相装置则兼作容抗和感抗的控制。这时调相装置最好是从容抗X1开始进行感抗控制。

图47所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗达到容抗X1时，如图51所示，与电容器并联接入的半导体开关313导通将串联补偿装置旁路，从而使线圈313a的感抗达到X2，改由调相装置兼作容抗和感抗的控制。这时调相装置最好是从容抗X1—X2开始进行感抗控制。

图48所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗值从容抗X1达到感抗X2时，半导体开关断开，使串联补偿装置保持容抗X1，并从感抗X2起进行感抗控制，而调相装置则有从容抗开始进行感抗控制的例子。调相装置从容抗X1达到感抗X2时进行控制，借以补偿串联补偿装置的电抗，而在处于其他电抗值时，则由串联补偿装置与调相装置分担控制，形成合成的控制量。

图49所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗值从容抗X1达到感抗X2时，串联补偿装置由旁通开关321旁路，改从感抗X2起进行感抗控制，调相装置则兼和容抗和感抗的控制。调相装置从容抗X1到感抗X2进行控制，以补偿串联补偿装置的电抗，而在处于其他电抗值时，则由串联补偿装置与调相装置共同分担各自的控制量。

图50所示的例子是在本发明电力潮流控制装置中由串联补偿装置与调相装置共同分担控制的情况。当控制电抗值从容抗X1达到感抗X2半导体开关导通，将串联补偿装置旁路，使电抗达到感抗X2，而从感抗X2起进行感抗控制时，调相装置则兼作容抗和感抗控制。调相装置从容抗X1到感抗X2进行控制，以补偿串联补偿装置的电抗，而在处于其他电抗值时，则由串联补偿装置与调相装置共同分担各自的控制量。

图51所示为本发明电力潮流控制装置中所用的串联电抗补偿装置的控制结构图。

在图51中，串联电容器311串联接入输电线路400，串联电容器311两端接有旁通开关321、过电压保护装置312，同时通过电抗线圈313a与半导体开关313连接。半导体开关313由成对的一边至少一个元件串联连接的半导体元件(例如闸流管320a、320b)构成，由闸流管320a、320b之间作彼此反向的并联连接。由闸流管320a、320b组成串联电容器311的充放电电路，并响应来自控制装置326的开关信号，呈导通或断开状态，用以开闭充放电电路。控制装置326以作为检测流过输电线路400电流(即流过串联电容器311电流)的电流检测装置的电流检测器324检出的电流信号325为输入信号，同时以作为检测串联电容器311两端电压的电压检测装置的电压检测器322检出的电压信号323为输入信号，并根据电流信号325和电压信号323产生开关信号327。

具体地说，如图52所示，控制装置326是由滤波器部分332、电流方向判断部分333、电压相位判定部分336、脉冲发生部分353构成的。如图53(a)、(b)所示，电流滤波器328是作为仅从电流信号325中取出特定频率分量，例如工业频率分量，并输出电流信号331的电流滤波装置构成的。电压滤波器329是作为仅从电压信号323中取出特定频率分量(例如工业频率分量)，并输出电压信号330的电压滤波装置构成的。即电流滤波器328和电压滤波器329是用具有如下式所示特性的滤波器、例如以工业频率f为中心频率的2次带通滤波器构成的。 $G\left(s\right)=\frac{\frac{{\mathrm{\ω}}_o}{Q}s}{s^2+\frac{{\mathrm{\ω}}_o}{Q}s+{\mathrm{\ω}}_o^2}{\mathrm{\ω}}_o=2\mathrm{\πf}\…\left(11\right)$

电流方向判断部分333作为电流方向判定装置之用，是由正向比较器334和反向比较器335构成。各比较器334、335的结构成如图53(c)、(d)所示，是将设定值(接地电位)与电流信号331进行比较，并根据其比较结果生成输出信号，从比较器334输出正向电流相位信号343，而从比较器335输出反向电流相位信号344。

图中，从电力系统400的发电机侧通过串联电容器311流到负荷侧的电流为正向电流I，而与通过串联电容器311的正向电流I反方向流过的电流为反向电流，并将闸流管320a定义为一侧的半导体元件，而闸流管320b定义为另一侧的半导体元件，则比较器334构成正向用的比较装置，而比较器335构成反向用的比较装置。

如电压和电流方向按以上定义，则正向电流相位信号343表示在闸流管320b(另一侧半导体元件)中流过的电流应为反向电流的期间，而反向电流相位信号344则表示在闸流管320a(一侧半导体元件)中流过的电流应为正向电流I期间。例如，如在以正向电流相位信号343表示的期间闸流管320b导通，则电流从串联电容器311的电极311a经过电抗线圈313a、闸流管320b流到电极311b侧。这时，在闸流管320b上对闸流管320b而言虽流过的是正向电流，但此电流却是与电力系统的正向电流I相反的反向电流。另一方面，如在反向电流相位信号344表示的期间闸流管320b导通，则电流从串联电容器311的电极311b经过闸流管320a、电抗线圈313a流到电极311a侧。此电流对闸流管320a为正向电流，同时成为电力系统400的正向电流I。

电压相位判定部分336作为电压方向判断装置，包括绝对值电路337、比较器339，电压信号330输入到绝对值电路337，来自触发相位控制信号源337的电压电平恒定的直流电压触发相位控制信号340输入到比较器339。如图53(e)所示，绝对值电路337是作为电压绝对值信号生成装置构成的，用来产生表示电压信号330的绝对值的电压绝对值信号338。比较器339是作为触发相位信号生成装置构成的，用来将电压绝对值信号338与触发相位控制信号340作比较，在两者的信号相位达到一致的条件下定时，产生作为脉冲信号的触发相位信号342。这个触发相位信号342作为表示电压信号330到达零点附近的信号，输入到脉冲发生部分353。

脉冲发生部分353，作为开关信号生成装置，由“与”操作器345、346、选通脉冲电路349、350构成。如图53(c)、(f)、(g)所示，“与”操作器345是作为正向触发相位信号生成装置构成的，用来根据正向电流相位信号343和触发相位信号342的“与”运算产生正向触发相位信号347。另一方面，如图53(d)、(f)、(h)所示，“与”操作器346是作为反向触发相位信号生成装置构成的，用来根据反向电流相位信号344和触发相位信号342的“与”运算产生反向触发相位信号348。如图53(g)、(i)所示，选通脉冲电路349是作为正向选通脉冲生成装置构成的，用来响应正向触发相位信号347的上升，产生正向选通脉冲351，并将此正向选通脉冲351作为开关信号输出到闸流管320b。选通脉冲电路350是作为反向选通脉冲生成装置构成的，用来响应反向触发相位信号348的上升，产生反向选通脉冲352，并将此反向选通脉冲352作为开关信号输出到闸流管320ab。

在上述结构中，当在串联电容器311接入电力系统400的状态下使系统运行时，在系统发生故障等而引起系统波动时，如不对闸流管320a、320b进行触发相位控制，则因电力系统400中将流过由串联电容器311与电力系统400的串联电抗产生的谐振电流，电力系统400的电压、电流的波形将成为如图54(a)、(b)所示的波形。也就是说，当电力系统400中流过谐振电流时，如根本不对闸流管320a、320b进行触发相位控制，则在电力系统400的电压、电流发生畸变的同时，会在串联电容器311的两端产生过电压。这种状态如果任其继续下去，串联电容器311和电力系统400中都将发生过电压，则电力系统400就会变得不稳定。接着将产生过电压保护元件312的过电压保护动作，而过电压保护元件312的责任将是严峻的。

有鉴于此，如本实施例所示，可检出串联电容器311的电流和两端电压，并仅滤取检出的电流和电压中的工业频率分量，如根据滤取的电流和电压产生正向选通脉冲351和反向选通脉冲352，即可由选通脉冲351和反向选通脉冲352按正确的定时触发闸流管320a、320b。也就是说，电力系统400的电流信号325和电压信号323的波形即使由于电力系统400出现故障等方面的原因而被打乱，但是由于可以通过滤波器320、328滤出电流信号331和电压信号330，所以仍能正确把握电力系统400的基频分量的相位。根据电流信号331和电压信号330，如闸流管320a上施加反向电压(对闸流管320b为正向电压)，则当此电压的电平到达零点附近时，闸流管320a导通，另一方面，如果在闸流管320b上施加正向电压V，则当此正向电压V的电平到达零点附近时闸流管320b导通，因此，各闸流管320a、320b都能够在正确的定时条件下被触发。

如进行上述控制，则如图55(a)、(b)所示，当随着电力系统400的波动，其电流和电压的波形被打乱时，流过闸流管320a或320b的电流在开始时其电流波形多少还有些紊乱，而串联电容器311的两端电压也瞬时上冲，但在150毫秒之后，可以看到电流的畸变消失，而串联电容器311的过电压也没有了。

因此，如按照本实施例，由于可在电力系统的电气信号(电流信号、电压信号)中取出作为基准的频率分量，并根据取出的频率分量控制半导体开关313的导通、断开，所以即使随着串联电容器311投入使电力系统400发生波动，仍能够抑制电力系统400中发生的串联谐振现象，并使系统稳定化。而且，因本实施例在控制系统中没有积分作用因素，因而能够迅速抑制串联谐振现象。

另外，在本实施例中虽然是以采用闸流晶体管作为半导体元件为例所做的说明，但也可使用栅控截止闸流管等作为半导体元件。

图56和图57所示，为本发明电力潮流控制装置在系统中应用的示例。当如图56所示，由母线31a向母线31c馈送电力时，如设母线31a的电压幅值为V1、相角为1、母线31c的电压幅值为V3、相角为3、输电线路的串联电抗为X13，则输电功率P13由式(12)表示。 $P_{13}=\frac{V_1{V}_3}{X_{13}}\sin ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_3)\…\left(12\right)$

由上式可以看出，当相位差角为1—3时，输电功率P13是由母线电压、相位差角、母线间的串联电抗自然确定的。

针对上述情况，当应用本发明电力潮流控制装置10时，如设母线311b的电压幅值为V2、相角为2、输电线路的串联电抗为X12，则由母线31a向母线31b的输电功率P12由式(13)表示。 $P_{12}=\frac{V_1{V}_2}{X_{12}-X_c}\sin ({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2-\mathrm{\α})\…\left(13\right)$

但是，在式(13)中，还引入了由本发明电力潮流控制装置的串联补偿功能产生的容抗Xc、以及由调相功能产生的相角α。通过电力潮流控制装置对电抗Xc和相角α的控制，即可控制输电功率P12。例如，如增加容抗Xc，则输电功率P12增大；而如增大相角α时则系统的相位差角减小，会使系统的稳定性提高。在不改变母线的电压幅值和相角的条件下，只须通过电力潮流控制装置对电抗Xc和相角α进行控制，就可以控制输电功率P12，所以有可能按照功率的需要馈送必要的电力。

在图57中示出了本发明电力潮流控制装置在对额定电压不同的系统进行连接时的使用情况。母线31b与母线31c的额定电压相同，但母线31a的额定电压却与前二者不同。母线31a与母线31c通过变压器34连接，而母线31a与母线31b则通过电力潮流控制装置10连接。由于通过电力潮流控制装置10的主变压器具有变压能力，可以在这种额定电压不同的系统之间进行连接。这时的潮流控制与图56所示的情况相同，例如当控制由来自母线31a的电力潮流32a和32c时，为了增加电力潮流32a，可通过电力潮流控制装置10的相角α的控制减小系统的相位差角，或者提高串联补偿的补偿度。反之，为了增加电力潮流32c，则可通过电力潮流控制装置10对相角α的控制增大系统的相位差角，或者降低串联补偿的补偿度。采用这种控制方式，可以得到输电线路损失最小的潮流分布，或不受输电线路的阻抗影响而能向分散在各部分的负荷供给必要电力的潮流分布。

图58为应用本发明电力潮流控制装置时的电力潮流控制范围。在没有调相器的场合，当输送P1功率时，系统的运行点24为该系统的功率相位差角在曲线21a上的功率相位差角等于θ1时的点。运行点24随着潮流的增减在功率相位差角曲线21a上移动，在相位差角90°以下时从点A到点B的运作范围22上是稳定的。当采用相位差角的调节范围为-δ1(功率相位差角曲线21b)～+δ2(功率相位差角曲线21c)的调相器时，控制范围为在功率相位差角曲线21b、21c的稳定操作区域上的由点A、点F、点B、点C、点D所包围的范围23a。对此如采用本发明电力潮流控制装置，则由于增加调相范围-δ1～+δ2、并由串联补偿功能增加输电容量，使功率相位差角曲线21a、21b、21c分别改变为21d、21e、21f，从而控制范围扩大到包括作为稳定操作区域的范围23a和点E、点F、点A、点D所包围的范围23b。特别是如果调整由串联补偿装置11提供的补偿度，则可以在控制范围23a和范围23b内的任意点上控制电力潮流。因此，可以看到本发明电力潮流控制装置的潮流控制范围是很宽的。

图59到图61所示，为发生故障时运行点的暂态变化。图59是未曾采用本发明功率潮流控制装置的前有系统的情况。功率为P1(＝发电机输出)、相角为θ1的系统的运行点24，在发生故障时将沿操作轨迹25变化。在系统故障初期如使发电机输出减小，则发电机开始加速，相位差角加大。如在相位差角为θ2时故障消除，则发电机输出恢复，但因惯性作用而继续加速，使相位差角增大到θ3。图中的区域26相当于发电机的加速能量，而区域27相当于发电机的减速能量。如加速能量26超过减速能量27，相位差角超过90°，就会使发电机失步。

针对上述情况，如果采用本发明电力潮流控制装置，其运作如图60所示。当系统以与图59相同的功率P1运行时，借助于电力潮流控制装置的串联补偿功能，使系统可以在相位差角θ4(＜θ1)的系统运行点24a运行。因故障恢复时的功率相位差角曲线21d大于功率相位差角曲线21a，发电机的减速能量27a与加速能量26a相比是足够大的，所以发电机就难以失步。系统故障时的运作轨迹25a上相位差角增加到θ5之后又恢复到θ4，这时的相位差角θ5是比90°小得多的角度，在发电机失步前有较大的裕量，所以系统变得稳定。另外，当系统在功率P2(＞P1)、相位差角θ6的运行点24b上运行时，借助于电力潮流控制装置的串联补偿功能和相位控制功能，使运行点24b在运作轨迹25b上运作，可以在相位控制区域内的相位差角θ7处得到与加速能量26b相比能够足以保证发电机不失步的减速能量27b，因而能够防止发电机失步。或者，如图61所示，当输电功率为P2时，可以利用本发明电力潮流控制装置具有的调相功能，把没有采用电力潮流控制装置时的功率相位差角曲线21a上的运行点24b(相位差角θ6)调整为功率相位差角曲线21e上的运行点24c(相位差角θ8＜θ6)。由于这种调整可以减小相位差角，所以使发电机与系统的同步化加强，在而系统故障时系统的运行点24c沿运作轨迹25c变动，因为在故障恢复时的相位差角为θ9(＜θ6)，在发电机失步之前，这样的相位差角是足够的，所以系统有可能稳定化。

由上述可知，本发明电力潮流控制装置能够抑制暂态电力波动，因而使系统稳定化。这时，串联补偿的补偿度和相位差角的控制如采用由闸流管等半导体元件构成的半导体开关，则可以进行更加快速的控制。

采用本发明，与前有的调相机等相比，能够在更宽的范围进行电力系统的电力潮流控制。就是说，由于电力潮流分布是由系统的阻抗和各电源的相位差角决定的，所以有时不能向需要电力的负荷存在的场所输送电力，而在采用本发明功率潮流控制装置控制潮流分布的情况下，就可以取得能够充分地向负荷供给必需电力的适当的潮流分布。另外，对于电力系统的瞬时的或长时间的波动，借助于相位差角和补偿度的控制可抑制波动，使系统有可能稳定化。

除此以外，采用本发明可以将作为串联补偿装置主要构成设备的串联电容器311和半导体开关313等配置在比以往低的位置上，所以在地震多发地区存在的抗震性问题容易解决，也减少了串联补偿装置施工建设和维护检修时的高空作业。在串联补偿继续保持的同时很容易将半导体开关从系统中分开，从而能够安全进行维护检修。又因为可以将补偿装置的一部分或其整体装设在建在地面上的结构物或密闭容器内，所以通过采用气体绝缘开关装置，可以减小串联补偿装置因雷击或飞落物体造成故障的发生概率，提高装置的可靠性和运转率。

另外，如采用本发明，在串联补偿装置的控制中，由于可在电力系统的电流、电压分量中取出基准频率分量，并利用取出的电压、电流分量控制半导体开关的导通、断开，所以即使电力系统发生波动，仍然能够对于伴随串联电容器投入而发生的串联谐振现象迅速进行抑制，并使电力系统稳定化。

Claims (74)

1.控制电力系统输电状态的电力潮流控制装置，其特征为：备有至少一个按星形接线法连接的初级绕组和与该初级绕组组合的次级绕组，以及与上述初级绕组的星形接线进行串联、并对上述电力系统的电力潮流状态进行补偿的电力潮流补偿装置。

2.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：备有由作为电力潮流补偿装置的电容器和与该电容器并联的半导体元件提供的控制装置，并备有对上述电力系统的输电状态进行补偿的电力潮流补偿装置。

3.权利要求2中的电力潮流控制装置，其特特征为：加在上述电容器上的电压要在上述电力系统的系统电压以下。

4.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：在上述初级绕组与次级绕组之间设有将系统电压升压或降压的变压器。

5.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：次级绕组是采用按三角形接线法连接的绕组。

6.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：设有与上述初级绕组和次级绕组不同的3次绕组，该3次绕组是采用按三角形接线法连接的绕组。

7.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：备有在初级绕组或次级绕组上改变绕组状态的绕组调整装置。

8.权利要求7中的电力潮流控制装置，其特征为：利用上述绕组调整装置改变初级绕组或次级绕组的绕组状态，并改变上述初级绕组初级侧电压和上述次级绕组次级侧电压的相位差。

9.权利要求7中的电力潮流控制装置，其特征为：对于从初级绕组或次级绕组引出的多个抽头采用抽头开关，作为上述绕组的调整装置。

10.权利要求9中的电力潮流控制装置，其特征为：所述开关是采用由机械接点构成的开关。

11.权利要求9中的电力潮流控制装置，其特征为：所述开关是采用由半导体元件构成的开关。

12.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：采用变换器控制在上述次级绕组中产生的电压。

13.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：上述电力潮流补偿装置连接在初级变压器星形绕组的低压侧端子与初级变压器的中性点之间，而该中性点连接于接地点或接地阻抗。

14.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：备有产生交流电压的频率变换器，以此作为上述电力潮流补偿装置，该频率变换器连接在上述初级绕组上。

15.权利要求1中的电力潮流控制装置，其特征为：初级绕组或次级绕组用作相位调整用的变压器的绕组。

16.权利要求15中的电力潮流控制装置，其特征为：作为上述调相变压器的相位控制装置，使用由变换器产生的交流电压作为调相用电压。

17.权利要求16中的电力潮流控制装置，其特征为：上述变换器是由连接于上述相位调整变压器上的变压器和用于将上述调相变压器与系统进行连接或断开的开关设备构成的。

18.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入电力线路的补偿用电容器，并备有控制上述补偿用电容器的补偿量的半导体开关，而该半导体开关上的电位是处于上述电力线路的对地电位以下。

19.权利要求18中的电力潮流控制装置，其特征为：在上述电力线路与对地之间设有变压器，上述半导体开关连接在该变压器的绕组上，并使半导体开关上的电位处于上述电力线路的对地电位以下。

20.权利要求18中的电力潮流控制装置，其特征为：流过上述半导体开关的电流值要在流过上述电力线路的电流值以上。

21.权利要求19中的电力潮流控制装置，其特征为：上述变压器的初级绕组的一端连接在上述输电线路上，而该初级绕组的另一端接地，上述变压器的次级绕组的一端连接在上述半导体开关上。

22.权利要求19中的电力潮流控制装置，其特征为：上述变压器是由自耦变压器构成的，该变压器绕组的一端连接在上述输电线路上，该绕组的另一端接地。

23.权利要求18中的电力潮流控制装置，其特征为：上述补偿用电容器串联接入上述电力线路。

24.权利要求18中的电力潮流控制装置，其特征为：上述半导体开关与上述补偿用电容器并联连接。

25.一种电力系统的电力潮流控制装置，其特征为：备有接入输电线路的串联电容器及连接在该电容器两端的旁路保护装置，设有2台变压器，并将该变压器各自的初级绕组的一端分别接地，另一端分别连接在上述串联电容器的两个端子上，同时通过半导体开关将上述2台变压器的次级绕组分别并联连接。

26.权利要求25中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述2台变压器的另一端分别通过开关设备与上述串联电容器的两个端子进行连接。

27.权利要求25中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述2台变压器的次级绕组中至少有一侧的端子接地。

28.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入输电线路的串联电容器及连接在该电容器两端的旁路保护装置，设有2台自耦变压器，并将该变压器的绕组的一端分别接地，另一端分别连接在上述串联电容器的两个端子上，同时将上述2台自耦变压器绕组的中间点分别通过半导体开关进行连接。

29.权利要求28中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述2台变压器的另一端分别通过开关设备与上述串联电容器的两个端子进行连接。

30.权利要求25中的电力潮流控制装置，其特征为：调整上述2台变压器或自耦变压器的匝数比和极性，使上述半导体开关上的对地电位处于上述输电线路的对地电位以下。

31.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入输电线路的串联电容器及连接在该电容器两端的旁路保护装置，设有2台变压器，该变压器的初级绕组和次级绕组的一端分别接地，上述各初级绕组的另一端与上述输电线路连接，同时通过与半导体开关并联连接的上述串联电容器与上述各次级绕组的另一端进行连接。

32.权利要求31中的电力潮流控制装置，其特征为：在设有用于将上述2台变压器与上述输电线路断开的开关设备。

33.权利要求31中的电力潮流控制装置，其特征为：在用于与上述输电线路断开的开关设备和上述2台变压器之间连接开关设备。

34.权利要求31中的电力潮流控制装置，其特征为：调整上述2台变压器或匝数比和极性，使上述半导体开关上的对地电位处于上述输电线路的对地电位以下。

35.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入电力线路的补偿用电容器，在上述电力线路与对地之间设有变压器，并设有控制上述补偿用电容器补偿量的半导体开关，上述半导体开关连接在上述变压器的绕组上，而且上述半导体开关与上述补偿用电容器进行并联，在上述半导体开关与上述变压器之间设有保护器，使该半导体开关上的电位处于上述电力线路的对地电位以下。

36.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：设有用作上述保护器的过电压保护装置。

37.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：设有断路器作为上述保护器之用。

38.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：上述补偿用电容器连接在上述变压器的绕组上，在上述补偿用电容器与上述变压器设有上述保护器。

39.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：上述变压器的初级绕组的一端连接在上述电力线路上，该初级绕组的另一端接地，上述变压器的次级绕组的一端连接在上述半导体开关上。

40.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述补偿用电容器连接在上述半导体开关与上述变压器之间。

41.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述半导体开关接地。

42.权利要求35中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述补偿用电容器接地。

43.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入电力线路的补偿用电容器，并备有控制上述补偿用电容器补偿量的半导体开关，将上述补偿用电容器配置在上述电力线路的对地电位的位置上，将使上述半导体开关上的电位处于上述电力线路的对地电位以下的变压器配置在上述补偿用电容器与上述半导体开关之间。

44.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述变压器，配置在上述补偿用电容器与上述半导体开关之间。

45.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述补偿用电容器串联接入上述电力线路，并将变压器沿着上述补偿用电容器两端的走向平行于上述补偿用电容器配置。

46.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述变压器配置在对称于上述补偿用电容器两端中线的位置。

47.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述半导体开关配置在上述补偿用电容器的两端的中心线上。

48.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述半导体开关配置在上述变压器之间。

49.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述补偿用电容器的3相相线分别串联接入电力线路的相应相线上。

50.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述3相电力线路中的至少两相，沿上述补偿用电容器的走向配置。

51.权利要求43中的电力潮流控制装置，其特征为：在上述3相电力线路中至少有两相接在上述补偿用电容器的两端，并将上述补偿用电容器沿变压器的走向平行配置。

52.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入电力线路的补偿用电容器，并在上述电力线路上设置绝缘开关，备有控制上述补偿用电容器补偿量的半导体开关，并参照绝缘开关的走向，将电力线路沿垂直方向敷设到半导体开关。

53.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：在各3相的上述电力线路的3相相线上装设绝缘开关，并参照各相的每个绝缘开关的走向，将电力线路沿垂直方向敷设到半导体开关。

54.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：在从上述绝缘开关到上述半导体开关的电力线路的路径上配置上述补偿用电容器。

55.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：在从上述绝缘开关到上述半导体开关的电力线路的路径上设置保护器。

56.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：在上述补偿用电容器与上述绝缘开关之间配置上述保护装置。

57.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：参照上述绝缘开关各相相线的走向，将半导体开关沿各相线的走向平行配置。

58.权利要求52中的电力潮流控制装置，其特征为：将上述补偿用电容器配置在从上述绝缘开关到上述半导体开关的电力线路的路径上，并参照上述绝缘开关各相相线的走向将上述补偿用电容器的各相相线的走向平行配置。

59.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有接入电力线路的补偿用电容器、并备有控制上述补偿用电容器充放电状态的半导体开关、检测上述补偿用电容器流过电流的电流检测装置、检测上述补偿用电容器上所加电压的电压检测装置、从由上述电流检测装置检出的电流中仅取出特定频率分量的电流滤波装置、从通过上述电压检测装置检出的电压中仅取出特定频率分量的电压滤波装置、根据上述电流滤波装置的输出判定应流过上述半导体开关的电流方向的电流方向判断装置、根据上述电压滤波装置的输出判定在上述半导体开关上所加电压相位的电压相位判断装置、及根据上述电流方向判断装置和上述电压相位判断装置的判定输出、控制上述半导体开关的开关信号的开关信号生成装置。

60.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：根据电压滤波装置判定在上述半导体开关上所加电压的相位到达零点附近的电压相位判断装置。

61.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：从上述电力系统的发电机侧通过上述补偿用电容器流到负荷侧的电流为正向电流，而与通过上述补偿用电容器的正向电流反方向流过的电流为反向电流，以上述补偿用电容器的负荷侧为基准，将发电机侧的电压高时的电压定为正向电压，并将与正向电压反向的电压定为反向电压，同时，上述半导体开关是由相互反向连接的一对半导体元件构成，在上述电流方向判定装置根据上述电流滤波装置的输出判定在一侧半导体元件中流过的电流应为正向电流的期间而在另一侧半导体元件中流过的电流应为反向电流的期间，由上述电压相位判断装置由根据电压滤波装置的输出判定在一侧半导体元件上所加的反向电压的相位以及在另一侧半导体元件上所加的正向电压的相位。

62.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：从上述电力系统的发电机侧通过上述补偿用电容器流到负荷侧的电流为正向电流，而与通过上述补偿用电容器的正向电流沿相反方向流过的电流为反向电流，以上述补偿用电容器的负荷侧为基准，当发电机侧的电压高时，将此电压为正向电压，并将与正向电压反向的电压定为反向电压，同时，上述半导体开关备有相互反向连接的一对半导体元件，一侧半导体元件仅在加有反向电压的条件下通过开关信号导通，而另一侧半导体元件则仅在加有正向电压的条件下通过开关信号导通，上述电流方向判定装置根据上述电流滤波装置的输出判定在一侧半导体元件中流过的电流为正向电流的期间，而在另一侧半导体元件中流过的电流为反向电流的期间，由上述电压相位判断装置根据电压滤波装置的输出判定在一侧半导体元件上所加的反向电压的相位，以及在另一侧半导体元件上所加的正向电压的相位。

63.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：上述电流滤波装置是由从上述电流检测装置检出的电流中取出工业频率分量的电流滤波器构成，上述电压滤波装置由从上述电压检测装置检测出的电压中取出工业频率分量电压滤波器构成。

64.权利要求63中的电力潮流控制装置，其特征为：上述电流滤波器和上述电压滤波器是由仅能通过其的电力系统工业频率分量的带通滤波器构成。

65.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：上述电压相位判定装置是由电压绝对值信号生成装置和触发相位信号生成装置构成的，绝对值信号生成装置用来产生表示上述电压滤波装置输出信号绝对值的电压绝对值信号，而触发相位信号生成装置则是用来将该电压绝对值信号和表示规定电平的触发相位控制信号进行比较，当两者的相位一致时输出触发相位信号。

66.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：从上述电力系统的发电机侧通过上述补偿用电容器流到负荷侧的电流为正向电流，而与通过上述补偿用电容器的正向电流沿相反方向流过的电流为反向电流，同时上述电流方向判定装置由反向比较装置和正向比较装置构成，反向比较装置用来将电流滤波装置的输出与设定值进行比较并产生表示在一侧半导体元件中流过的电流应为正向电流期间的反向电流相位信号，而正向比较装置则用来产生表示在另一侧半导体元件中流过的电流应为反向电流期间的正向电流相位信号。

67.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：上述开关信号生成装置由正向触发相位信号生成装置、反向触发相位信号生成装置、正向选通脉冲生成装置及反向选通脉冲生成装置构成．正向触发相位信号生成装置用来根据上述电流方向判定装置的输出与上述电压相位判定装置的逻辑运算，产生正向触发相位信号，反向触发相位信号生成装置用来根据上述电流方向判断装置的输出与上述电压相位判断装置的逻辑运算产生反向触发相位信号，正向选通脉冲生成装置用来产生作为开关信号之用的、响应上述正向触发相位信号并使另一侧半导体元件导通的正向选通脉冲，反向选通脉冲生成装置用来产生作为开关信号之用的、响应上述反向触发相位信号、并使一侧半导体元件导通的反向选通脉冲。

68.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：上述开关信号生成装置由正向触发相位信号生成装置、反向触发相位信号生成装置、正向选通脉冲生成装置及反向选通脉冲生成装置构成。正向触发相位信号生成装置用来根据上述电流方向判断装置的输出与上述电压相位判断装置的“与”运算，产生正向触发相位信号，反向触发相位信号生成装置用来根据上述电流方向判断装置的输出以及上述电压相位判断装置的“与”运算，产生反向触发相位信号，正向选通脉冲生成装置用来产生作为开关信号之用的、响应上述正向触发相位信号并使另一侧半导体元件导通的正向选通脉冲，反向选通脉冲生成装置用来产生作为开关信号之用的、响应上述反向触发相位信号、并使一侧半导体元件导通的反向选通脉冲。

69.权利要求59中的电力潮流控制装置，其特征为：上述半导体开关是由多个半导体元件串联、或者并联连接构成。

70.一种电力潮流控制装置，其特征为：备有连接在电力线路中的补偿用电容器及调相机，在上述电力系统中应补偿的电抗量是通过对上述补偿电容器的电抗量和上述调相机的电抗量进行的控制作用合成的。

71.权利要求70中的电力潮流控制装置，其特征为：设有与上述补偿电容器并联的通断开关。

72.权利要求70中的电力潮流控制装置，其特征为：设有与上述补偿电容器并联的线圈和半导体开关。

73.权利要求70中的电力潮流控制装置，其特征为：上述补偿电容器上的电压处于电力系统的系统电压以下。

74.权利要求70中的电力潮流控制装置，其特征为：对于作为上述调相机连接在上述电力系统内的绕组的绕组状态进行变更。

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