CN1178360C - 交流输电系统 - Google Patents

Abstract

一种交流输电系统，其特征在于，将串联补偿装置SCG设置于连接各变电所SS的输电线上，调整输电线的等效电抗，提高系统整体的输电能力。串联补偿装置SCG发生的电压使其相位相对于流过输电线的电流相位有大致90°的偏移，因此产生补偿由等效电抗所产生的压降部分的电压。而且在输电线发生电振动现象(电力摆动)的场合、检测输电线的电力变动、控制所述串联补偿装置SCG的补偿电压，使抑制该电力变动，由此可迅速抑制电力摆动。

Description

交流输电系统

技术领域

本发明涉及利用现有的交流输电线，不受输电线电抗影响的交流输电系统，或者通过消除交流输电线或交流配电线的电感分量使输电线或配电线的输电能力提高的交流输电系统。

背景技术

我国的输电线的大部分是频率50Hz或60Hz的交流输电方式，一部分系统之间的连接或长距离输电等使用直流输电。

图1示出表示直流输电和交流输电概念的系统结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，TR1、TR2为变压器，CNV为交流/直流电力变换器，INV为直流/交流电力变换器，Ld为直流电抗器，以及X为交流输电线的电抗。

图1(a)表示直流输电系统，用交流/直流电力变换器CNV将由发电所G所发的交流电力变换为直流。经由直流输电线将该直流电力输送到受电侧的变电所。因此，由直流/交流电力变换器INV再将直流电力变换为交流电力，提供给另外的变电所或用电负载。

这种直流输电系统具有的优点是一经做到直流送电，就没有因输电线的电抗造成的电压降，能长距离输电。而且能使频率即使不同的2个交流系统联系起来。但是，送电侧与受电侧各自必须相同输电容量的电力变换器，而且必须建设新的直流输电线，系统的成本高。

另一方面，图1(b)示出的交流输电系统的优点是能用变压器TR1、TR2自由地变换电压，能以交流原封不动地输电。而且，现在的输电线的大部分是交流输电线，有效地利用它们实现经济的电力供给是可能的。但缺点是输电线有电抗分量X时，则电压下降，限制能输电的有功功率。

图2(a)示出交流输电线的简单等效电路，图2(b)示出输电功力对相位角θ的关系。图中，设送电端电压为Vs、受电端电压为Vr、相位差为θ、输电线的电抗为X的场合，则能输电的有功功率P如下式。

$P=\frac{\mathrm{Vs}\·\mathrm{Vr}}{X}\·\sin \mathrm{\θ}$

因而，如输电线距离长、电抗X变大，则可能输出的有功功率受到限制。

虽然通常的输电在相位差θ在30°以下中运转，但一旦系统中电力发生变动，相位差θ超过90°，则产生所谓发电机的失步现象而不能输电。而且在输电线的电抗大的系统中存在缺点是，输电电力的最大值即使有小的变动，相位角θ变动也大，系统易产生不稳定。

交流输电，能用变压器自由地变换电压，如能利用已有的输电线长距离交流输电则很经济，不论是供电侧或是用电侧都有很大的优点。但受输电线的电抗的影响，能输出的有功功率受限制。

另一方面，直流输电由于不受输电线电抗的影响，因此说适宜于长距离输电。但是不能使用已有的输电线，而且需要有输电容量程度为大容量的电力变换器，系统成本变得非常高。而且在输电途中要对负载供电的场合，如有必要将直流变换为交流电力，则要用电力变换器，这又成为不经济的系统。

发明内容

因而，本发明的一个目的在于提供，有效利用已有的交流输电线，没有电抗造成的影响，提供输电线的输电能力使能够长距离输电的交流输电系统。

而且，本发明的另一目的在于提供，有效利用已有的交流输电线(配电线)，没有电抗造成的影响，提高输电线或配电线的输电能力，且能长距离输电的电力供给系统。

为达到上述目的，本发明的交流输电系统，其特征在于在经由多个变电所输电的电力系统中，至少具备1个以上调整所述变电所之间输电线的等效电抗，在电力系统中产生抑制电力摆动(电功率摇摆)用的补偿电压的串联补偿装置。

考虑交流输电中利用已有的输电线经由多个变电所进行长距离输电。在连接各变电所的输电线中设置多个串联补偿装置，调整输电线的等效电抗，提高系统整体的输电能力。

串联补偿装置是相对于流过输电线的电流产生相位大致偏离电气角90°的电压的装置，产生补偿由等效电抗造成电压降部分的电压。如果由串联补偿装置产生的补偿电压使完全消除输电输的电感分量引起的电压降，则输电线的等效电抗为零。

而且，即使没有完全消除电抗，通过使电感分量减小，也能格外提高输电线的输电能力。

而且即使由于某种原因输电线中发生电气振动现象(电力摆动)也能由串联补偿装置输出补偿电压而抑制振动现象。即能通过检测输电线的电力变动分量，控制上述串联补偿装置的补偿电压，很快抑制电力摆动。

这样一来，通过多个变电所的交流长距离输电成为可能。

串联补偿装置的容量由输电线的百分比电抗％XI决定，如与直流输电系统的电力变换装置相比较，则以它的10～20％程度就够，而且，由于能利用已有的输电线，所以系统成本非常便宜。

另外，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于上述串联补偿装置包括并要调整邻接的输电线的电抗。

在通过多条输电线进行长距离的交流输电的场合，有必要以最小设备提高输电能力，能通过用一个串联补偿装置补偿邻接的输电线的电抗来提高输电线整体的输电能力。这样，能实现系统成本便宜的交流长距离输电。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于在通过多个变电所输电的电力系统中具备产生补偿电压的串联补偿装置，所述补偿电压使连接输电路经上述所有各变电所之间的输电线的等效电抗大致为零。

在通过多个变电所和输电线供给电力的交流输电系统中，进行补偿控制使该输电路经的所有的等效电抗大致为零。这样，各变电所的电压的大小和相位相同，从发电所到用户，不受电抗影响的交流输电成为可能，获得与直流输电同样的效果。而且能利用已有的交流输电线，且将补偿装置的容量与直流输电的电力变换器相比较，就特别小。另外，由于使输电路径的各输电线的电抗大致为零，故构成增大可能输电的电力最大值、即使有一些电力变动时其相位差也不变的稳定电力系统。

再有，为达到上述目的，本发明的交流输电系统，其特征在于在通过多个变电所输电的电力系统中，具备在连接该变电所之间的输电线中选择输电线的百分比电抗％XI大的值产生补偿电压使所述补偿电压使该输电线的等效的电抗变小的串联补偿装置。

考虑交流将输电中利用已有的输电线，通过多个变电所进行长距离输电。在连接各变电所的输电线中选择输电线的百分比电抗的％XI大的值，由串联补偿装置产生补偿电压使该输电线的等效的电抗大致为零，提高系统全体的输电能力。这样，通过多个变电所的高效率的交流长距离输电成为可能。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于在通过多个变电所输电的电力系统中，具备在连接变电所之间的输电线中选择输电线的电抗X与流过该输电线的电力潮流量P的乘积为大的值、产生补偿电压的串联补偿装置，所述补偿电压使该输电线的等效电抗变小。

考虑在交流输电中利用已有的输电线，通过多个变电所进行长距离输电。在连接各变电所输电线中选择输电线的电抗X与流过该输电线的电力潮流量P的乘积的大的值，由串联补偿装置产生的补偿电压使该输电线的等效的电抗变小，提高系统全体的输电能力。流动输电线的电力潮流量P大的值，输电线的电抗X的影响变大。因此选择P与X乘积大的值进行补偿是有效果。这样，通过多个变电所高效的交流长距离输电成为可能。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置具备检测输电线的有功功率和无功功率的变动分量的装置，根据该有功功率变动分量调整与流过输电线的电流相正交的成分的补偿电压，而根据该无功功率变动分量调整与流过输电线的电流同相成分的补偿电压，由此使抑止电力系统的电力摆动。

说明串联补偿装置具有在正常状态下对流过输电线的电流产生大致正交成分的电压，调整输电线等效电抗的功能。

输电线的接地事故开始出现时，系统中就发生电力摆动。这时检测输电线的有功功率和无功功率的变动分量，根据该有功功率变动分量调整与流过输电线的电流成正交的成分的补偿电压，而根据无功功率变动分量调整与流过输电线的电流同相成分的补偿电压，由此，能迅速地抑制电力摆动，谋求交流长距离输电的稳定化。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置具备检测输电线的电力潮流量，根据该电力潮流量调整输电线的等效电抗的装置。

串联补偿装置检测输电线的潮流电力，根据电力潮流量调整输电线的等效电抗，提高该输电线的输电能力。即在电力潮流量多时使输电线的等效电抗小，反之在潮流量少时使等效电抗大。结果，送电侧的电压Vs与受电侧的电压Vr的大小、相位差的大小能大致保持一定而与潮流量的大小无关，得到稳定的系统电压。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置具备有由输电线的接地事故引发过电流的场合使该过电流分流的电路。

电力系统中发生接地事故等场合，过大的电流流过输电线。这时，过大的电流也流过串联补偿装置，有烧坏装置之虞。为防止这一点，串联补偿装置上设置并联的分流电路，检测到超过设定值的电流流过时控制通过该分流电路流过电流。这样，即使发生事故的场合，能不烧坏装置而进行运转。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置由串联变压器和接在该变压器次级侧的电压形自激式变换器(电压源自整流变换器：voltage sourceself-commutating inverter)构成。

大容量交流输电线中，输送几百千伏的高电压。串联变压器的初级线圈串联的接到该输电线上，次级线圈上接电压形自激式变换器。这样，能将变换器与高压输电线绝缘开来。电压形自激式变换器用脉宽调制控制(PWM控制)调整输出电压的振幅，正常时相对于流过输电线的电流，产生90°相位差的电压。在电力摆动发生时，通过控制变换器输出电压的相位和振幅来抑制电力摆动。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置由串联电容器和串联地接于该串联电容器的补偿电压发生装置构成。

串联电容器消除输电线电抗的大部分，降低补偿电压发生装置的容量。补偿电压发生装置调整输电线的等效电抗、提高输电能力、并抑制系统的电力摆动。

再有，为达到上述目的，本发明的交流输电系统，其特征在于串联补偿装置由串联电容器和并联地接于该串联电容器的补偿电流发生装置构成。

串联电容器消除输电线电抗的大部分，降低补偿电流发生装置的容量。补偿电流发生装置将补偿电流供给串联电容器，调整该电容器的所加电压，调整输电线的等效电抗，提高输电能力，且抑制系统的电力摆动。这种场合，补偿电流发生装置的容量小些就可。另外，即使输电线中发生接地事故的场合，过大的电流的大部分流经串联电容器，对补偿电流发生装置的影响小，是这种方式的优点。

再有，为达到上述目的，本发明是交流输电系统，其特征在于串联补偿装置由主串联电容器、串联地接于该主串联电容器的辅助串联电容器以及并联地接于该辅助串联电容器的补偿电流发生装置构成。

主串联电容器消除输电线电抗的大部分，补偿电流发生装置将补偿电流供给辅助串联电容器，调整该电容器的所加电压。通过调整辅助串联电容器的所加电压，调整输电线的等效电抗，提高输电能力，且抑制系统的电力摆动。这种场合，补偿电流发生装置的容量极小就可。另外，即使在输电线中发生接地事故的场合，过大的电流的大部分流经辅助串联电容器，对补偿电流发生装置的影响小，是这种方式的优点。

通过参看下面结合附图的详细描述，能更完整地理解本发明并能看到本发明的许多其它附加优点。

附图说明

图1示出现有的直流输电系统和交流输电系统的结构图；

图2为现有交流输电系统的特性图；

图3示出本发明的交流长距离输电系统的第1实施例的结构图；

图4示出图3的系统中串联补偿装置实施例的结构图；

图5为说明图3的系统的动作用的电压电流矢量图；

图6为说明图3的系统的电力摆动抑制动作用的电压电流矢量图；

图7为说明图4的串联补偿装置的控制动作用的电压电流矢量图；

图8示出本发明的交流长距离输电系统的第2实施例的结构图；

图9示出本发明的交流长距离输电系统的第3实施例的结构图；

图10示出本发明的交流长距离输电系统的第4实施例的结构图；

图11示出本发明的交流长距离输电系统的第5实施例的结构图；

图12示出本发明的串联补偿装置控制方式的实施例的结构图；

图13为说明图12的系统动作用的特性图；

图14示出本发明的串联补偿装置另一变形例的结构图；

图15示出本发明的交流长距离输电系统的第6实施例的结构图；

图16示出图15的系统的串联补偿装置的实施例的结构图；

图17为说明图15的系统的动作的电压电流矢量图；

图18示出本发明的交流长距离输电系统的第7实施例的结构图；

图19示出图18的系统的串联补偿装置的实施例的结构图；

图20为说明图18的系统的动作的电压电流矢量图；

图21示出图18的系统的串联补偿装置另一变形例的结构图；

图22为说明图21的装置的动作的电压电流矢量图；

图23示出图18的系统的串联补偿装置又一变形例的结构图；

图24示出图18的系统的串联补偿装置又一变形例的结构图；

图25示出本发明的交流长距离输电系统的第8实施例的结构图；

图26示出图25的系统的串联补偿装置的实施例的结构图；

图27为说明图25的系统的动作的电压电流矢量图；

图28示出图25的系统的串联补偿装置又一变形例的结构图；

图29示出本发明的交流长距离输电系统的第9实施例的结构图；

图30为说明图29的系统的动作的电压电流矢量图；

图31示出本发明的交流长距离输电系统的第10实施例的结构图；

图32示出本发明的交流长距离输电系统的第11实施例的结构图；

图33示出本发明的交流长距离输电系统的第12实施例的结构图；

图34示出本发明的交流长距离输电系统的第13实施例的结构图；

图35示出本发明的交流长距离输电系统的第14实施例的结构图；

图36示出本发明的交流长距离输电系统的第15实施例的结构图；

图37示出本发明的交流长距离输电系统的第16实施例的结构图；

图38示出图37的系统的无功功率补偿装置实施例的结构图；

图39为说明图37的系统的动作的电压电流矢量图；

图40为说明图37的系统的电力摆动抑制动作的电压电流矢量图；

图41示出图37的系统的无功功率补偿装置的另一实施例的结构图；

图42示出图37的系统的无功功率补偿装置的又一实施例的结构图；

图43示出本发明的交流长距离输电系统的第17实施例的结构图；

图44示出本发明的交流长距离输电系统的第18实施例的结构图；

图45为说明图44的系统的动作的电压电流矢量图；

图46示出本发明的交流长距离输电系统的第19实施例的结构图；

图47示出本发明的交流长距离输电系统的第20实施例的结构图；

图48为说明图47的系统的动作的电压电流矢量图；

图49示出本发明的交流长距离输电系统的第21实施例的结构图；

图50为说明图49的系统的动作的电压电流矢量图；

图51示出本发明的交流长距离输电系统的第22实施例的结构图；

图52示出本发明第23实施例的交流输电系统的结构图；

图53为没有补偿电压发生装置场合的等效电路图；

图54为图53的等效电路的功率矢量图；

图55为有补偿电压发生装置场合的等效电路图；

图56为图55的等效电路的正常状态的功率矢量图；

图57为图55的等效电路发生电力摆动的功率矢量图；

图58为本发明第23实施例的交流输电系统的具体结构图；

图59为本发明第23实施例的补偿控制电路结构图；

图60为交流输电系统的系统电流I与补偿电压Vp的关系图；

图61为交流输电系统的PWM控制的波形图；

图62示出本发明的交流输电系统的第24实施例的结构图；

图63为本发明第24实施例正常状态的功率矢量图；

图64为本发明第24实施例发生电力摆动的功率矢量图；

图65为本发明第24实施例的交流输电系统的具体结构图；

图66为本发明第24实施例的交流输电系统的PWM控制的波形图；

图67为本发明第24实施例的交流输电系统的另一结构图；

图68为本发明第25实施例的交流输电系统的结构图；

图69为本发明第25实施例的交流输电系统的变形例的结构图；

图70为本发明第26实施例的交流输电系统的结构图；

图71为本发明第27实施例的交流输电系统的结构图；

图72为本发明第27实施例的交流输电系统的另一结构图；

图73为本发明第28实施例的交流输电系统的结构图；

图74为本发明第29实施例的交流输电系统结构图；

图75为本发明第29实施例的补偿控制电路结构图；

图76为本发明第29实施例的正常状态的功率矢量图；

图77为本发明第29实施例发生电力摆动的功率矢量图；

图78为本发明第30实施例的交流输电系统的结构图；

图79为本发明第31实施例的交流输电系统的结构图；

图80为本发明第32实施例的交流输电系统的结构图；

图81为本发明第33实施例的交流输电系统的结构图；

图82为本发明第34实施例的交流输电系统的结构图；

具体实施方式

参看附图，特别是图3，将说明本发明的一个实施例，在全部附图中，相同的标注号表示相同的或相当的部分。

图3为示出本发明的交流输电系统第1实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，SCG1和SCG2为串联补偿装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G发电的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至作为大宗用电的负载LOAD4。

串联补偿装置SCG1产生抵消输电线电抗X2的补偿电压，使等效电抗变小，由此提高该区间的输电能力。同样，串联补偿装置SCG2产生抵消输电线电抗X3的补偿电压，使等效电抗变小，由此提高该区间的输电能力。

此外，发生输电线电力摆动的场合，串联补偿装置产生电压抑制电力摆动。

图4为示出图3的系统中串联补偿装置实施例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，Tr为串联变压器，VSI为电压形(voltagesource)PWM控制变换器(inverter)，Ed为直流电压源，CT为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功率检测器，DPCNT为电力变动抑制控制电路，AVR为电压控制电路，PWMC为脉冲宽度调制(PWM)控制电路。

串联变压器Tr的初级侧串联地接于每一相输电线上，次级侧连接脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电压形变换器VSI。

电压形变换器VSI为3相桥式接线，使产生与用PWM控制的电压指令值Vor成比例的交流电压Vo。S1～S6为GTO等自灭弧元件，各元件上反向并联地接有二极管。正常情况下，该补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。Vob是其指令值，通过调整该值能调整得使输电线的电抗X大致为零。

另一方面，输电线中发生电力摆动的场合，进行抑制控制如下。

即，用电流检测器CT和电压检测器PT检测输电线的3相交流电压、电流，据此求出有功功率P与无功功率Q。如有电力摆动，P与Q就改变，因此提取其变动分量ΔP与ΔQ，加到其后的电力变动抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔP调整与流经输电线的电流I成正交的分量的补偿电压Voq，而根据无功分量ΔQ调整与流过输电线的电流I同相分量(或反相分量)的补偿电压Vop(图中未示出)。图中Voa表示其合成补偿电压指令。如发生电力摆动，就根据ΔP与ΔQ改变补偿电压Voa，抑制电力摆动。

直流电压源Ed虽然可用另外的电源，但这里由自身做成直流电压源。即，作为直流电压源，准备直流平滑电容器，控制其电压Ed为定值。先将直流指令值Edr与直流电压检测值Ed进行比较，然后由直流电压控制电路AVR放大该偏差。AVR的输出信号Vo1(图中未示出)给出相对于流过输电线的电流I的同相分量(或反相分量)的补偿电压指令，由此控制直流电压Ed。

以下用交流侧的电压、电流矢量图说明各自的动作。

图5为示出说明图3的系统的正常工作的输电线的等效电路与电压电流的矢量图。(a)为没有串联补偿装置的等效电路，(b)为(a)的等效电路的电压电流矢量图，(c)为加入串联补偿装置时的等效电路，(d)为(c)的等效电路的电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧的电压，Vr为受电侧的电压，L为输电线的电感，I为电流，Vo为补偿电压，ω为电源角频率。输电线的电阻分量非常小，可忽略不计。按说，Es、Er、Vs、Vr、I、Vo等皆为矢量，因此必须表示成Es、Er、Vs、Vr、I、Vo那样的矢量，但为方便计，就表示成上述那样。

图5(b)为没有串联补偿装置的矢量图，由于流过电流I，所以产生jωL·I的压降，送电电压Vs和Vr的相位差θ变大。如电流I大，相位差θ就变大，当θ超过90°及以上时就不能输送有功功率。以发电机而言，不能保持同步速度而引起失步。长距离输电中该电感L大，很快达到这一界限。

与之相对，图5(d)为加入串联补偿装置时的矢量图，通过产生相对于流过的电流I大致成正交分量的补偿电压Vo，抵消由输电线电感L产生的电压降jωL·I，能减小输电线的等效电抗。结果缩小送电电压Vs与受电电压Vr的相位差θ，能提高输电能力。如Vo＝-jωL·I，则等效电抗X＝0的输电就成为可能。这时能使Vr与Vs相一致。在零电抗输电中，即使电流I增加，Vs与Vr的相位差θ也不改变，成为也能抵挡电力摆动的系统。但在图4的串联补偿装置中，有必要与输电线的电流I成比例地加大补偿电压Vo。

图6示出说明图3的系统的电力摆动抑制动作的输电线的等效电路和电压电流矢量图。图中的符号比照图5中的符号。

图6(b)示出正常状态的电压电流矢量图，因此产生Vo＝-jωL·I的补偿电压，等效电抗X大致为零。

图6(c)示出由某种原因使送电侧的电压相位改变，发生电力摆动的场合的动作矢量图。即，送电电压Vs变为Vs′的场合，发生差电压Vs′-Vr，电流I要增加为I′。一经检测到受电侧的电力变动部分，与Vr同相的电流分量ΔIp是有功电流分量的增加，则在与原来电压Vo的反方向上产生与电流I正交的补偿电压ΔVoq以抑制它。而与Vr正成的电流分量ΔIq是无功电流分量的增加，则产生与电流I反相的补偿电压ΔVop以抑制它。这样，补偿电压Vo改变成Vo′。结果施加在输电线的L上的电压jωL·I等于差电压Vs′-Vr′-Vo′，与前面的值相同，电流I恢复为原来的电流。即是说，能根据Vs(或Vr)的变化调整补偿电压，从而抑制电力摆动。

图7示出说明图4的串联补偿装置控制动作的输电线的等效电路和电压电流矢量图。图中的符号比照图5的符号。

图7(b)示出某种正常状态的电压电流矢量图。图4的装置中，当直流电压Ed小于指令值Edr的场合，偏差ε为正值，Vo1r增加。图7(c)示出这时的矢量图，因此根据指令值Vo1r产生与电流I同相分量的补偿电压Vo。结果提供给电压形变换器VS1与I×Vop成比例的有功功率，使直流电压Ed增加。反之，当Edr＜Ed时，Vop方向翻转由变换器VS1对输电线送出有功功率，减小直流电压Ed。这样能自身确保电压形变换器的直流电压源。当然也可用另外电源构成电压形变换器。

图8示出本发明的交流长距离输电系统第2实施例的结构与电压电流矢量图。

图中，LOAD为负载，V1～V4为各变电所的电压，X1～X3为输电线的电抗，V0为串联补偿装置的发生电压，I为送电电流。

图8(b)的矢量图中，串联补偿装置产生补偿电压Vo使抵消电抗X2的压降jX2·I。因此，V2与V3相等，由于流过电流I，相对电压V1来说，V2＝V3稍滞后，V4更为滞后。

在图8(c)的矢量图中，串联补偿装置使发生补偿电压Vo＝-j(X1+X2)·I，因此V1＝V3。这时，如果X1＝X3，则V2＝V4，成为比V1＝V3稍有滞后的电压矢量，缓和了4个变电所的电压偏差。

又在图8(d)的矢量图中，补偿电压V0＝-(X1+X2+X3)·I，因此V1＝V4。这时，V3的矢量稍导前，V2电压矢量稍滞后。

这样一来，包含并补偿邻接的输电线电抗也成为可能，通过设置最小限度的串联补偿装置，能提高输电能力。

图9示出本发明的交流长距离输电系统的第3实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，SCG1～SCG4为串联补偿装置，X1～X4为输电线电抗。

在通过多个变电所进行长距离输电的场合，串联补偿装置SCG1～SCG4设置于其输电路径上全部输电线上。这样，使该输电路径的等效电抗大致为零也成为可能，能完全没有已往成为问题的电抗的影响，可能进行与直流输电等效的输电。然而设置的串联补偿装置的容量为直流输电的变换器容量的10％左右就可，是经济的输电系统。

此外，直流输电中从输电线途中接出电力是非常困难的，但本发明的交流长距离输电系统中可由中途的变电所自由地取出电力，或者也可能与其他发电所互相授受电力。

而且在零电抗输电中，能格外地提高输电能力，成为抗外部电力干扰强的系统，即使有外部干扰进入引起电力摆动也能迅速抑制摆动。

图10示出本发明的交流长距离输电系统的第4实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，SCG1和SCG2为串联补偿装置，％XI1～％XI5为输电线的百分比电抗。

图中，在各输电线的百分比电抗为％XI3＞％XI1＞％XI2＞％XI5＞％XI4关系的场合，首先设置以串联补偿装置SCG1补偿％XI3，其次设置以串联补偿装置SCG2补偿％XI1。从发电所到大宗用电地LOAD4的长距离输电的场合，通过首先补偿输电路径的百分比电抗大的地方，由全部电抗产生的压降变小，大幅度地提高输电能力。此外，可以必要的最小限定的补偿装置增强最大的效果。

图11示出本发明的交流长距离输电系统的第5实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，SCG1和SCG2为串联补偿装置，X1～X5为各输电线的电抗，P1～P5为各输电线上流过的功率。

从发电所G到大宗用电地LOAD4的长距离输电的场合，求各输电线的电抗与流过其上的功率的乘积，选择该值大的设置串联补偿装置。图11中，在P3·X3＞P1·X1＞P2·X2＞P5·X5＞P4·X4的场合，首先设置串联补偿装置SCG1使减小输电线X3的电抗，其次设置串联补偿装置SCG2使减小输电线X1的电抗。这样，提高电力潮流量P大的、输电线电抗X大的输电线的输电能力，能使作为输电路径整体大幅度提高输电能力。此外，只设置必要的最小限定的串联补偿装置就可，能实现经济的交流长距离输电。

图12示出本发明的串联补偿装置控制方式的实例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，Tr为串联变压器，VSI为电压形PWM控制变换器，Ed为直流电源，CT为电流检测器，PT为电压检测器，PD为功率检测器，FX为函数发生器，VREF为补偿电压设定器，VCNT为电压控制电路。

串联变压器Tr的初级串联地接于每相输电线，次级接脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电压形变换器VSI。

电压形变换器VSI接成3相桥式，由电压控制电路VCNT发生与指令值Vob成比例的交流电压Vo。S1～S6为GTO等的自灭弧器件，各器件上接有反向并联二极管。正常情况下补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

利用由电压检测器PT和电流检测器CT检得的电压和电流求出有功功率P。函数发生器FX给定相对于该有功功率P的输电线的等效电抗设定值Xr的关系，例如具有图13所示的特性。

图13中，相对于有功功率的绝对值，使等效电抗指令Xr如实线那样的改变。即，当有功功率P小时设定等效电抗指令Xr为大值，有功功率P变大时设定值Xr为小值。

补偿电压设定器VREF根据上述等效电抗设定值Xr，求出串联补偿装置输出的补偿电压Vo的指令值Vob。例如在电流为I，输电线电抗为X的场合，电压指令值Vob为(XL-Xr)·I。结果补偿后的输电线等效电抗为

   Xr＝XL-Vob/I

能与函数发生器FX给定的设定值Xr相一致。

这样，通过根据流过输电线的有功功率P改变输电线的等效电抗Xr，能获得不受电力潮流量影响的输电线。结果获得与潮流量的大小无关、能保持送电侧电压与受电侧电压的大小与相位大致一定、稳定的系统电压。

又，电压指令值Vob与图4中所示的指令值Vob相同，因此给定与电力摆动抑制信号Voa相加的实际的补偿电压指令值Vor。

图13中，虚线为根据有功功率P的绝对值分段改变等效电抗设定值Xr，能减少Xr的设定数，获得简单而有与实线大致相同的效果。

图14示出本发明的串联补偿装置另一变形例的结构图。

图中，UVM为3相输电线，L为输电线的电感部分，Tr为串联变压器，VSI为电压形PWM控制变换器，Ed为直流电压源，SWu、SWv、SWw为分流电路，OCT为过电流检测器。

U相分流电路SWu由2个晶闸管反相并联而成，并联地接于串联变压器Tr的初级。V相与W相的分流电路结构也相同。

在由输电线的接地事故引起过电流的场合，过电流检测器OCT测得该过电流，首先控制使电压形变换器VSI的输出电压为零。接着对上述分流电路SWu、SWv、SWw的晶闸管给出导通信号，使输电线上流过的过电流流过分流电路。这样一来，增大输电线的等效电抗、抑制电流的增加，且能保护串联补偿装置不流过过电流。而在过电流结束的时刻断开分流电路，使串联补偿装置动作且迅速抑制电力摆动。

又，分流电路设置在串联变压器的次级也可获得同样的效果。

图15示出本发明的交流长距离输电系统的第6实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1与C2为串联电容器，CVG1与CVG2为补偿电压发生装置，X1～X4为输电线电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5，长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

串联电容器C1与补偿电压发生装置CVG1产生抵消输电线电抗X2的补偿电压，由于减小等效电抗而提高该区间的输电能力。同样，串联电容器C2与补偿电压发生装置CVG2产生抵消输电线电抗X3的补偿电压，由于减小等效电抗而提高该区间的输电能力。此外，在发生输电线电力摆动的场合，补偿电压发生装置CVG1与CVG2产生补偿电压以抑制摆动。即由串联电容器C1与补偿电压发生装置CVG1构成第1串联补偿装置，而由串联电容器C2与补偿电压发生装置CVG2构成第2串联补偿装置。

图16示出图15的系统的串联补偿装置实施例结构图。

图中，UVW为3相交流输电线、L为输电线的电感部分，CAP为串联电容器，Tr为串联变压器，VS1为电压形PWM控制变换器，Ed为直流电压源，SWu、SWv、SWw为分流电路，OCT为过电流检测器。

串联电容器CAP起到抵消输电线电感部分的作用。补偿电压发生装置由串联变压器Tr与电压形自激式变换器(voltage source self-commutatinginverter)VS1构成，调整输电线的电抗并抑制控制输电线的电力摆动。与图4的方式相比，电压形变换器VS1可用较小的容量。因此能实现较经济的长距离交流输电。

分流电路SWu、SWv、SWw在输电线流过过电流的场合控制导通状态，流过该过电流。这样保护所述补偿电压发生装置以防止流过过电流。

图17示出说明图15的系统动作的输电线等效电路与电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧的电压，Vr为受电侧的电压，L为输电线的电感，CAP为串联电容器，I为电流，Vo为补偿电压，ω为电源角频率。又，输电线的电阻非常小而忽略不计。

图17中，(a)与(b)为无串联补偿装置的输电线的等效电路与电压电流矢量图，而(c)与(d)为加入串联补偿装置时的输电线的等效电路与电压电流矢量图。

图17(b)的矢量图中，由于输电线上流过电流I，产生jωL·I的压降，送电侧电压Vs与受电侧电压Vr之间出现相位差θ。而且在电流I滞后于电压Vr的场合，电压Vr比电压Vs小。

图17(d)的矢量图中，由于流过电流I，输电线的电感L产生jωL·I的压降，串联电容器CAP上产生I/(jωC)的压降。两者方向相反，减小输电线的等效电抗。而且，由于补偿电压发生装置产生补偿电压Vo，送电侧电压Vs与受电侧电压Vr的差如图示那样变小，其相位差θ也变小。而且电压Vr与电压Vs的大小也大致相同。

在输电线发生电力摆动的场合，补偿电压发生装置发生补偿电压抑制该摆动。

该系统中补偿电压发生装置发生的电压可以小一点，所用的电力变换器(电压形自激式变换器等)的容量可以小些。

图18示出本发明的交流长距离输电系统的第7实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1与C2为串联电容，CIG1与CIG2为补偿电流发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5，长距离输电到大宗用电地的负载LOAD4。

串联电容器C1与补偿电流发生装置CIG1产生抵消输电线电抗X2的补偿电压，由于减小等效电抗而提高该区间的输电能力。同样，串联电容器C2与补偿电流发生装置CIG2产生抵消输电线电抗X3的补偿电压，由于减小等效电抗而提高该区间的输电能力。而且在发生输电线的电力摆动的场合，补偿电流发生装置CIG1与CIG2产生补偿电流抑制电力摆动。即由串联电容器C1与补偿电流发生装置CIG1构成第1串联补偿装置，而由串联电容器C2与补偿电流发生装置CIG2构成第2串联补偿装置。

图19示出图16的系统的串联补偿装置实施例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，CAP为串联电容器，Tr为串联变压器，CSI为电流形(curreut source)PWM控制变换器，DCL为直流电流源，Cf为滤波电容器，CT为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功率检测电路，DPCNT为电力变动抑制电路，ACR为电流控制电路，PWMC为PWM控制电路。

串联电容器CAP起到抵消输电线电感部分L的作用。补偿电流发生装置由串联变压器Tr与电流形自激式变换器CSI构成，调整输电线电抗，抑制控制输电线的电力摆动。

串联变压器Tr的初级并联地接到每相的串联电容器CAP，次级接脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电流形变换器CSI。

电流形变换器CSI由反向截止型GTO等自灭弧器件S1～S6构成，接成3相桥。该电流形变换器CSI将与由PWM控制产生的电流指令值Icr成比例的交流电流Ic供给串联电容器CAP。滤波电容器Cf吸收随PWM控制发生的高次谐波电流。串联电容器CAP的所加电压Vo由输电线上所流电流I与上述补偿电流Ic的和电流所决定，形成串联补偿装置的补偿电压。正常情况下，该补偿电压Vo产生与输电线流动的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

Icb为补偿电流发生装置的正常补偿电流的指令值，通过调整该值能调整得使输电线的电抗大致为零。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，进行如下地抑制控制。

即是说，利用电流检测器CT与电压检测器PT，检得输电线的3相交流电压、电流，由此求出有功功率P与无功功率Q。有电力摆动时，P与Q改变，因此提取其变动部分ΔP和ΔQ给后面的电力抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔP调整与流过输电线的电流I同相分量(或反相分量)的补偿电流(无功分量)Icq，而根据无功分量ΔQ调整与电流I正交的分量的补偿电流(有功分量)Icp。图中Ica表示其合成补偿电压指令。发生电力摆动时，根据ΔP与ΔQ改变补偿电压Ica，抑制电力摆动。

直流电流源Id也可用其他的电源，但这里由自身产生直流电流源。即，准备直流电抗器DCL作为直流电流源，控制其电流Id为一定。先将直流指令值Idr与直流电流检测值Id作比较，再由直流电流控制电路ACR放大其偏差。ACR的输出信号Ic1r给出相对于流过输电线的电流I的正交的分量(相对于串联电容器CAP所加的电压Vo的同相或反相分量：有功分量)的补偿电流指令值，由此控制直流电流Id。

图20示出说明图18的系统的动作的输电线的等效电路与电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧电压，Vr为受电侧电压，L为输电线的电感，CAP为串联电容器，I为输电电流，Vo为串联电容器CAP的所加电压(补偿电压)，Ic为补偿电流，ω为电源角频率。输电线的电阻部分假设非常小，忽略之。

图20(b)的矢量图中，由于流过电流I，在输电线的电感L上产生jωL·I电压降。此外，由于补偿电流发生装置对串联电容器CAP供给与送电电流I相同分量的补偿电流Ic，故在该串联电容器CAP上加上Vo＝(I+Ic)/(jωC)的电压。两者的方向相反，减小输电线的等效电抗。如调整补偿电流Ic使Vo＝-jωL·I，则能使输电线的等效电抗X大致为零，如图20(b)的矢量图那样，能使送电侧电压Vs与受电侧电压Vr相一致。

在输电线上发生电力摆动的场合，补偿电流发生装置产生补偿电流Ic抑制该摆动。

该系统中，送电电流I流过串联电容器CAP，如果由该串联电容器CAP抵消输电线电感L的大部分，则由补偿电流发生装置发生的正常的电流Ic小一些就够，能够减小其中所用的电力变换器(电流形自激式变换器)的容量。

另外，即使由接地事故等发生在输电线上流过过电流的场合，其大部分也通过串联电容器流过，对补偿电流发生装置的影响小。

图21示出图18的系统的串联补偿装置另一变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，CAP为串联电容器，Tr为串联变压器，LCI为他激式变换器(externally commutated inverter)，DCL为直流电流源，CT为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功率检测电路，DPCNT为电力变动抑制电路，K为比例因子，ACR为电流控制电路，PHC为相位控制电路。

串联电容器CAP起抵消输电线电感部分的作用。补偿电流发生装置由串联变压器Tr与他激式变换器LCI构成，调整输电线的电抗，抑制输电线的电力摆动。

串联变压器Tr的初级并联地接于每相的串联电容器CAP上，次级接他激式变换器LCI。

他激式变换器LCI由6个晶闸管T1～T6构成，接成3相桥式。该他激式变换器LCI利用串联电容器CAP的所加电压自然转换，通过调整直流电流Id的大小对串联电容器供给必要的补偿电流Ic。又，图21中，由于补偿电流Ic的方向翻转，因此串联电容器CAP的所加电压Vo由流过输电线的电流I与上述补偿电流Ic的差电流来决定，作为串联补偿装置的补偿电压。正常情况下，该补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I正交的分量，调整输电线的等效电抗。

Icb为补偿电流发生装置的正常的补偿电流的指令值，通过调整该值能调整使得输电线的电抗X大致为零。

直流电流源Id虽然也可用其他的电源，但这里由自身产生直流电流源。即，准备直流电抗器DCL作为直流电流源，控制其电流Id为一定。先将直流指令值Idr与直流电流检测值Id作比较，再由直流电流控制电路ACR放大其偏差。ACR的输出信号v*(根据情况成为相位控制输入信号V*)成为他激式变换器的相位控制输入信号，控制晶闸管的导通控制角α。该控制角α(也称相位角α)成为相对于串联电容器CAP的所加电压Vo的补偿电流Ic的滞后角。

v*＝0时，α＝90°，LCI的直流电压Vd为零。

Idr＞Id时，v*＞0，控制角(相位角)α＜90°，LCI的直流电压Vd为正，使流过直流电抗器DCL的电流Id增加。

Idr＜Id时，v*＜0，α＞90°，LCI的直流电压Vd为负，使流过直流电抗器DCL的电流Id减小。

这样一来，能够控制流过直流电抗器DCL的电流Id。如使直流电流Id增加，则能与其成比例地改变补偿电流Ic的大小。

正常情况下，v*＝0，补偿电流Ic为相对于串联电容器CAP的所加电压Vo大致90°滞后的电流。因而，Ic与送电电流I反相，串联电容器CAP的所加电压为Vo＝(I-Ic)/(jωC)，如增大Ic，则Vo变大。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，抑制控制如下。

即，用电流检测器CT与电压检测器PT测得输电线的3相交流电压、电流，由此求得有功功率P与无功功率Q。有电力摆动时，P与Q发生变化，因此提取其变动部分ΔP与ΔQ加到后面的电力变动抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔP调整直流电流指令Idr，而根据无功分量ΔQ调整相位控制输入信号v*。发生电力摆动时，就根据ΔP和ΔQ使改变补偿电流Ic的大小和相位角，能抑制电力摆动。又，图21中，示出根据有功功率变动分量ΔP只调整直流电流指令Idr的情况。

图22示出说明图21的串联补偿装置动作的输电线等效电路与电压电流矢量图。

当电流I流过输电线，就发生因电感引起压降jωL·I，而且串联电容器CAP上也加上电压I/((jωC)。该电压与上述电感L的压降部分成抵消的方向，使减低输电线的等效电抗。他激式变换器LCI总是采用滞后于串联电容器CAP的所加电压Vo的电流Ic，正常情况下Ic相对于Vo滞后90°。因此如图21的方向决定补偿电流Ic的场合，Ic与送电电流I同相。因而，由于流过补偿电流Ic，流过串联电容器CAP的电流I-Ic增加，其所加电压(补偿电压)Vo也增加。

图23示出图18系统的串联补偿装置又一变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，CAP为串联电容器，Tr为串联变压器，Lf为滤波电抗器，VSI为电流控制形变换器，Ed为直流电压源，CT与CTc为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功力检测器，DPCNT为电力变动抑制控制电路，AVR为电压控制电路，ACR为电流控制电路，PWMC为脉冲宽度调制(PWM)控制电路。

串联变压器Tr的初级并联地接于每相的串联电容器CAP，次级通过滤波电抗器Lf接于脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电流控制形变换器VSI。

电流控制形变换器(current controlled voltage source intverter)VSI由GTO等自灭弧器件S1～S6和反相并联连接于各器件上的二极管构成，连接成3相桥式。该电流控制形变换器VSI将电流指令值Icr与流过滤波电抗器Lf的电流Ic的检测值进行比较，控制反馈。变换器的输出电流Ic被加到串联电容器CAP，控制该串联电容器CAP的所加电压Vo。

串联电容器CAP的所加电压Vo由流过输电线的电流I与上述补偿电流Ic的和电流来决定，作为串联补偿装置的补偿电压。正常情况下该补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

Icb为补偿电流发生装置的正常补偿电流的指令值，通过调整该值也能调整使输电线的电抗X大致为零。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，抑制控制如下。

即，利用电流检测器CT与电压检测器PT检测输电线的3相交流电压、电流，由此求得有功功率P与无功功率Q。有电力摆动时，P和Q发生变化，提取其变动部分加到后面的电力变动抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔQ调整与流过输电线的电流I同相分量(或反相分量)的补偿电流Icq，而根据无功分量ΔQ调整与电流I正交的分量的补偿电流Icp。图中Ica表示其合成补偿电流指令。当发生电力摆动时，根据ΔP与ΔQ改变补偿电流Ica，抑制电力摆动。

直流电压源Ed也可用其他电源，但这里由自身产生直流电压源。即，作为直流电压源，准备直流平滑电容器Cd，其所加电压Ed控制为一定。先比较直流电压指令值Edr与直流电压检测值Ed，再由直流电压控制电路AVR放大其偏差。AVR的输出信号Ic1r给出与对于流过输电线的电流I成正交的分量(相对于串联电容器CAP上所加电压Vo同相或反相分量)的补偿电流指令，由此控制直流电压Ed。

图24示出图18的系统的串联补偿装置又一变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，Tr为串联变压器，CAP为串联电容器，Lf为滤波电抗器，VSI为电流控制形变换器，Ed为直流电压源，SWu、SWv、SWw为由晶闸管开关构成的分流电路，OCT为过电流检测电路。

串联变压器Tr的初级串联地接各相输电线，次级接串联电容器CAP。该串联电容器CAP通过滤波电抗器Lf与脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电流控制形变换器VSI连接。

电流控制形变换器VSI由GTO等自灭弧器件S1～S6与反相并联于各器件的二极管构成，接成3相桥式。该电流控制形变换器VSI检测流过滤波电抗器Lf的电流Ic，控制反馈使与电流指令值Icr一致。变换器的输出电流Ic被加到串联电容器CAP控制该串联电容器CAP的所加电压Vo。

串联电容器CAP上所加电压Vo由流过输电线的电流I与上述补偿电流Ic的和电流所决定，作为串联补偿装置的补偿电压。正常情况下该补偿电压Vo产生与输电线流过的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

U相的分流电路SWu由反相并联的2个晶闸管构成，并联地接到串联变压器Tr的初级。V相和W相的分流电路也同样构成。

在流过因输电线接地事故引起的过电流的场合，由过电流检测器OCT加以检测，对分流电路SWu、SWv、SWw的晶闸管加上导通信号，使输电线上流过的过电流流过分流电路。这样一来，增大输电线的等效电抗，抑制电流的增加，能保护串联补偿装置不受过电流的损害。

在过电流结束的时刻，能断开分流电路，使串联补偿装置动作，迅速抑制电力摆动。

又，分流电路设置于串联变压器的次级上也有同样的效果。

图25示出本发明的交流长距离输电系统的第8实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD2为负载，C1与C2为主串联电容器，Ca1与Ca2为辅助串联电容器，CIG1与CIG2为补偿电流发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5，长距离输电到大宗用电地的负载LOAD4。

主串联电容器C1、辅助串联电容器Ca1以及补偿电流发生装置CIG1产生抵消输电线的电抗X2的补偿电压，通过使等效电抗变小提高该区间的输电能力。同样，主串联电容器C2、辅助串联电容器Ca2以及补偿电流发生装置CIG2产生抵消输电线的电抗X3的补偿电压，通过使等效电抗变小提高该区间的输电能力。

在发生输电线的电力摆动的场合，由补偿电流发生装置CIG1和CIG2产生补偿电流以抑制摆动。即，由主串联电容器C1、辅助串联电容器Ca1以及补偿电流发生装置CIG1构成第1串联补偿装置，而由主串联电容器C2、辅助串联电容器Ca2以及补偿电流发生装置CIG2构成第2串联补偿装置。

图26示出图25的系统的串联补偿装置的实施例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，CAP为主串联电容器，CAPa为辅助串联电容器，Tr为串联变压器，Lf为滤波电抗器，VSI为电流控制形变换器，Ed为直流电压源，CT为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功率检测器，DPCNT为电力变动抑制控制电路，AVR为电压控制电路，ACR为电流控制电路，PWMC为脉冲宽度调制(PWM)控制电路。

串联变压器Tr的初级并联地接到各相每个辅助串联电容器CAPa，脉冲宽度调制控制(PWM控制)的电流控制形变换器VSI通过滤波电抗器Lf接到其次级。

电流控制形变换器VSI由GTO等自灭弧器件(self-turn-off devices)S1～S6、反相并联于各器件上的二极管构成，接成3相桥式。该电流控制形变换器VSI对电流指令值Icr与流过滤波电抗器Lf的电流Ic的检测值进行比较，控制反馈。将变换器的输出电流Ic供给辅助串联电容器CAPa，控制该辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo。

辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo，由流过输电线的电流I与上述补偿电流Ic的和电流来决定，作为串联补偿装置的补偿电压。正常情况下，该补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

另一方面，由于送电电流I流过主串联电容器CAP，产生抵消输电线电感L的压降的电压，起了使输电线的等效电抗X减小的作用。

Icb为补偿电流发生装置的正常补偿电流的指令值，通过调整该值，与主串联电容器CAP一起，能调整得使输电线的等效电抗X大致为零。

另一方面，在发生输电线的电力摆动的场合，抑制控制如下。

即，利用电流检测器CT和电压检测器PT，检得输电线的3相交流电压、电流，由此求出有功功率P和无功功率Q。有电力摆动时，P和Q改变，因此提取其变动部分ΔP和ΔQ加到后面的电力变动抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔP调整与流过输电线的电流I同相分量(或反相分量)的补偿电流Icq，而根据无功分量ΔQ调整与电流I正交分量的补偿电流Icp。图中Ica表示其合成补偿电压指令。当发生电力摆动时，根据ΔP和ΔQ改变补偿电压Ica，抑制电力摆动。

直流电压源Ed也可用其他的电源，但这里由自身产生直流电压源。即，作为直流电压源准备直流平滑电容器Cd，控制其所加电压Ed为一定。先对直流电压指令值Edr与直流电压检测值Ed进行比较，再用直流电压控制电路AVR放大其偏差。AVR的输出信号Ic1r给出与流过输电线的电流I成正交的分量(相对于辅助串联电容器CAPa所加的电压Vo同相或反相成分)的补偿电流指令，由此，控制直流电压Ed。

图27示出说明图25的系统动作的输电线的等效电路与电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧的电压，Vr为受电侧的电压，L为输电线的电感，CAP为主串联电容器，CAPa为辅助串联电容器，I为输电电流，Vo为辅助串联电容器CAPa所加电压(补偿电压)，Ic为补偿电流，ω为电源角频率。又，假定输电线的电阻非常小，忽略之。

图27(b)的矢量图中，由于流过电流I，输电线电感L产生JωL·I的压降。而且由于电流I，主串联电容器CAP上产生I/(jωC)的电压。两者的方向相反，减小输电线的等效电抗。又由于补偿电流发生装置对辅助串联电容器CAPa供给与送电电流I同相分量的补偿电流Ic，因此该辅助串联电容器CAPa上所加的电压Vo＝(I+Ic)/(jωC)。

因而，如调整上述补偿电流Ic使Vo＝-j(ωL-1/ωC)·I，则能使输电线的等效电抗X大致为零，如图27(b)的矢量图所示能使送电侧电压Vs与受电侧电压Vr一致。

输电线在发生电力摆动的场合，由补偿电流发生装置产生补偿电流Ic，抑制该摆动。

这种系统中，送电电流I通过主串联电容器CAP流动，如果用该主串联电容器CAP抵消输电线的电感L的大部分，则补偿电流发生装置发生的正常的电流Ic小一点就够，由此电力变换器(电流形自激式变换器)的容量可以小些。

此外，即使由接地事故在输电线上流过过电流的场合，由于其大部分通过辅助串联电容器CAPa流过，因此对补偿电流发生装置的影响也小。

图28示出图25的系统的串联补偿装置的其他变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为输电线的电感部分，CAP为主串联电容器，CAPa为辅助串联电容器，Tr为串联变压器，LCI为他激式变换器，DCL为直流电流源，CT为电流检测器，PT为电压检测器，DPD为功率检测电路，DPCNT为电力变动抑制电路，K为比例因子，ACR为电流控制电路，PHC为相位控制电路。

主串联电容器CAP和辅助串联电容器CAPa起到抵消输电线的电感部分L的作用。串联变压器Tr的初级线圈并联地接到辅助串联电容器CAPa上，次级接到他激式变换器。补偿电流发生装置由串联变压器Tr与他激式变换器LCI构成，调整输电线的电抗并抑制控制输电线的电力摆动。

他激式变换器LCI由6个晶闸管T1～T6构成，接成3相桥式。该他激式变换器LCI利用辅助串联电容器CAPa的所加电压自然换流，因此通过调整直流电流Id的大小对辅助串联电容器CAPa供给必要的补偿电流Ic。如图28所定的补偿电流的方向，则辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo由输电线上流过的电流I与上述补偿电流Ic的差电流所决定。正常情况下，补偿电压Vo产生与流过输电线的电流I成正交的分量，调整输电线的等效电抗。

Icb为补偿电流发生装置的正常补偿电流，通过调整该值，与主串联电容器CAP一起能调整使得输电线的电抗X大致为零。

直流电流源Id也可用其他电源，但这里由自身产生直流电流源。即，作为直流电流源，准备直流电抗器DCL，控制其电流Id为一定。先对直流指令值Idr与直流电流检测值Id进行比较，再由直流电流控制电路ACR放大其偏差。ACR的输出信号v*成为他激式变换器的相位控制信号，控制晶闸管的导通控制角α。该控制角α(相位角α)为补偿电流Ic相对于辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo的滞后角。

v*＝0时，α＝90°，LCI的直流电压Vd为零。

Idr＞Id时，v*＞0，相角α＜90°，LCI的直流电压Vd为正，使直流电抗器DCL的电流Id增加。

Idr＜Id时，v*＜0，α＞90°，LCI的直流电压Vd为负，使流过直流电抗器DCL的电流Id减小。

这样一来，能够控制流过直流电抗器DCL的电流Id。如使直流电流Id增加，则能与其成比例地改变补偿电流Ic的大小。

正常情况下，v*＝0，补偿电流Ic为相对于辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo大致90°滞后的电流。因而，Ic与送电电流I反相，辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo与(I-Ic)成比例地改变，如Ic变大，则Vo变大。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，抑制控制如下。

即，利用电流检测器CT和电压检测器PT，测得输电线的3相交流电压、电流，由此求得有功功率P与无功功率Q。有电力摆动时，P与Q就改变，提取其变动分量ΔP与ΔQ加到后面的电力变动抑制控制电路DPCNT。根据有功分量ΔP调整直流电流指令Idr，而根据无功分量ΔQ调整相位控制输入信号v*。如发生电力摆动，就根据ΔP与ΔQ改变补偿电流Ic的大小和控制角α(相位角α)，能抑制电力摆动。又，图28表示根据ΔP调整Idr的情况。

在这个系统中，送电电流I通过主串联电容器CAP流动，如由该主串联电容器CAP抵消输电线的电感L的大部分，则补偿电流发生装置发生的正常电流Ic小一点就够，其中所用的电力变换器的容量可小些。

即使因接地事故等在输电线上流过过电流的场合，其大部分流过辅助串联电容器CAP，因此对补偿电流发生装置的影响小。

图29示出本发明的交流长距离输电系统的第9实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C3、C4为串联电容器，CVG2为补偿电压发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5，长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选择串联电容器C1、C3、C4的值，使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线电抗X1，使C3补偿变电所SS2与SS4之间的输电线电抗X3，使C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线电抗X4。而且，补偿电压发生装置CVG2发生补偿变电所SS1与SS2之间的电抗X2的电压，并抑制控制输电路径全部的电力摆动。这样，能减小通过多个变电所的长距离的输电路径全部的等效电抗，提高输电能力并实现电力系统的稳定化。

图30示出说明图29的系统动作的系统等效电路图与电压电流矢量图。

图中，I为送电电流，V1～V4为各变电所的电压，X1～X3为输电线的电抗，C1与C3为串联电容器，Vo为补偿电压发生装置的输出电压，LOAD为负载，ω为电源的角频率。

图30(b)由于进行补偿使各输电线的电抗大致为零，能使各变电所的电压V1～V4成为一致。即，变电所V1与V2之间的输电线中由串联电容器1补偿输电线的电抗X1。即，设输电线的电流为I的场合，由

    I/(jωC1)＝-jX1·I

决定电容器C1的电容量。由此能使V1与V2一致。

在变电所V2与V3之间的输电线中，由补偿电压装置的补偿电压Vo补偿输电线的电抗X2。即，设输电线的电流为I的场合，由

    Vo＝-jX2·I

给定补偿电压Vo。由此能使V2与V3一致。

同样，在变电所V3与V4之间的输电线中，由串联电容器C3补偿输电线的电抗X3。即，设输电线的电流为I的场合，由

        I/(jωC3)＝-jX3·I

决定电容器C3的容量。由此，能使V3与V4一致。

这样，能做到如图30(b)的矢量图那样各变电所的电压V1＝V2＝V3＝V4。

交流长距离输电系统中，如果只用串联电容器补偿全部的输电线电抗，则由于LC谐振使系统变得不稳定。为谋求系统的稳定化，补偿电压发生装置发挥作用。通过只设置必要的最小数量的补偿电压发生装置、能降低系统成本，提供更经济的交流长距离输电系统成为可能。

图31示出本发明的交流长距离送电系统的第10实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C3、C4为串联电容器，CVG2为补偿电压发生装置，SW1～SW4为分流电路，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选用各串联电容器的值，使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线的电抗X1，使C3补偿变电所SS2与SS4之间的输电线的电抗X3，并使C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线的电抗X4。此外，补偿电压发生装置CVG2发生补偿变电所SS1与SS2之间的输电线电抗X2的电压，并抑制控制输电路径全体的电力摆动。

由此，能减小经过多个变电所的长距离的输电路径全部的等效电抗，提高输电能力并实现电力系统的稳定化。

由输电线的接地事故引发过电流的场合，闭合串联电容器C1、C3、C4的分流电路SW1、SW3、SW4以及补偿电压发生装置CVG2的分流电路SW2，使过电流流过分流电路SW1～SW4。由此，输电线的电抗恢复原值X1～X4，能防止过电流增大。此外，能防止流向串联电容器和补偿电压发生装置的过电流，提高系统的可靠性。

图32示出本发明的交流长距离输电系统的第11实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C2、C3、C4为串联电容器，CVG2为补偿电压发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1～SS2→SS4→SS5长距离输电到大宗用电地负载LOAD4。

选用各串联电容的值，使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线电抗X1，使C3补偿变电所SS2与SS4之间的输电线电抗X3，并使C4补偿SS4与SS5之间的输电线电抗X4。此外，串联电容器C2与补偿电压发生装置CVG2发生补偿变电所SS1～SS2之间电抗X2的电压，并抑制控制输电路径全体的电力摆动。

即是说，要使输电路径的电抗大致为零时，进行补偿如下。

首先，在发电所G与变电所SS1之间的输电线中，由串联电容器C1补偿输电线的电抗X1。即，设输电线的电流为I时，由

    I/(jωC1)＝-jX1·I

决定电容器C1的容量。由此，能使电变所G的电压与变压所SS1的电压大致一致。

此外，在变电所SS1与SS2之间的输电线中，由串联电容器C2与补偿电压发生装置CVG2补偿输电线的电抗X2。即，设输电线的电流为I时，由

    Vo+I/(jωC2)＝-jX2·I

决定电容器C2的容量与补偿电压Vo。由此，能使变电所SS1的电压与变电所SS2的电压大致一致。

在变电所SS2与变电所SS4之间的输电线中，由串联电容器C3补偿输电线的电抗X3。即，设输电线的电流为I时，由

    I/(jωC3)＝-jX3·I

决定电容器C3的容量。由此，能使变电所SS2的电压与变电所SS4的电压大致一致。

在变电所SS4与变电所SS5之间的输电线中，由串联电容器C4补偿输电线的电抗X4。即，设输电线的电流为I时，由

    I/(jωC4)＝-jX4·I

决定电容器C4的容量。由此能使变电所SS4的电压与变电所SS5的电压大致一致。

这样，能减小经过多个变电所的长距离输电路径全部的等效电抗，提高输电能力，并实现电力系统的稳定化。

交流长距离输电系统中，如果只用串联电容器补偿全部的输电线电抗，则由于LC谐波使系统变得不稳定。为谋求系统的稳定化，补偿电压发生装置发挥作用。通过只设置必要的最小数量的补偿电压发生装置，能降低系统成本，提供更经济的交流长距离输电系统成为可能。此外，如使串联电容器C2抵消输电线电抗X2的大部分，则从补偿电压发生装置发生的正常的电流小一点就够，能减小补偿电压发生装置的容量。

又，图中虽未示出，但在上述多个串联电容器和补偿电压发生装置上设置分流电路，因此在由输电线的接地事故引发过电流时，就通过该分流电路流过过电流。这样，输电线的电抗恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对串联电容器和补偿电压发生装置的过电流，提高系统的可靠性。

图33示出本发明的交流长距离输电系统的第12实施例的结构图。

图中，G为发电所、SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C2、C3、C4为串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力经过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选择各串联电容器的值，使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线的电抗X1，使C2补偿变电所SS1与SS2之间的输电线的电抗X2，并且使C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线的电抗X4。此外，串联电容器C3与补偿电流发生装置CIG产生补偿变电所SS2与SS4之间电抗X3的电压，并抑制控制输电路经全体的电力摆动。

即是说，要使输电路径的电抗大致为零的场合，进行补偿如下：

先在发电所G与变电所SS1之间的输电线中，由串联电容器C1补偿输电线的电抗X1。即，设输电线的电流为I时，由

    I/(jωC1)＝-jX1·I

决定电容器C1的容量。由此，能使发电所G的电压与变电所SS1的电压大致一致。

在变电所SS1与SS2之间的输电线中，由串联电容器C2补偿输电线的电抗X2。即，设输电线的电流为I时，由

    I/(jωC2)＝-jX2·I

决定电容器C2的容量。由此，能使变电所SS1的电压与变电所SS2的电压大致一致。

此外，在变电所SS2与SS4之间的输电线中，由串联电容器C3与补偿电流发生装置CIG补偿输电线的电抗X3。即，设输电线的电流为I、补偿电流发生装置CIG发生的补偿电流为Ic时，由

         (Ic+I)/(jωC3)＝-jX3·I

决定电容量C3的容量和补偿电流Ic。由此，能使变电所SS2的电压与SS4的电压大致一致。

在变电所SS4与SS5之间的输电线中，由电容器C4补偿输电线的电抗X4。即，设输电线的电流为I时，由

I/(jωC4)＝-jX4·I

决定电容器C4的容量。由此，能使变电所SS4的电压与变电所SS5的电压大致一致。

这样，能减小通过多个变电所的长距离的输电路径全体的等效电抗，提高输电能力，并实现电力系统的稳定化。

交流长距离输电系统中，如果只用串联电容器补偿全部的输电线电抗，则由于LC谐振使系统变得不稳定。为谋求系统的稳定化，补偿电流发生装置发挥作用。通过只设置必要的最小数量的补偿电流发生装置，能降低系统成本，提供更经济的交流长距离输电系统成为可能。

图34示出本发明的交流长距离输电系统的第13实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C2、C3、C4为串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，SW1～SW4为分流电路，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选择串联电容器的值使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线的电抗X1，使C2补偿变电所SS1与SS2之间的输电线的电抗X2，并使C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线的电抗X4。此外，串联电容器C3与补偿电流发生装置CIG发生补偿变电所SS2与SS4之间电抗X3的电压，并抑制控制输电路径全体的电力摆动。

这样，能减小经过多个变电所的长距离的输电路径全部等效电抗，提高输电能力，并实现电力系统的稳定化。

在由输电线的接地事故引发过电流的场合，闭合串联电容器C1、C2、C3、C4的分流电路SW1、SW2、SW3、SW4，使过电流流过分流电路SW1～SW4。这样，输电线的电抗恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对串联电容器和补偿电流发生装置的过电流，能提高系统的可靠性。

图35示出本发明的交流长距离输电系统的第14实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C2、C3、C4为串联电容器，Ca2为辅助串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力通过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选择串联电容器的值使主串联电容器C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线的电抗X1，使主串联电容器C2与辅助串联电容器Ca2以及补偿电流发生装置CIG补偿变电所SS1与SS2之间的输电线的电抗X2，使主串联电容器C3补偿变电所SS2与SS4之间的输电线的电抗X3，并使主串联电容器C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线的电抗X4。此外，补助串联电容器Ca2与补偿电流发生装置CIG抑制控制输电路径全体的电力摆动。

即是说，在要使输电路径的电抗大致为零的场合，进行补偿如下。

首先，在发电所G与变电所SS1之间的输电线中，由主串联电容器C1补偿输电线的电抗X1。即，设输电线的电流为I时，由

I/(jωC1)＝-jX1·I

决定电容器C1的容量。由此，能使发电所G的电压与变电所SS1的电压大致一致。

此外，在变电所SS1与SS2之间的输电线中，由主串联电容器C2、辅助串联电容器Ca2和补偿电流发生装置CIG补偿输电线的电抗X2。即，设输电线的电流为I、补偿电流发生装置CIG发生的补偿电流为Ic时，由

I/(jωC2)+(Ic+I)/(jωCa2)＝-jX2·I

决定主串联电容器C2的容量与辅助串联电容器Ca2的容量以及补偿电流Ic。由此，能使变电所SS1的电压与变电所SS2的电压大致一致。

在变电所SS2与SS4之间的输电线中，由主串联电容器C3补偿输电线的电抗X3。即，设输电线的电流为I时，由

I/(jωC3)＝-jX3·I

决定主串联电容器C3的容量。由此，能使变电所SS2的电压与变电所SS4的电压大致一致。

在变电所SS4与变电所SS5之间的输电线中，由主串联电容器C4补偿输电线的电抗X4。即，设输电线的电流为I时，由

I/(jωC4)＝-jX4·I

决定主串联电容C4的容量。由此，能使变电所SS4的电压与变电所SS5的电压大致一致。

这样，能减小经多个变电所的长距离的输电路径全部的等效电抗，提高输电能力，并实现电力系统的稳定化。

交流长距离输电系统中，如果只用主串联电容器补偿全部的输电线电抗，则由于LC谐振使系统变得不稳定。为谋求系统的稳定化，辅助串联电容器与补偿电流发生装置发挥作用。通过只设置必要的最小数量的辅助串联电容器与补偿电流发生装置，能降低系统成本，提供更经济的交流长距离输电系统成为可能。如使主串联电容器C2抵消输电线电抗X2的大部分，则从补偿电流发生装置发生的正常的电流小一些就够，能减小补偿电流发生装置的容量。

图36表示本发明的交流长距离输电系统的第15实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS1～SS5为变电所，LOAD1～LOAD4为负载，C1、C2、C3、C4为主串联电容器，Ca2为辅助串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，SW1～SW4和SWa2为分流电路，X1～X4为输电线的电抗。

发电所G所发的电力经过多个变电所SS1→SS2→SS4→SS5长距离输电至大宗用电地的负载LOAD4。

选用主、辅串联电容器及补偿电流发生装置的值使C1补偿发电所G与变电所SS1之间的输电线的电抗X1，使C2、Ca2c以及CIG补偿变电所SS1与SS2之间的输电线的电抗X2，使C3补偿变电所SS2与SS4之间的电抗X3，并使C4补偿变电所SS4与SS5之间的输电线的电抗X4。此外，辅助串联电容器Ca2与补偿电流发生装置CIG抑制控制输电路径全体的电力摆动。

这样，能减小经多个变电所的长距离输电路径全部的等效电抗，提高输电能力，并实现电力系统的稳定化。

在由输电线的接地事故等引发过电流的场合，闭合主串联电容器C1、C2、C3、C4的分流电路SW1、SW2、SW3、SW4与辅助串联电容器Ca2的分流电路SWa2，使过电流流过分流电路SW1～SW4以及SWa2。这样，输电线的电抗恢复原值X1～X4，能防止过电流增大。此外，能防止对主串联电容器、辅助串联电容器以及补偿电流发生装置的过电流，提高系统的可靠性。

图37示出本发明的交流长距离输电系统的第16实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG为无功功率补偿装置(static var generator)，SCG为串联补偿装置，SW为分流电路，CSI为电流形变换器，VSI为电压形变换器，PD为功率检测器，CONT1为VSI的控制电路，CONT2为CSI的控制电路。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，长距离输电时对之不能忽视。杂散电容虽是分布参数，但以集总参数Cq1与Cq2表示。此外，输电线的电感也分成L1与L2两个表示。在杂散电容器Cq1、Cq2上流过超前电流Iq，设置无功功率补偿装置SVG以补偿该超前电流。此外，设置串联补偿装置SCG以补偿输电线的电感部分L1+L2。

串联补偿装置SCG输出如下的补偿电压Vo以补偿输电线的电感L2+L2引起的压降。式中I为流过输电线的电流。

    Vo＝-jω(L1+L2)·I

针对流过杂散电容Cq1和Cq2的超前电流Iq，无功功率补偿装置SVG流过抵消它的补偿电流Io。

这样，能调整输电线的等效电抗，可能大幅度提高长距离输电线的输电能力。

在由输电线接地事故等引发过电流的场合，闭合并联地接于串联补偿装置SCG的分流电路SW，使过电流流过分流电路。这样，输电线电抗X＝ω(L1+L2)恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对串联补偿装置的过电流，提高系统的可靠性。

图38示出图37的系统的无功功率补偿装置的实施形态的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为其电感，Cq为杂散电容，Tr为并联变压器，CSI为电流形自激式变换器，DCL为直流电抗器，Cf为滤波电容器，ACR为直流电流控制电路，PWMC为脉宽调制(PWM)控制电路。

无功功率补偿装置由并联变压器Tr、滤波电容器Cf以及电流形变换器CSI组成，对输电线供给任意大小和相位的补偿电流Io。

电流形变换器CSI由6个自灭弧器件(GTO等)组成，通过PWM控制输出与电流指令值Ior成比例的补偿电流Io。变换器的输出电流中伴随切换发生高次谐波电流，因此设置滤波电容器Cf加以吸收。

作为电流形变换器CSI的直流电流源，接有直流电抗器DCL，进行反馈控制使流过该直流电抗器DCL的电流Id与指令值Idr相一致。即是，实际电流Id相对于指令值Idr为小时，其偏差为正，经电流控制电路ACR放大。ACR的输出Iop是有功电流指令值，Idr＞Id时，偏差ε为正，Iop＞0，从系统提取有功电流，由此使直流电流Id增加。反之，当Idr＜Id时，偏差ε为负，有功电流指令值Iop为负值。因此对系统放出有功电流，减小直流电流Id。这样一来，能控制电流形变换器的直流电流Id大致为一定值。

图中，Ioq为正常的无功电流指令值，通过调整该值，能抵消流经输电线的杂散电容的超前电流Iq。

图39示出说明图37的系统动作的电压电流矢量图。图39(a)与(b)表示没有无功功率补偿装置的输电等效电路和电压电流矢量图。而(c)与(d)表示加入无功功率补偿装置的输电线的等效电路和电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧电压，Vr为受电侧电压，L为送电侧的电感，I为送电侧的电流，Ir的受电侧的电流，Vo为补偿电压发生装置的输出电压，Iq为流过输电线杂散电容的超前电流，Io为无功功率补偿装置发生的补偿电流，ω为电源的角频率。

在图39(b)的矢量图中，输电线的杂散电容Cq上流过超前电流Iq，因此受电侧电流Ir与送电侧电流I不同。当假定如图39(a)的等效电路时，输电线的电感L引起压降jωL·I与电流I大致成正交。另一方面，为使送电电压Vs与受电电压Vr大致一致，用串联补偿装置SCG进行补偿使抵消输电线电感L引起的压降部分。为此作为串联补偿装置发生的补偿电压Vo，必须输出Vo＝-jωL·I。该补偿电压Vo的矢量的相位相对受电侧电流Ir偏离90°，因此必须由串联补偿装置供给(或再生)正常的有功功率。因而对串联补偿装置需要能量供给源(或能量再生源)，装置大，价格高。

在图39(d)的矢量图中，由无功功率补偿装置SVG供给补偿电流Io使抵消流过杂散电容的超前电流Iq。结果送电侧电流I与受电侧电流Ir相等，为抵消输电线电感L引起压降jωL·I的从串联补偿装置SCG提供的补偿电压矢量Vo与I＝Ir矢量相正交。因此，从串联补偿装置SCG进行交换的有功功率正常时为零，即使没有能量供给源(或能量再生源)也可以。

此外，无功功率补偿装置SVG能补偿输电线中的高次谐波电流，供给使3相不平衡电流平衡用的补偿电流。这样，提高输电线的输电能力，并减轻串联补偿装置SCG的负担，能提供更经济的交流长距离输电系统。

图40为说明图37的系统的电力摆动抑制动作的电压电流矢量图。图40中，(a)为输电线的等效电路，(b)为正常状态的电压电流矢量图，(c)为输电线的电力变动时电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧电压，Vr为受电侧电压，L为输电线的电感，I为送电侧电流，Ir为受电侧电流，Vo为补偿电压发生装置的输电压，Iq为输电线杂散电容上的超前电流，Io为无功功率补偿装置发生的补偿电流，ω为电源角频率。

图40(b)的正常状态中，由无功功率补偿装置SVG供给补偿电流Io，使抵消杂散电容上的超前电流Iq。而串联补偿装置SCG输出补偿由输电线的电感L引起的压降jωL·I的电压Vo。结果，送电侧电压Vs与受电侧电压Vr的大小与相位相一致，实现无输电线电感影响的长距离输电。

图40(c)为示出由接地事故等的影响，输电线的电力变动时的矢量图，例如说明送电侧的电压相位偏移成Vs′时的动作。当送电电压偏移成Vs′时，就发生差电压Vs′-Vr，此前I＝Ir的送电电流要增加成I′。为此，送电线的有功功率P与无功功率Q也改变，检测其变动部分ΔP、ΔQ，控制串联补偿装置SCG的补偿电压Vo。具体地说，根据有功功率变动部分ΔP控制与输电线电流Ir成正交的分量的补偿电压Voq，而且根据无功功率变动部分ΔQ控制与输电线电流Ir同相(或反相)分量的补偿电压Vop，由此，能迅速抑制电力摆动。

即在图40(c)中，根据送电电压Vs′的变化，补偿电压Vo瞬时地改变成Vo′，结果，加在输电线电感上的电压维持原值jωL·I，电流也I＝Ir，能抑制电力摆动。这这种场合，要使无功功率补偿装置SVG抵消流经杂散电容的超前电流Iq，也有助于上述串联补偿装置SCG的动作。

图41示出图37的系统的无功功率补偿装置另一变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为其电感，Cq为杂散电容，Tr为并联变压器，VSI为电流控制形自激式变换器，Ed为直流电压源，Lf为滤波器电抗，AVR为直流电压控制电路，PWMC为脉宽调制控制(PWM控制)电路。

无功功率补偿装置由并联变压器Tr。滤波电抗器Lf以及电流控制形变换器VSI构成，供给输电线任意大小与相位的补偿电流Io。

电流控制形变换器VSI由6个自灭弧器件(GTO等)与该器件反向并联的6个二极管构成。变换器VSI的输电流Io由电流检测器CTO检测，并与指令值Ior作比较，用电流控制电路ACR放大其偏差ε。其输出成为输入到PWM控制电路PWMC的电压指令值v*。由PWM控制，变换器输出与电压指令值v*成比例的电压Vi。滤波电抗器Lf设置于每一相上，起抑制变换器输出电流Io的脉动的作用。

这样，电流控制形变换器VSI控制输出电流Io使与补偿电流值Ior相一致，向输电线提供需要的补偿电流I。

作为电流控制形变换器VSI的直流电压源Ed，也可以用另外电源，但这里采用直流平滑电容器Cd控制使其电压达到一定。即，检测该直流平滑电容器Cd的所加电压并与指令值Edr作比较，进行反馈控制使两者一致。实际电压Ed相对指令值Edr为小时，其偏差为正，经电压控制电路AVR放大。AVR的输出Iop为有功电流指令值，Edr＞Ed时，偏差εv(未图示)为正，Iop＞0，从系统获得有功电流使直流电压Ed增加。反之，Edr＜Ed时，偏差εv为负，有功电流指令值Iop为负。因此对系统放出有功电流使直流电流Ed减小。这样，能控制电流控制形变换器的直流电压Ed大致为一定值。

图中，Ioq为正常的无功电流指令值，通过调整该值能抵消流过输电线杂散电容的超前电流Iq。

图42示出图37的系统的无功功率补偿装置又一变形例的结构图。

图中，UVW为3相交流输电线，L为其电感，Cq为杂散电容，Tr为并联变压器，LCI为他激式变换器，DCL为直流电抗器，K为比例因子，ACR为直流电流控制电路，PHC为相位控制电路。

无功功率补偿装置由并联变压器Tr与他激式变换器LCI构成，对输电线供给补偿电流Io。

电流形他激式变换器LCI由6个晶闸管T1～T6构成，通过相位控制来控制CSI的直流侧电压Vd。补偿电流Io的大小与直流电流Id成比例，相对于系统电压的补偿电流的相位角α与LCI的导通控制角相一致。

在他激式变换器LCI中，利用电源电压使晶闸管S1～S6自然换流，在0°～180°范围内控制上述相位角α，因此总是取滞后的电流Io。

作为他激式变换器LCI的直流电流源，接有直流电抗器DCL，进行反馈控制使该直流电抗器DCL上流过的电流Id与指令值Idr相一致。即，给定与补偿电流指令值Ioq成比例的直流电流指令值Idr并与直流电流检测值Id作比较，经电流控制电路ACR放大该偏差ε。ACR的输出信号vd*加到相位控制电路PHC，通过相位控制使发生与该信号vd*成比例的直流电压Vd，当Idr＞Id时，偏差ε为正，vd*＞0，使直流电流Id增加。反之，Idr＜Id，偏差ε为负值，vd*＜0，减小直流电流Id。这样，能控制使他激式变换器LCI的直流电流Id与指令值Idr相一致，正常情况下，大致是vd*＝0，补偿电流Io的相位角大致为α＝90°，为滞后的补偿电流。

图中，Ioq是正常的无功电流指令值，通过调整该值能抵消输电线杂散电容上的超前电流Iq。

图43示出本发明的交流长距离输电系统的第17实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2、L3为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG1、SVG2为无功功率补偿装置，SCG为串联补偿装置，SW为分流电路。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，如输电距离长，则对之不能忽略。杂散电容虽是分布参数，但这里作为Cq1和Cq2的集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1、L2和L3三个来表示。杂散电容Cq1和Cq2上有超前电流Iq1和Iq2，为补偿该超前电流设置无功功率补偿装置SVG1、SVG2。此外，为补偿输电线的电感部分L1+L2+L3，设置串联补偿装置SCG。

串联补偿装置SCG输出如下的补偿电压Vo以补偿输电线电感L1+L2+L3引起的压降，

        Vo＝jω(L1+L2+L3)·I

但，在输电线的电感L1、L2、L3上流过相同的电流时，上述串联补偿作用有效。

如上所述，实际上输电线的杂散电容是分布参数，该杂散电容上流过的超前电流并不等于上述输电线电感L1、L2、L3上流过的电流。

这里，使用2个无功功率补偿装置SVG1、SVG2，将它们分开配置。因此，无功功率补偿装置SVG1补偿流过输电线杂散电容Cq1的超前电流Iq1，而无功功率补偿装置SVG2补偿流过输电线杂散电容Cq2的超前电流Iq2。这样，能均匀流过输电线的电流I。由上述串联补偿装置SCG产生的对输电线的电感部分的补偿便能有效地发挥作用。如增加无功功率补偿装置的分割数则实现送电电流的更加均匀化。这样，能调整输电线的等效电抗，可以大幅度地提高长距离输电线的送电能力。

在因输电线的接地事故等引发过电流的场合，闭合并联地接于串联补偿装置SCG上的分流电路SW，使过电流流过分流电路SW。这样，输电线的电抗X＝ω(L1+L2+L3)恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对串联补偿装置的过电流，能提高系统的可靠性。

图44示出本发明的交流长距离输电系统的第18实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG为无功功率补偿装置，CAP为串联电容器，CVG为补偿电压发生装置，SW1、SW2为分流电路，CSI为电流形变换器，PD为功率检测器，CONT1为CVG的控制电路，CONT2为CSI的控制电路。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，当输电距离长时，对之不能忽略。杂散电容是分布参数，但为方便计作为Cq1、Cq2的集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1与L2两个来表示。杂散电容Cq1、Cq2上流过超前电流Iq，为补偿该超前电流设置无功功率补偿装置SVG。为补偿输电线的电感部分L1+L2设置串联电容器CAP与补偿电压发生装置CVG。

决定串联电容器CAP的容量使抵消输电线电感L1+L2的大部分。此外，补偿电压发生装置CVG调整输电线的等效电抗，发生补偿电压Vo使抑制电力摆动。在输电线的等效电抗补偿得为零的场合，正常状态下的补偿电压Vo如下式所示。其中C为串联电容器CAP的容量，I为输电线的电流，

  Vo＝-jI{ω(L1+L2)-1/(ωc)}

无功功率补偿装置SVG流过补偿电流Io，以抵消杂散电容器Cq1与Cq2上流过的超前电流Iq。这样送电侧电流与受电侧电流大致相等，上述串联电容器CAP和补偿电压发生装置CVG有效地发挥作用。

这样，能调整输电线的等效电抗，能大幅度地提高长距离输电线的输电能力。

在因输电线接地事故等引发过电流的场合，闭合串联电容器CAP的分流电路SW1和并联地接于补偿电压发生装置SCG的分流电路SW2，使过电流流过分流电路SW1和SW2。这样，输电线的电抗X＝ω(L1+L2)恢复原值，能防止过电流增大。此外能防止对串联电容器CAP和补偿电压发生装置CVG的过电流，提高系统的可靠性。

在由于接地事故的影响，输电线的电力发生变动的场合，用功率检测器PD检测输电线的有功功率P与无功功率Q的变动部分ΔP、ΔQ，控制补偿电压发生装置CVG的输出电压Vo。具体地说，根据有功功率变动部分ΔP控制与输电线电流Ir成正交的分量的补偿电压Voq，而根据无功功率变动部分ΔQ控制与输电线电流Ir同相(或反相)分量的补偿电压Vop，由此能迅速抑制电力摆动。在这种场合，使无功功率补偿装置SVG抵消流过杂散电容的超前电流Iq，也有助于上述补偿电压发生装置CVG的动作。

图45示出说明图44的系统动作的电压电流矢量图。

图45中，(a)与(b)示出没有无功功率补偿装置的输电线等效电路与电压电流矢量图。(c)与(d)示出加入无功功率补偿装置时输电线等效电路与电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧的电压，Vr为受电侧的电压，L为输电线的电感，C为串联电容器，I为送电侧的电流，Ir为受电侧的电流，Vo为补偿电压发生装置的输出电压，Iq为输电线杂散电容上的超前电流，Io为无功功率补偿装置发生的补偿电流，ω为电源角频率。

在图45(b)的矢量图中，在输电线的杂散电容Cq上流过超过电流Iq，因此受电侧的电流Ir与送电侧的电流I不同。当设定图45(a)那样的等效电路时，由输电线电感L产生的压降jωL·I大致与电流I成正交。

另一方面，为使送电电压Vs与受电电压Vr大致相一致，进行补偿，使由串联电容器C与补偿电压发生装置CVG抵消输电线电感L引起的压降。为此，作为补偿电压发生装置发生的补偿电压Vo必须输出：

Vo＝-jωL·I-Ir/(jωC)

这种场合，由于流过串联电容器C的电流是受电侧的电流Ir，因此不能有效地抵消输电线的电感部分。

其结果，补偿电压发生装置的输出电压Vo由于其相位90度滞后受电侧的电流Ir，因此必须由补偿电压装置供给(或再生)正常的有功功率。从而，补偿电压发生装置有必要成为能量供给源(或能量再生源)，装置体积大，价高。

在图45(d)的矢量图中，由无功功率补偿装置SVG供给补偿电流Io使抵消流过杂散电容的超前电流Iq。结果，送电侧的电流I与受电侧的电流Ir相等，能由串联电容器C有效地抵消输电线的电感部分L。结果从补偿电压发生装置CVG输出的补偿电压Vo变小，并且该电压矢量Vo变得与I＝Ir矢量成正交。因而，补偿电压装置CVG的容量可小一些，且CVG交换的有功功率在正常情况下为零，即使没有能量供给源(或能量再生源)也可以。

这样，提高了输电线的输电能力，且减轻补偿电压发生装置CVG的负担，能提供更经济的交流长距离输电系统。

图46示出本发明的交流长距离输电系统的第19实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG1、SVG2为无功功率补偿装置，CAP1、CAP2为串联电容器，CAG为补偿电压发生装置。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，当输电距离长时，对之不能忽略。杂散电容是分布参数，但这里作为集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1与L22个来表示。杂散电容Cq1、Cq2上有超前电流Iq1、Iq2，为补偿该超前电流设置无功功率补偿装置SVG1、SVG2。为补偿输电线的电感部分L1和L2，分开设置各自的串联电容器CAP1和CAP2。此外，为调整输电线全体的等效电抗，且抑制电力摆动，设置补偿电压发生装置CVG。

这里，首先，采用2个无功功率补偿装置SVG1、SVG2，将它们分开配置，因此，无功功率补偿装置SVG1补偿输电线杂散电容Cq1上的超前电流Iq1，而无功功率补偿装置SVG2补偿输电线杂散电容Cq2上的超前电流Iq2。

其次，紧跟各自的无功功率补偿装置SVAG1与SVG2之后，分开设置串联电容器CAP1与CAP2。结果，输电线电感L1上流过的电流与串联电容器CAP1流过的电流大致一致，而且输电线电感L2上流过的电流与串联电容器CAP2流过的电流大致一致。因此，串联电容器CAP1与CAP2能有效地补偿输电线的电感L1、L2，能大幅度减小补偿电压发生装置CVG的容量。

如增加无功功率补偿装置和串联电容器的分割数，则送电电流I更为均匀，能有效地调整输电线全体的等效电抗，大幅度地提高长距离输电线的输电能力成为可能。

图47示出本发明的交流长距离输电系统的第20实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG为无功功率补偿装置，CAP为串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，SW为分流电路，CSI为电流形变换器，PD为功率检测器，CONT1为CIG的控制电路，CONT2为CSI的控制电路。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，如输电距离长，对之就不能忽略。杂散电容是分布参数，但这里作为Cq1与Cq2的集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1与L22个来表示。杂散电容Cq1、Cq2上有超前电流Iq，为补偿该电流设置无功功率补偿装置SVG。此外，为补偿输电线电感部分L1+L2设置串联电容器CAP与补偿电流发生装置CIG。

决定串联电容器CAP的容量使抵消输电线的电感L1+L2的大部分。此外，补偿电流发生装置CIG并联地接于串联电容器CAP上，对该电容器CAP供给补偿电流Ic。串联电容器CAP的所加电压Vo由输电线流过的电流I与上述补偿电流Ic的和来决定。

通过调整该串联电容器CAP的所加电压Vo，调整输电线的等效电抗，抑制电力摆动。在使输电线的等效电抗为零的补偿场合，正常状态下的串联电容器CAP的所加电压Vo由下式所示。其中，C为串联电容器CAP的容量，I为流过输电线的电流，

Vo＝-jω(L1+L2)·I＝(I+Ic)/(jωC)

无功功率补偿装置SVG流过补偿电流Io，抵消在杂散电容Cq1与Cq2上流过的超前电流Iq。这样，送电侧的电流与受电侧的电流大致相等，使上述输电线上流过的电流I与串联电容器CAP上流过的电流大致一致，能减小补偿电流发生装置CIG的容量。

由此，能调整输电线的等效电抗，大幅度地提高长距离输电线的输电能力成为可能。

在由输电线接地事故等引发过电流的场合，闭合并联地接于串联电容器CAP的分流电路SW，使过电流流过分流电路SW。这样，输电线的电抗X＝ω(L1+L2)恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对串联电容器CAP和补偿电流发生装置CIG的过电流，提高系统的可靠性。

在由接地事故等影响使输电线的电力变动的场合，用功率检测器PD检测输电线的有功功率P与无功功率Q的变动部分ΔP、ΔQ，控制补偿电流发生装置CIG输出电流Ic。具体地说，根据有功功率变动部分ΔP控制与输电线的电流Ir同相分量(或反相分量)的补偿电流Ioq，并根据无功率变动部分ΔQ控制与输电线的电流Ir成正交分量的补偿电流Iop，由此，能迅速抑制电力摆动。这种场合，使无功功率补偿装置SVG抵消流过杂散电容的超前电流，也有助上述补偿电流发生装置CIG的动作。

图48示出说明图47的系统动作用的电压电流矢量图。

图48中，(a)与(b)示出没有无功功率补偿装置的输电线等效电路与电压电流矢量图。而(c)与(d)示出加入无功功率补偿装置时的输电线的等效电路与电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧的电压，Vr为受电侧的电压，L为输电线的电感，C为串联电容器，I为送电侧的电流，Ir为受电侧的电流，Ic为补偿电流发生装置的输出电流，Iq为输电线的杂散电容上的超前电流，Io为无功功率补偿装置发生的补偿电流，ω为电源角频率。

在图48(b)的矢量图中，由于输电线的杂散电容Cq流过超前电流Iq，因此受电侧的电流Ir与送电侧的电流I不同。设想如图48(a)那样的等效电路，由输电线的电感L产生的压降jωL·I与电流I大致成正交。

另一方面，为使送电电压Vs与受电电压Vr大致一致，由串联电容器C与补偿电流发生装置CIG进行补偿，使抵消由输电线的电感L产生的压降部分。为此，作为串联电容器的所加电压Vo必须输出：

Vo＝(Ir+Ic)/(jωC)＝-jωL·I

这时，由于流过串联电容器C的电流Ir是受电侧的电流，因此不能有效抵消输电线的电感部分L。

其结果，补偿电流发生装置的输出电流Ic为

    Ic＝ωC·ωL·I-Ir

假定取1/(ωC)＝ωL，则Ic＝I-Ir。这个电流与输电线的杂散电容Cq上流过的超前电流Iq一致，正常情况下有必要由补偿电流发生装置CIG供给这一电流。而且，这个补偿电流Ic对于串联电容器CAP的所加电压接近同相(或反相)，必须由补偿电流装置供给(或再生)正常的有功功率。因而，补偿电流发生装置必须成为能量供给源(或能量再生源)，装置的体积大，价高。

与此相对，在图48(d)的矢量图中，由无功功率补偿装置SVG供给补偿电流Io使抵消杂散电容上的超前电流Iq。结果，送电侧电流I与受电侧电流Ir相等，能由串联电容器C有效地抵消输电线的电感部分L。其结果补偿电流发生装置CIG输出的补偿电流Ic变小，且该电流矢量Ic与I＝Ir矢量同相(或反相)，成为对于串联电容器CAP的所加电压Vo成正交的分量，从而，补偿电流装置CIG的容量可以小一点，并且CIG交换的有功功率正常情况下为零，即使不具有能量供给源(或能量再生源)也可以。

由此，提高了输电线的输电能力，且减轻补偿电流发生装置CIG的负担，能提供更经济的交流长距离输电系统。

图49示出本发明的交流长距离输电系统的第21实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG为无功功率补偿装置，CAP为主串联电容器，CAPa为辅助串联电容器，CIG为补偿电流发生装置，SW、SWa为分流电路，CSI为电流形变换器，PD为功率检测器，CONT1为CIG的控制电路，CONT2为CSI的控制电路。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，当电距离长时，对之不能忽略。杂散电容是分布参数，但这里为方便计作为Cq1、Cq2的集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1、L22个来表示。杂散电容Cq1、Cq2上流过超前电流Iq，为补偿该超前电流设置无功功率补偿装置SVG。此外，为补偿输电线的电感部分L1+L2，设置主串联电容器CAP、辅助串联电容器CAPa以及补偿电流发生装置CIG。

决定主串联电容器CAP的容量使抵消输电线的电感L1+L2的大部分。补偿电流发生装置CIG并联地接于辅助串联电容器CAPa，对该电容器CAPa供给补偿电流Ic。辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo由流过输电线的电流I与上述补偿电流Ic的和来决定。

通过调整该辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo，调整输电线的等效电抗，抑制电力摆动。在补偿使输电线的等效电抗为零的场合，正常状态下的辅助串联电容器CAPa的所加电压Vo如下式所示。式中，设C为主串联电容器CAP的容量，Ca为辅助串联电容器CAPa的容量，I为流过输电线的电流，

    Vo＝-jI{ω(L1+L2)-1/(ωC)}＝(I+Ic)/(jωCa)

此外，无功功率补偿装置SVG流过的补偿电流Io，用以抵消流过杂散电容Cq1与Cq2的超前电流Iq。由此，送电侧的电流与受电侧的电流大致相等，上述流过输电线的电流I与主串联电容器CAP和辅助串联电容器CAPa上流过的电流大致一致，能减小补偿电流发生装置CIG的容量。

这样，能调整输电线的等效电抗，大幅度地提高长距离输电线的输电能力成为可能。

在由输电线接地事故等引发的过电流的场合，闭合并联于主串联电容器CAP上的分流电路SW与并联于辅助串联电容器上的分流电路SWa，使过电流流过该分流电路。这样，输电线的电抗X＝ω(L1+L2)恢复原值，能防止过电流增大。此外，能防止对主串联电容器CAP、辅助串联电容器CAPa以及补偿电流发生装置CIG的过电流，提高系统的可靠性。

在由接地事故等的影响，输电线的电力发生变动的场合，用功率检测器PD检测输电线的有功功率P与无功功率Q的变动部分ΔP、ΔQ，控制补偿电流发生装置CIG的输出电流Ic。具体地说，根据有功功率变动部分ΔP控制与输电线的电流Ir同相分量(或反相分量)的补偿电流Ioq，而根据无功功率变动部分ΔQ控制与输电线的电流Ir成正交的分量的补偿电流Iop，由此能迅速抑制电力摆动。在这种场合，使无功功率补偿装置SVG抵消杂散电容上流过的超前电流Iq也有助于上述补偿电流发生装置CIG的动作。

图50示出说明图49的系统动作的电压电流矢量图。

图中，Vs为送电侧电压，Vr为受电侧电压，L为输电线的电感，C为主串联电容器，Ca为辅助串联电容器，I为送电侧电流，Ir为受电侧电流，Ic为补偿电流发生装置的输出电流，Iq为输电线的杂散电容上的超前电流，Io为无功功率补偿装置发生的补偿电流，ω为电源角频率。

图50(b)的矢量图中，无功功率补偿装置SVG供给补偿电流Io使抵消杂散电容上的超前电流Iq。其结果，送电侧电流I与受电侧电流Ir相等，能由主串联电容器C和辅助串联电容器Ca有效地抵消输电线的电感部分L。结果从补偿电流发生装置CIG输出的补偿电流Ic变小，并且该电流矢量Ic与I＝Ir矢量同相(或反相)，相对于辅助串联电容器Ca的所加电压Vo成为正交的分量。因而，补偿电流装置CIG的容量可小一点，且CIG交换的有功功率正常时为零，即使不具有能量供给源(或能量再生源)也可以。

这样，能提高输电线的输电能力，且减轻补偿电流发生装置CIG的负担，能提供更经济的交流长距离输电系统。

图51示出本发明的交流长距离输电系统的第22实施例的结构图。

图中，G为发电所，SS为变电所，L1、L2为输电线的电感，Cq1、Cq2为输电线的杂散电容，SVG1、SVG2为无功功率补偿装置，CAP1、CAP2为主串联电容器，CAPa为辅助串联电容器，CIG为补偿电流发生装置。

输电线之间以及输电线与地之间存在杂散电容，当输电距离长时，对之不能忽略。输电线的杂散电容是分布参数，但这里作为Cq1、Cq2的集总参数来表示。此外，输电线的电感也分成L1、L22个来表示。杂散电容Cq1、Cq2上有超前电流Iq1、Iq2，为补偿该超前电流设置无功功率补偿装置SVG1、SVG2。此外，为补偿输电线的电感L1和L2分开设置各自的主串联电容器CAP1和CAP2。而且，为调整输电线全体的等效电抗且抑制电力摆动，设置辅助串联电容器Ca和补偿电流发生装置CIG。

这里，首先使用2个无功功率补偿装置SVG1、SVG2，将它们分开配置。因此，无功功率补偿装置SVG1补偿输电线杂散电容Cq1上的超前电流Iq1，而无功功率补偿装置SVG2补偿输电线杂散电容Cq2上的超前电流Iq2。

其次，将主串联电容器CAP1和CAP2分开设置在紧接各自的所述无功功率补偿装置SVG1和SVG2之后，结果使输电线的电感L1上的电流与主串联电容器CAP1上的电流大致相一致，而且输电线的电感L2上的电流与主串联电容器CAP2上的电流大致相一致。因此，主串联电容器CAP1与CAP2有效地补偿输电线的电感L1与L2，能大幅度减小辅助串联电容器CAPa和补偿电流发生装置CIG的容量。

如增加无功功率补偿装置和串联电容器的分割数，则输电电流I更为均匀，能有效调整输电线全部等效电抗，大幅度提高长距离输电线的输电能力成为可能。

图52为本发明第23实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路。I为流过系统输电线的3相电流。实际系统中，除电抗部分之外还存在电阻部分，但为便于说明予以省略。

图53为没有补偿电压发生装置时的等效电路。图54表示图53的等效电路的电压电流矢量图。

在没有补偿电压发生装置的场合，如图54所示，送电端电压Es与受电端电压Er发生相位差θ。由于发生这个送电端电压Es与受电端电压Er的压差，经过系统的电抗部分X，电流I流过输电线。

这时相对于输电线的电流I来说，电压差与jωXI的关系为Es-Er＝jωL1，相对于电流，相位导前90°。

图55示出有图52的补偿电压发生装置时的等效电路。图56为图55的系统的等效电路的电压电流矢量图。

通过由补偿电压发生装置输出与输电线上流过的电流I成正交的分量的补偿电压Vo，抵消输电线的电抗部分X的压降jωXI，因此相对于送电端的电压Es而言，受电端的电压Er变为Ern，相差θ变小。也就是等效的电抗变小，能增大可送电的有功功率。这时如果Vo＝-jωLI，则有可能使等效电抗X为零，能使Es与Er一致。

在零电抗送电中，即使电流I增加，Es与Er的相位差θ也不变动，成为抗电力摆动强的系统。

图56虽就正常的补偿电压加以说明，但由于在送电端、受电端的电力变动即使系统发生电力摆动的场合，通过由补偿电压发生装置A10控制补偿电压Vo，在受电端能供给与送电端的电压Es大致相等的电压，能抑制电力摆动。这时的动作如图57的矢量图所示。

图57示出送电端的电压Es的相位变动时的状态。

电压Es一有变动，如图57(1)流过输电线的电流I要变成I′。即，由于发生与Er同相的有功电流分量ΔIp，因此为抑制ΔIp在与原补偿电压Vo相反的方向上发生与电流I成正交的补偿电压ΔVoq。而无功电流分量ΔIq的增加部分的抑制，发生与电流I反相的补偿电压ΔVop。这个ΔVoq与ΔVop的和成为变动时的补偿电压Vo′。

然后，通过改变Vo为Vo′使满足Es-Er＝jωLI+Vo，如图57(2)所示保持系统的电流I与受电端电压Er为一定。

如图52实施例那样，通过补偿系统的电抗部分的压降，电抗X大致成为X＝0，可输电的有功功率P为

$P=\frac{\mathrm{Es}\·\mathrm{Er}}{X}\sin \mathrm{\θ}$ (与前述的 $P=\frac{\mathrm{Vs}\·\mathrm{Vr}}{X}\sin \mathrm{\θ}$ 同)

成为无限大。即不受电抗X制约的输电成为可能，能提高在已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

图58为本发明第23的实施例的具体结构图。

A1为发电所，A2为变电所，A3为系统输电线的电抗X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A21为系统电流检测器，A22为系统电压检测器。

补偿电压发生装置A10由GTO等自灭弧器件与反相并联于各器件上的二极管构成，接成3相桥式电路。同时，补偿电压发生装置A10经由电抗器与串联变压器相接，串联变压器的初级接到系统的每一相。

图59为补偿电压发生装置的补偿控制电路的结构图。

补偿电压发生装置的补偿控制电路A11在正常状态下为了输出与流过接于系统的初级输电线的电流I成正交的补偿电压Vo，而给定电压指令Vp，进行PWM控制。

即，如图60所示，以相对于系统电流I90°偏移的电压分量作为电压指令Vp，驱动补偿电压发生装置A10。如进行相对于补偿电压指令Vp的三角波比较PWM控制，则补偿电压发生装置A10输出与图61所示的载波信号与补偿电压指令Vp相对的输出电压Vo。这样，由补偿电压发生装置A10输出因电抗造成压降部分的电压。

通过补偿系统的电抗部分的压降，电抗X变成大致X＝0，可输电的有功功率P

$P=\frac{\mathrm{Es}\·\mathrm{Er}}{X}\sin \mathrm{\θ}$

成为无限大。即是说不受电抗X制约的输电成可能，能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，进行控制如下。

利用系统电流检测器A21的输出与系统电压检测器A22的输出，求出有功功率Pp和无功功率Pq。当电力摆动时，有功功率Pp和无功功率Pq就改变，因此提取它们的变化部分ΔP和ΔQ。

然后，根据有功功率的变化部分ΔP，调整与流过输电线的电流I成正交的补偿电压Voq，并根据无功功率的变化部分ΔQ调整与电流同相或反相分量的补偿电压Vop。

将这一补偿电压Voq、Vop对各自的补偿电压指令Vp、Vq进行相加，来抑制电力摆动。

下面说明本发明的第24实施例。

图62为本发明的第24实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A12为与系统串联连接的电容器。I为流过系统输电线的3相电流。实际系统中除电抗以外还存在电阻，但为方便说明予以省略。

图63为正常地补偿系统电抗部分的场合的矢量图。

送电端的电压Es与受电端的电压Er发生相位差θ。由于发生这一送电端的电压Es与受电端的电压Er的电压差。经过系统的电抗部分X，电流I流过输电线。这时相对于输电线的电流I来说，电压差与jωXI的关系成为Es-Er＝jωLI，相位相对于电流导前90°。

与此相对，由于串联连接的电容器A12，与系统的电抗分量A3反相的电压如下式那样发生：

$\mathrm{Vc}=j\frac{1}{\mathrm{\ωC}}$

由于这一电压，因此能抑制系统的电抗部分A3的压降jωXI。

通过由补偿电压发生装置输出作为相对输电线上流过的电流I成正交的分量的补偿电压Vo，抵消输电线的电抗部分X的压降jωXI，因此相对于送电端的电压Es，受电端的电压Er变为Ern，相差变小，电压幅度变大。也即等效的电抗变小，能增大可输电的有功功率。这时补偿电压Vo假设为

$\mathrm{Vo}=-(\mathrm{j\ωLI}-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}})$

则使等效电抗X为零成为可能，能使Es与Er一致。

在发生送电端A1的送电电力变动或受电端A2的负载电力变动的场合，通过进行补偿电压发生装置A10输出的补偿电压的控制，能抑制系统的电力摆动。图64示出送电端电压变动的场合的矢量图。

如图64所示在由送电端的电压Es变动引起与受电端的电压Er的相角变大时，根据Es-Er值，通过控制补偿电压发生装置A10的输出电压Vo，能保持系统的电流I和受电端电压Er为一定。即是说，即使送电端的电压变动也能抑制系统的电力摆动。

而且，在正常情况下由串联电容器A12与补偿电压发生装置A10补偿系统的电抗部分的压降，因此比只用补偿电压发生装置A10补偿系统的电抗部分的压降的第23实施例的补偿电压发生装置A10，更能减小补偿电压发生装置A10的容量。

图65为本发明第24实施例的交流输电(配电)系统的具体结构图。

A1为发电所，A2为变电所，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A12为电容器，A21为系统电流检测器，A22为系统电压检测器。

补偿电压发生装置A10由GTO等自灭弧器件与反相并联地接于各器件的二极管构成，接成3相桥式电路。补偿电压发生装置A10经由电抗器接到串联变压器，串联变压器初级接于系统的每一相。

补偿电压发生装置的补偿控制电路的构成与第23实施例所示的图59相同，但由于系统中串联连接电容器A12而略有不同，正常情况下进行工作使补偿电容器A12未完全补偿的部分。

补偿电压发生装置的补偿控制电路A11，在正常状态中，为输出与流过接于系统的初级侧的输电线的电流I成正交的补偿电压Vo，给定电压指令Vp，进行PWM控制。这时，由电容器A12发生与系统电抗部分反相的电压，因此，取补偿电压Vo。

$\mathrm{Vo}=-(\mathrm{j\ωLI}-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}})$

即，以相对系统电流90度偏移的电压分量作为电压指令Vp，驱动补偿电压发生装置A10。如进行相对于补偿电压指令Vp的三角波比较PWM控制，则补偿电压发生装置A10输出与图66所示的载波信号与补偿电压指令Vp相对的输出电压Vo。这样，由电容器A12发生的电压与补偿电压发生装置A10发生的电压的和，补偿由电抗引起压降部分的电压。

通过补偿系统电抗部分的压降，电抗X大致成为X＝0，可输电的有功功率P

$P=\frac{\mathrm{Es}\·\mathrm{Er}}{X}\sin \mathrm{\θ}$

成为无限大。即不受电抗X制约的输电线成为可能，能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

另一方面，在输电线发生电力摆动的场合，进行如下控制。

利用系统电流检测器A21与系统电压检测器A22的输出，求出有功功率Pp和无功功率Pq。有电力摆动时，有功功率Pp和无功功率Pq发生变化，因此提取它们的变化部分ΔP和ΔQ。

然后，根据有功功率的变化部分ΔP调整与输电线上流过的电流I成正交的补偿电压Voq，根据无功功率的变化部分ΔQ调整与电流I同相或反相分量的补偿电压Vop。

将该补偿电压Voq、Vop对各自的补偿电压指令Vp、Vq进行相加，抑制电力摆动。

图67为本发明的第24实施例的交流输电(配电)系统的另一变形例。

这里，只说明与图65所示的交流输电系统的不同之处，对相同元件说明从略。

与图65所示的交流输电系统的不同之处在于，通过变压器连接电容器A12，代替将电容器A12直接接到系统中。

通过变压器连接电容器A12也与图65所示的交流输电系统一样，能由电容器A12发生的电压和补偿电压发生装置A10发生的电压之和补偿正常情况下由系统的电抗部分引起的压降部分的电压。不受电抗X制约的输电成为可能，能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

此外，在输电线发生电力摆动的场合，能通过根据有功功率的变化部分ΔP调整与输电线上电流I成正交的补偿电压Voq，并根据无功功率的变化部分ΔQ调整与电流I同相或反相分量的补偿电压Vop，抑制电力摆动。

这样，在第24实施例中，通过在系统连接串联电容器A12能补偿系统电抗部分X的压降。能由补偿电压发生装置A10抑制送电端、受电端的电务变动引起的电力摆动。而且通过与串联电容器A12一起补偿系统的压降，因此可用容量小的补偿电压发生装置提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

下面说明本发明第25实施例。

图68为本发明的第25实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A13为接于系统中的串联连接的多个电容器中能短路各个电容器两端的开关。I为系统输电线流过的3相电流。实际系统中除电抗部分之外还存在电阻部分，但为便于说明而省略。

在送电端的电压Es与受电端的电压Er间发生相位差θ。由于发生这一送电端电压Es与受电端电压Er的电压差，故经过系统的电抗部分X电流I流过输电线。这时，相对于输电线的电流I，电压差与jωXI的关系为Es-Er＝jωLI，相对于电流相位导前90°。

与此相对，由串联地接于系统中的多个电容器A13按下式产生与系统的电抗部分A3反相的电压。这里取多个电容器A13的总容量为C，

$\mathrm{Vc}=j\frac{1}{\mathrm{\ωC}}$

由于该电压，因此能抑制系统的电抗部分A3的压降jωXI。

而且，通过由补偿电压发生装置输出作为与输电线上电流I成正交的分量的补偿电压Vo，抵消输电线的电抗部分X的压降jωXI，因此相对于送电端的电压Es，受电端的电压Er成为Ern，相位差θ变小，电压的幅值变大。即等效的电抗变小，能增加可输电的有功功率。这时补偿电压Vo取作

$\mathrm{Vo}=-(\mathrm{j\ωLI}-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}})$

则使等效电抗X为零成为可能，能使Es与Er一致。

在发生送电端A1的输电电力变动或受电端A2的负载电力变动的场合，通过进行补偿电压发生装置A10输出的补偿电压的控制，能抑制系统的电力摆动。

例如，由于送电端电压Es的变动，与受电端电压Er的相位角变大时，则根据Es-Er的值，通过控制补偿电压发生装置A10的输电压Vo，能保持系统的电流I和受电端电压Er一定。即是说，即使送电端的电压变动也能抑制系统的电力变动。

此外，在发生送电端A1的送电电力变动或受电端A2的负载电力变动的场合，也可通过短路多个电容器A13中的任一个的两端使电容器的容量改变，抑制电力摆动。

这样，通过在系统中串联连接能分段地改变容量的电容器A13，能分段地补偿系统电抗部分A3的压降。而且正常时补偿电压发生装置A10与电容器A13一起补偿系统的压降，因此能使补偿电压发生装置A10的容量减小，由此补偿电压发生装置A10能抑制送电端、受电端的电压变动，因此能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

图69为本发明第25实施例的交流输电(配电)系统的另一变形例。这里只说明与图68所示交流输电系统的不同之处，对相同元件省略其说明。

图69所示的交流输电系统是将图68所示的交流输电系统的电容器A13的两端短路开关具体地为互相反相并联连接的晶闸管开关的例子。

这样的结构也与图68所示的交流输电系统一样，通过在系统中串联连接能分段变更容量的电容器A13，能分段地补偿系统的电抗部分A3的压降。而且正常时补偿电压发生装置A10与电容器A13一起补偿系统的压降，因此能使补偿电压发生装置A10的容量变小，由于补偿电压发生装置A10能抑制送电端、受电端的电压变动，因此能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

下面说明本发明第26实施例。

图70为本发明第26实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X～Xn，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A14为串联地接于系统的多个电容器分开配置于系统的多个地方。I为系统输电线上流过的3相电流。

在图70的第26实施例的交流输电系统中，与图62所示第23实施例的交流输电系统的不同之处在于电容器A14分开配置于多个地方。除此之外与第23实施例的交流输电系统相同，因此省略其说明。

这样，通过将电容器A14分开配置于系统的几个地方，能细致地补偿系统电抗部分的压降，能均匀系统的电压分布，能进一步提高交流输电(配电)系统的输电(配电)能力。

下面说明本发明第27实施例。

图71为本发明第27实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A12为串联地接于系统中的电容器，A15为分流上述串联地接于系统中的电容器的开关。

在由系统接地事故等引发过电流的场合，闭合分流电容器A12的开关A15，使过电流流过开关A15。这样，系统的电抗部分恢复原来的值X，能防止过电流增大。此外，能防止对串联电容器的过电流，提高系统的可靠性。

关于其余的动作，由于与第24实施例相同故说明从略。

图72为本发明的第27实施例的交流输电(配电)系统的另一变形例。这里只说明与图71所示的交流输电系统的不同点，省略相同元件的说明。

图72所示的交流输电系统，是将短路图71所示的交流输电系统的电容器A12两端的开关具体为互相并联反接的晶闸管开关A15b的例子。

这样的构成也与图71所示的交流输电系统一样，在由系统的接地事故等引发过电流的场合，闭合分流电容器A12的开关A15b，使过电流流过开关A15b。这样，系统的电抗部分恢复原值X，能防止过电流增大。此外，能防止对串联电容器的过电流，提高系统的可靠性。

下面说明本发明第28实施例。

图73为本发明第28实施例的交流输电系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A10为补偿电压发生装置，A11为补偿电压发生装置的补偿控制电路，A12为串联地接于系统的电容器，A15b为分流所述串联地接于系统的电容器用的晶闸管开关，A16为分流所述补偿电压发生装置用的电路。

在由系统的接地事故等引发过电流的场合，闭合分流电容器A12的开关A15b，而且由分流电路A16短路补偿电压发生装置A10的输出端，使过电流流过开关A15b与分流电路A16。这样，系统的电抗恢复原值X，能防止过电流增大。此外能防止对串联电容器A12与补偿电压发生装置A10的过电流，提高系统的可靠性。

关于其余的动作，由于与第24实施例相同故这里说明从略。

下面说明本发明第29实施例。

图74为本发明第29实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A17为接于系统的电容器，A18为并联接于所述电容器A17的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路，Iu为系统输电线上流过的U相的电流。实际系统中除电抗部分之外还存在电阻部分，但为便于说明而省略。

补偿电流发生装置A18由GTO等自灭弧器件与反相并联于该器件上的二极管构成，接成3相桥式电路。补偿电压发生装置A18经由电抗器接到串联变压器，串联变压器的初级每相与电容器A47并联连接。

图75为补偿电流发生装置的补偿控制电路的结构图，用图76、图77的矢量图说明其动作。

图76为正常地补偿系统电抗部分的场合的矢量图。送电端电压Es与受电端电压Er发生相位差θ。由于发生该送电端电压Es与受电端电压Er的电压差，经过系统的电抗部分X电流Iu流过输电线。这时相对于送电线的电流Iu，电压差与jωXIu的关系成为Es-Er＝jωLIu，相对于电流相位导前90°。

与此相对，通过由补偿电流控制电路A19控制串联连接的电容器A17和并联于电容器A17的补偿电流发生装置A18的输出端电流，补偿正常时由电抗部分引起压降jωL·Iu。该电容器A17上发生的电压Ec与电抗成反相。假设补偿电流发生装置A18输出的电流为iu，则电容器A17发生的电压Ec为

$\mathrm{Ec}=-j\frac{(\mathrm{Iu}+\mathrm{iu})}{\mathrm{\ωC}}$

因此，正常时电容器A17上发生的电压Ec与因电抗引起压降jωL·Iu的差成为送电端与受电端的电压差，能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

在送电端、受电端发生电力变动的场合也通过控制补偿电流发生装置A18的输出电流，能抑制变动。图77示出送电端电压Es变动时的矢量图。在送电端电压从Es变动到Es′时，根据Es′-Er的值，通过控制补偿电流发生装置A18的输出电流iu的幅值与相位，能保持系统的电流Iu和受电端电压Er一定。也就是说，即使送电端电压变动也能抑制系统的电力变动。

这样，通过串联地接于系统中的电容器A17和并联地接于电容器A17的补偿电流发生装置A18补偿系统的压降，而且能抑制送电端、受电端的电压变动，因此能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

下面说明本发明第30实施例。

图78为本发明第30实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A12为串联地接于系统中的第1电容器，A17为接于系统中的第2电容器，A18为并联于第2电容器A17的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路，Iu为系统输电线上的U相电流。实际系统中，除电抗部分之外还存在电阻部分，但为方便说明而省略。

送电端电压Es与受电端电压Er发生相位差θ。由于该送电端电压Es与受电端电压Er的电压差，经过系统的电抗部分X，电流I流过输电线。这时相对于输电线的电流I，电压差与jωXIu的关系成为Es-Er＝jωLIu，相对于电流相位导前90°。

与此相对，通过补偿电流控制电路A19控制串联连接的第1电容器A12和并联连接于第2电容器A17的补偿电流发生装置A18的输出端的电流，补偿正常时电抗X部分引起的压降jωL·Iu。

由串联连接的第1电容器A12发生的电压，如假设电容器A12的容量为C1，则与系统电抗部分A3反相的电压按下式发生：

$\mathrm{Vc}=-j\frac{1}{\mathrm{\ωC}1}$

由于这一电压，因此能抑制系统的电抗部分A3的压降jωXIu。

而且，设补偿电流发生装置A18输出的电流为iu，第2电容器A17的容量为C2，则第2电容器A17上发生的电压Ec为

$\mathrm{Ec}=-j\frac{(\mathrm{Iu}+\mathrm{iu})}{\mathrm{\ωC}}$

因此，正常时第1和第2电容器上发生的电压与因电抗发生的压降jωL·Iu的差，成为送电端与受电端的电压差，能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

在送电端、受电端发生电力变动的场合，也能通过控制补偿电流发生装置A18的输出电流来抑制变动。送电端电压从Es变到Es′时，根据Es′-Er的值，通过控制补偿电流发生装置A18的输出电流iu的幅值和相位，能保持系统的电流Iu和受电端电压Er一定。也就是说，即使送电端的电压变动也能抑制系统的电力变动。

由于正常时由串联电容器A12与补偿电流发生装置A18补偿系统的电抗部分的压降，因此能使补偿电流发生装置A18的容量小一点。

这样，由串联地接于系统中的第1电容器A12、第2电容器A17以及并联于所述第2电容器上的补偿电流发生装置A18补偿系统的压降。这时，由于用第1电容器A12、第2电容器A17以及补偿电流发生装置A18一起补偿，因此，补偿电流发生装置A18可以小一点。而且由于能抑制送电端、受电端的电压变动，因此能提高已有的交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

下面说明本发明的第31实施例。

图79为本发明第31实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗成分X，A13为串联地接于系统中的第1电容器，通过并联连接的开关A15能分段的改变电容器的容量。A17为接于系统中的第2电容器，A18为并联于第2电容器A17的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路。实际系统中，除电抗部分之外还存在电阻部分，但为便于说明而省略。

这里只说明与第30实施例的不同之外，相同部分的说明从略。

与第30实施例的不同之处在于，系统中串联连接的第1电容器由多个电容器构成，各电容器的两端接有开关A15，通过操作开关A15能分段地改变第1电容器的容量。

这样，通过短路第1电容器任一个的两端使电容器的容量分段地改变，能抑制系统的电抗部分的压降和电力摆动。

下面说明本发明的第32实施例。

图80为本发明第32实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A14为串接地接于系统中的多个第1电容器，分开配置于系统的多个地方。A17为接于系统中的第2电容器，A18为并联于所述第2电容器的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路。实际系统中除了电抗部分之外还存在电阻部分，但为便于说明而省略。

图80的第32实施例的交流输电(配电)系统中，与图78所示的第30实施例的交流输电系统的不同之点在于电容器14被分开配置于几个地方。此外与第30实施例的交流输电系统相同，因此说明从略。

这样，通过分开配置电容器A14于系统的几个地方，能细致地补偿系统的电抗部分的压降，能均匀系统的电压分布，进一步提高交流输电(配电)系统中的输电(配电)能力。

下面说明本发明的第33实施例。

图81为本发明第33实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A12为系统中串联连接的第1电容器，A15为分流系统中串联连接电容器的开关，A17为接于系统中的第2电容器，A18为并联于第2电容器A17的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路。实际系统中除电抗部分之外还存在电阻等，但为便于说明而省略。

在因系统的接地事故等引发过电流的场合，闭合分流电容器A12用的开关A15，使过电流流过开关A15。这样，系统的电抗部分恢复原值X，能防止过电流增大。此外能防止对串联电容器的过电流，提高系统的可靠性。

关于其它的动作，由于与第29实施例相同，故这里说明从略。

下面说明本发明的第34实施例。

图82为本发明第34实施例的交流输电(配电)系统的结构图。

图中，A1为发电所(送电端)，A2为变电所(受电端)，A3为系统输电线的电抗部分X，A12为系统中串联连接的第1电容器，A15为分流串联连接于系统中的电容器的晶闸管开关，A16b为分流补偿电流发生装置的分流电路，A17为接于系统中的第2电容器，A18为并联于第2电容器A17的补偿电流发生装置，A19为补偿电流发生装置的补偿控制电路。实际系统中，除电抗部分之外还存在电阻等，但为便于说明而省略。

在由系统的接地事故等引发过电流的场合，闭合为分流电容器A12的开关A1 5b，进而由分流电路A16使补偿电流发生装置A18的输出端短路，使过电流流过开关A15b和分流电路A16。这样，系统的电抗部分恢复原值X，能防止过电流增大。此外能防止对补偿电流发生装置A18的过电流，提高系统的可靠性。

关于其它的动作，由于与第29实施例相同，故这里说明从略。

如上所述，本发明的交流输电系统中，通过多个变电所的长距离输电成为可能，也能处理来自各该变电所的负载，能解决在直流输电中成为困难的与多个系统之间的连接问题。此外，能运用已有的输电线格外提高各输电线的输电能力。而且，即使对于电力摆动也能迅速抑制，能提供经济的且可靠性高的交流输电系统。

依照本发明，为了在长距离交流输电线或交流配电线中的系统电感部分的补偿，通过在系统中连接补偿电压电路或补偿电流电路、电容器，能提供提高输电线或配电线的输电能力的交流输电系统。

显然，按照上述技术，本发明的各种附加修改和变形是可能的。因此应理解为在所附权利要求书范围内，而不是在这里特定描述的实施例范围内，实施本发明。

Claims (12)

1.一种交流输电系统，通过多个变电所输电，其特征在于，

具备在所述交流输电系统中设置至少一个以上为调整所述多个变电所间的输电线的等效电抗、抑制电力摆动而产生补偿电压的串联补偿装置，

其中，所述串联补偿装置由下述部分构成：供给电源的直流电源；从所述直流电源生成三相交流电的电压型变换器；使由所述电压型变换器生成的三相交流电流入到所述输电线的串联变压器。

2.如权利要求1所述的交流输电系统，其特征在于，

所述串联补偿装置包括并要调整邻接的输电线的电抗。

3.一种交流输电系统，通过多个变电所输电，其特征在于，

具备产生补偿电压的串联补偿装置，所述补偿电压使连接输电路经上述所有各变电所之间的输电线的等效电抗大致为零，

其中，所述串联补偿装置由下述部分构成：供给电源的直流电源；从所述直流电源生成三相交流电的电压型变换器；使由所述电压型变换器生成的三相交流电流入到所述输电线的串联变压器。

4.一种交流输电系统，通过多个变电所输电，其特征在于，

具备在连接所述变所之间的输电线中选择输电线的百分比电抗％XI大的值、使产生补偿电压的串联补偿装置，所述补偿电压使该输电线的等效的电抗变小，

其中，所述串联补偿装置由下述部分构成：供给电源的直流电源；从该直流电源生成三相交流电的电压型变换器；使由所述电压型变换器生成的三相交流电流入到所述输电线的串联变压器。

5.一种交流输电系统，通过多个变电所输电，其特征在于，

具备在连接所述变电所之间的输电线中选择输电线的电抗X与流过该输电线的电力潮流量P的乘积为大的值、使产生补偿电压的串联补偿装置，所述补偿电压使该输电线的等效电抗变小，

其中，所述串联补偿装置由下述部分构成：供给电源的直流电源；从该直流电源生成三相交流电的电压型变换器；使由所述电压型变换器生成的三相交流电流入到所述输电线的串联变压器。

6.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置具备检测所述输电线的有功功率和无功功率的变动分量的装置，根据该有功功率变动分量调整与流过输电线的电流正交的成分的补偿电压，而根据该无功功率变动分量调整与流过输电线的电流同相成分的补偿电压，由此使抑制电力系统的电力摆动。

7.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置具备检测输电线的电力潮流量，根据该电力潮流量调整输电线的等效电抗的装置。

8.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置具备有由输电线的接地事故引发过电流的场合使该过电流分流的分流电路。

9.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置由串联变压器和接在该变压器次级侧的电压形自激式变换器构成。

10.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置由串联电容器和串联地接于该串联电容器的补偿电压发生装置构成。

11.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置由串联电容器和并联地接于该串联电容器的补偿电流发生装置构成。

12.如权利要求1、3-5中任一项所述的交流输电系统，其特征在于所述串联补偿装置由主串联电容器、串联地接于该主串联电容器的辅助串联电容器以及并联地接于该辅助串联电容器的补偿电流发生装置构成。

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