CN1742417A - 用于控制输电线中功率潮流的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制三相交流输电线(L2、La、Lb、Lc)中功率潮流的装置(2)，对于输电线的每一相(a、b、c)，该装置都具有带有初级绕组(121c)和次级绕组(122c)的变压器(12a、12b、12c)。次级绕组串联连接在输电线的对应相中。取决于输电线中其它两相之间电压的可控部分的电压被施加到变压器的初级绕组上。

Description

用于控制输电线中功率潮流的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于控制三相输电线中功率潮流的装置和方法。更准确地说，本发明涉及一种电力控制装置和方法，其中，对于输电线的每一相，都有附加电压串联施加到输电线上。该附加电压是根据输电线其它两相之间电压的可控部分来产生的。本发明还涉及使用这种装置来控制并联输电线之间传输的电力的分配，以及用于衰减通过输电线互连的两个电网之间有功功率中的振荡。

背景技术

本文中的输电线指三相交流线，它们将两个电力网相互连接在一起，并在电网间传输有功功率。

用于静态以及动态地控制这种输电线中功率潮流的各种不同的装置都是公知的。控制的目的可以是静态地分配电力线或电网之间的电力，也可以是衰减输电线中的功率振荡。

一个这种公知的装置是所谓的移相变压器(PST)。对于输电线中的每一相，该装置包括串联变压器，连接在相导体中的次级绕组，还包括并联变压器(shunt transformer)，连接在其它两个相导体之间的初级绕组。并联变压器的次级绕组具有带载抽头切换开关，由此可变的次级电压被施加到串联变压器的初级绕组。通过这种连接关系，跨串联变压器产生的附加电压得到了相对于相导体的相电压移动了90°的相位，该附加电压因此是矢量地附加到相导体的电压上的串联电压。通过经由带载抽头切换开关改变附加电压的幅值，影响输电线中的功率潮流。

接下来将进一步描述这种移相变压器。

作为使用带载抽头切换开关的替换方式，并联变压器的次级电压可以被施加到变换器设备上，为此目的适用于对次级电压的幅值进行电子控制，例如通过相角控制。

带载抽头切换开关构成了需要维护的机械部件，并易受磨损。此外，用来改变附加电压的幅值所用的时间是相对较慢的，大约有好几秒。

附加电压幅值的电子控制可以进行得更快，但是，由于其工作原理的原因，会给输电线带入谐波。

另一个这种公知的装置是所谓的通用功率潮流控制器(UPFC)。三相变压器以并联连接方式连接到输电线，变压器的次级电压被施加到脉宽调制、自整流电压源变换器型的第一三相变换器上。同样类型的第二变换器经由带有电容器的直流电压中间链路连接到第一变换器，并且第二变换器经由它的交流端连接到与输电线相连的串联变压器。如众所周知的，第二变换器的输出电压允许自行相对于幅值和相角进行控制，并且这样可以用来对有功以及无功功率进行较快且连续的控制。

但是，电力电子设备的数量是相对很广的且很复杂的，因此这种类型的控制器缺乏吸引力。此外，这类变换器表现出对短路电流的敏感性，并且倾向于施加与输电线的基波频率有联系的谐波以及与脉宽调制的载波频率有联系的谐波。

发明内容

本发明的目的是提供一种在前言中已描述过的那种装置和方法，其与现有技术相比，构成了相对于上面提到的缺点的改进。

根据在独立权利要求1的特征部分的特征并根据如独立权利要求11所要求的方法实现了根据本发明的该目的。在从属权利要求中描述了优选的实施例。

根据本发明，通过在输电线的第一相上设置变压器实现了该目的，其中该变压器的次级绕组与输电线的第一相串联连接，初级绕组与包括可变电抗阻抗装置的闭合电路连接，通过包含处理器的控制器可有选择性地改变该可变电抗阻抗装置的电抗。在本发明更有利的方面，初级绕组的第一末端接地，初级绕组的第二末端连接到具有串联电路的输电线的第二相，该串联电路包含无功阻抗元件，用于接收取决于第二相输电线电压的电压。

在本发明又一个有利的方面，初级绕组的第一末端连接到具有第一串联电路的输电线的第二相，该第一串联电路包含第一无功阻抗元件，初级绕组的第二末端连接到具有第二串联电路的输电线的第三相，该第二串联电路包含第二无功阻抗元件，用于接收取决于第二相输电线电压的电压。在本发明这个方面的一个实施例中，第一和第二无功阻抗元件包括固定电抗。在本发明这个方面的第二实施例中，闭合电路的可变电抗阻抗装置包括第一可变电抗阻抗元件和第二可变电抗阻抗元件。

根据本发明有利的实施例，通过对于输电线的每一相，将具有第一和第二端子以及连接点的串联电路耦合到对应相，而实现了该目的，该串联电路包括第一无功阻抗元件，有利的是，其具有连接在第一端子和连接点之间的固定电抗，该串联电路还包括第二无功阻抗元件，其具有连接在连接点和第二端子之间的可控电抗，从而，所述端子之一耦合到输电线的对应相，另一个端子耦合到在其它两个串联电路中每一个的端子上，使得对于所有的相，第一或第二端子耦合到输电线，根据在其它两个串联电路的连接点之间的电压形成附加电压，并且通过改变第二阻抗元件的电抗来执行功率潮流的控制。

在本发明又一个有利的方面，第二阻抗元件包括一个感性和一个容性电抗元件的串联电路，相对于彼此这样确定它们的大小，以使得可以改变附加电压的相位，使其超前和滞后于对应相中输电线电压的相位，从而使得可以既沿增加方向又沿减小方向影响输电线中的有功功率潮流。

在本发明另一个有利的方面，第一阻抗元件包括第一固定电感器，第二阻抗元件包括具有磁芯、用于交流电流的主绕组和用于直流电流的控制绕组的正交磁化电感器，并且通过控制与主绕组有联系的磁通量而改变第二阻抗元件的电抗，上述控制是通过根据提供给控制绕组的直流电流而进行的磁通量的正交磁化来实现的。

在本发明再一个有利的方面，第一无功阻抗元件包括第一固定电感器，第二阻抗元件包括配备有多个相互串联连接的固定第二电感器的电感器，这些固定第二电感器中的每一个都与可控短路装置并联连接，通过分别地激活和去激活短路装置来改变第二阻抗元件的电抗。

在本发明又一个有利的方面，第二阻抗元件包括电感器和电容器，电容器配备有多个相互串联连接的固定电容器，固定电容器中的每一个都与和电感器串联的可控短路装置并联连接，通过分别地激活和去激活短路装置来改变第二阻抗元件的电抗。

当在容性电抗单元中设置与电子管串联的感性电抗单元时，容性单元能够被升压，通过这种技术，能够在规定的范围内连续地改变电抗。这种技术从可控硅控制串联电容器(TCSC)中是众所周知的，并利用该能力使电容器表现出更大的欧姆值。

在本发明且可适用于上述实施例中的任一个的再一个实施例中，该装置包括控制单元，该控制单元包括计算机。加载在计算机内的计算机程序检测输电线中每一相的电压，并控制每个串联电路的开关装置和升压功能。

从接下来的描述和所附的权利要求中将使本发明其它更有利的方面更清楚。

由于具有根据本发明的装置，特别实现了接下来的优点。

输电线中已经存在的并联电感器可被用作装置中的部件。

不需要机械上可动的部件，也不需要任何具有连续控制的变换器设备。

该装置不会施加任何谐波给输电线。

当功率潮流控制不是很重要时，该装置也可被用作并联电感器以吸收无功功率。

附图说明

通过参考附图对实施例的描述将更详细地描述本发明，其中：

图1A是根据现有技术的移相变压器中一相的连接关系图，

图1B是根据图1A的移相变压器中电压的矢量图，

图2是根据本发明的装置实施例中一相的连接关系图，

图3A是根据本发明的装置实施例中三相的连接关系图，

图3B是根据图3A的本发明实施例中电压的矢量图，

图4A是根据本发明的装置另一个实施例中三相的连接关系图，

图4B是根据图4A的本发明实施例中电压的三个矢量的图，

图5是用于说明根据本发明的装置的使用的本发明实施例的简化连接关系图，

图6是包括多个容性和感性电抗阻抗单元的根据本发明的装置又一个实施例的简化连接关系图，

图7是示出了不用采取控制的最大额定值区域的有功功率P对无功功率Q的图，

图8是示出了最大和最小功率极限的有功功率P对无功功率Q的图，在该功率极限以外控制装置起作用，和

图9是示出了最大和最小相角差的相角差对功率P的图，在该范围以外控制装置起作用。

具体实施方式

接下来的描述涉及方法、装置以及该装置的使用。

在整个描述中，相同的附图标记被用在各个图中，用于装置各部分以及用于出现在属于同一种类的装置中的数量。

图1A示出了第一电网NW1，其经由具有相导体La、Lb和Lc的三相输电线连接到第二电网NW2。三相被分别表示成a、b和c。

现有技术中的移相变压器(PST)1连接到在两个节点N1和N2之间的输电线。在节点N1处输电线的电压被表示成矢量 V1，矢量的分量包括节点的相电压Va、Vb和Vc。类似地，节点2处的电压被表示成V2。

为了简明起见，图中仅示出了属于c相的变压器部分。移相变压器包括并联变压器11，其初级绕组111连接在输电线中的相导体La和Lb之间。并联变压器11的次级绕组112配备有带载的抽头切换开关113，在图中仅进行了粗略的表示。串联变压器12c具有连接在相导体Lc上的次级绕组122c，其初级绕组121c在并联变压器的带载抽头切换开关的端子和次级绕组的末端之间连接到并联变压器的次级绕组上。通过这种连接关系，跨串联变压器产生的附加电压VSc得到了相对于相电压Vc移动了90°的相位。带载抽头切换开关的位置可以根据控制信号(图中未示出)和施加到串联变压器初级绕组的电压来进行改变，因此，附加电压VSc的幅值取决于a相和b相之间电压的可控部分。尽管图中没有示出，但当然应该理解的是，与串联变压器12c相同类型的串联变压器被连接到输电线中其它两相的每一个上，并且用类似的方式向其施加电压。

图1B用矢量形式示出了节点电压 V1、 V2和 VS之间的关系，这样其中电压 VS具有分量VSa、VSb和VSc，因此其中VSa和VSb表示跨串联变压器(未示出)产生的附加电压。这样，移相变压器实现了节点1和2中电压之间的相移，该相移在图1B中被表示为Φ。如众所周知的，除通过节点电压和节点之间输电线的阻抗以外，还通过因子sinΦ来确定节点之间有功功率P的潮流，这样可以通过改变带载抽头切换开关的位置来影响有功功率P的潮流。

图2示出了根据本发明的装置的实施例。以与根据图1A所示公知装置相同的方式，为了简明的目的，图2仅示出了属于c相的装置部分。与参考图1A描述的公知装置相比，具有带载抽头切换开关的并联变压器已被其它部件取代了，下面将更详细地对其进行描述。

由无功阻抗元件形成的串联电路包括具有采用固定电感器21a形式的固定电抗的第一无功阻抗元件和具有采用串联连接的可控电感器22a和电容器23a形式的可变电抗的第二无功阻抗元件。第一阻抗元件连接在串联电路的第一端子T1和属于串联电路的连接点Ja之间。第二阻抗元件连接在连接点Ja和串联电路的第二端子T2a之间。第一端子T1a耦合到输电线的相导体La。

与上面所描述的相同类型的串联电路包括固定电感器21b、可控电感器22b和电容器23b。该串联电路具有第一端子T1b、第二端子T2b和共用连接点Jb。电感器21b、22b和电容器23b互连，并以与上面所描述的相类似的方式连接到各端子和连接点。串联电路的第一端子T1b耦合到相导体Lb，并且两个端子T2a和T2b彼此相互耦合。

如在参考图1A所描述的装置中，串联变压器12c的次级绕组122c连接到相导体Lc，而其初级绕组121c耦合在连接点Ja和Jb之间。

可认识到，上述类型的装置以与参考图1A所描述的相似的方式实现了节点电压 V1和 V2之间的相移。这样，在这个装置中，也是除通过节点电压和节点之间输电线的阻抗以外，还通过因子sinΦ来确定节点之间有功功率P的潮流，而如很容易认识到的，其取决于连接点Ja和Jb之间的电压。

而很明显的，该电压取决于第一和第二阻抗元件的电抗之间的关系，也就是说，当第二阻抗元件的电抗变化时会影响到节点N1和N2之间有功功率的潮流。随着输电线中传输功率的增加，由第二阻抗元件带来的相对的影响也增加了。

包括在第二阻抗元件中的可控电感器实现了相对于输电线中相电压的相位而具有相位的电压分量VSc，以至于沿减小方向影响输电线中的从节点N1到节点N2的功率潮流。包括在第二阻抗元件中的电容器实现了相对于输电线中相电压的相位而具有相位的电压分量VSc，以至于沿增加方向影响输电线中的从节点N1到节点N2的功率潮流。

通过使可控电感器和电容器相对于彼此具有适当的电抗值，可通过可控电感器电抗的变化来改变附加电压VSc的相位，使其超前和滞后于输电线中相电压V1c的相位。因此，以这种方式使输电线中的有功功率潮流在两个方向上都具有可控性，从而使得可以既沿增加方向又沿减小方向影响输电线中的有功功率潮流。

在本发明有利的实施例中，包括在第二阻抗元件中的可控电感器可以由通过所谓的正交磁化的可控电感器来构成。这样一种电感器具有磁芯，该磁芯带有用于交流电流的主绕组，此外还具有用于直流电流的控制绕组。通过改变提供给控制绕组的直流电流，可通过磁芯的正交磁化来影响与主绕组有联系的磁通量。这样一种正交磁化的电感器是公知的，例如，从美国专利US4,393,157中可知。

图3A示出了所有的三相都进行了说明的根据图2的实施例。串联变压器12a具有连接在相导体La上的次级绕组，串联变压器12b具有连接在相导体Lb上的次级绕组。附加电压VSa跨串联变压器12a产生，且附加电压VSb跨串联变压器12b产生。

与参考图2所描述的相同类型的串联电路包括固定电感器21c、可控电感器22c和电容器23c。该串联电路具有第一端子T1c、第二端子T2c和共用连接点Jc。电感器21c和22c以及电容器23c彼此互连，并以与上面所述类似的方式连接到各端子和连接点。串联电路的第一端子T1c耦合到相导体Lc，并且端子T2a、T2b和T2c彼此相互耦合，并如图中所示的耦合到地电位。

串联变压器12a和12b各自的次级绕组分别连接到对应的相导体La和Lb。串联变压器12a的初级绕组耦合在连接点Jb和Jc之间，而串联变压器12b的初级绕组耦合在连接点Ja和Jc之间。

图3B用矢量形式示出了节点电压 V1、 V2和附加电压 VS之间的关系，其中电压 V1具有分量V1a、V1b和V1c，电压 V2具有分量V2a、V2b和V2c， VS具有分量VSa、VSb、VSc。

图4A示出了根据本发明的装置的又一个实施例。与参考图3A所描述的实施例相反，在这个实施例中，各串联电路对应的第一端子T1a、T1b和T1c连接到对应串联变压器的次级绕组上的中心抽头123a、123b和123c。此外，对于a相，第二阻抗元件22a包括配备有多个相互串联连接的固定电感器的电感器，因空间有限，在图中仅示出了这些固定电感器中的两个电感器221a和223a。固定电感器221a和223a中的每一个都可能被可控短路装置旁路，该可控短路装置在图中被分别表示成晶闸管开关222a和224a，它们可受控制信号(图中未示出)的影响。用类似的方式设计出用于b相和c相的对应的第二阻抗元件，对于b相，第二阻抗元件包括分别具有晶闸管开关222b和224的固定电感器221b和223b(图中省略了它们的标记是为了使其更容易阅读)，并且，对于c相，第二阻抗元件包括分别具有晶闸管开关222c和224c的固定电感器221c和223c。

因空间的原因，图中仅示出了每相两个串联连接的固定电感器，当然，有利的是，可以增加其数量以增加控制第二阻抗元件的电抗的可能性。优选地，根据几何比例来选择电感器221a、223a、...的电感值，以进一步增加改变第二阻抗元件的电抗的可能性。

图4B用矢量形式示出了在本发明的这个实施例中的节点电压 V1、V2和附加电压 VS之间的关系。与参考图3所描述的实施例相反，通过将各串联电路对应的第一端子T1a、T1b和T1c连接到串联变压器次级绕组上的中心抽头123a、123b和123c，实现了使节点电压 V2具有与节点电压 V1相同的幅值这个优点。

图5示出了根据本发明的装置的使用。两个三相输电线L1和L2连接节点N1和N2。通过变压器T将发电机G的功率提供给节点N1。负载C连接到节点N2。提供给节点N1的功率中的一部分P1被分配在输电线L1上，一部分P2被分配在输电线L2上。输电线的额定电压是400kV。

根据本发明的装置2耦合到输电线L2。用简化了的单线图说明了该装置，但应理解的是，该装置是例如以参考图3A所描述的方式进行设计的。这样，具有固定电抗的第一无功阻抗元件包括电感器21，并且第二无功阻抗元件包括具有可变电抗的电感器22，并且与它们串联连接一个固定电容器23。

在图5中所示的本发明的实施例中，该装置还包括控制单元30，该控制单元30包含计算机装置31和用于存储数据和计算机程序的存储装置32。该控制单元还包括用于接收控制数据的传感器装置33以及用于控制不同相的可变无功阻抗元件的电抗的多个激励器装置34、35。

在实际的实施例中，负载C消耗600MW的有功功率和150MVAr的无功功率，也就是，P1+P2＝600MW。

串联变压器12的额定功率为135MVA，变压比为60/60kV，短路电抗为10％。

固定电感器21在400kV时的额定功率为120MVAr，相当于1333欧姆的电抗。电抗器22的电抗在30-150欧姆的间隔内是可变的，而电容器23具有-60欧姆的固定电抗。这样，在这个情况下，第二无功阻抗元件的电抗可从-30欧姆变化到+90欧姆。

研究已经显示出，当第二阻抗元件的电抗从-30欧姆变化到+90欧姆时可控制功率P2从150MW到450MW。从而，跨第二无功阻抗元件的电压在46-56kV的间隔内变化，而流过阻抗元件的电流在1.14-0.25kA的间隔内变化。

在根据图6的本发明的实施例中示出了第二无功阻抗元件的又一种形式。在所示的简化了的连接图中，设置了多个无功阻抗电路22、23，每一个都包含包括电子管元件27的分支。在包括感性元件的无功阻抗电路22中，闭合电子管将导致产生短路状态。在包括容性元件的无功阻抗电路23中，打开的电子管将使无功阻抗呈容性，闭合的电子管将使无功阻抗呈容性和感性。

在图6的实施例中，容性和感性电抗单元都是由晶闸管切换的。表示出了两个容性单元和两个感性单元。但是，实际的数量可能各个设备都不尽相同。因此，在通常情况下，可能有任意个感性电抗单元和/或容性电抗单元。

如已经表示出的，根据二进制序列优选地设置了以欧姆为单位的容性23和感性22电抗单元的大小，使得用相对较少的单元就可以得到具有高分辨率的控制范围。

感性电抗单元23L与容性电抗单元23中的电子管串联这种情况使得可以“升压”容性单元。升压电容器这个概念是一种公知技术，例如，从晶闸管控制的串联电容器(Thyristor Controlled SeriesCapacitors(TCSC))的上下文中可知，其提供了一个平均值，用于使电容器表现出比其实际更大的欧姆值(基波频率分量)。这样，具有升压容性电抗单元这一能力是很有利的。

将二进制大小的电抗单元和使一个容性电抗单元升压1pu的能力组合在一起使得有可能提供实质上无限的控制分辨率。表1说明了一个实例，其具有4个二进制大小的感性电抗单元(XCR1-XCR4)和两个二进制大小的容性电抗单元(XCR5、XCR6)，其具有将最后一个单元(XCR6)升压1pu的可能性，在这种情况下升压50％，使得可以在-2和-3pu之间采用任何电抗。通过这样做，可以在控制范围(-4pu到13pu)内采用任何值。

XCR1(pu)1	XCR2(pu)2	XCR3(pu)4	XCR4(pu)8	XCR5(pu)-1	XCR6(pu)-2	升压-3	没有升压Xtot(pu)	50％升压Xtot(pu)
									11111111	22222222	44444444	88888888	-1	-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2	-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3-3	-3-2-1012345678910111213	-4-3-2-10123456789101112

表1：二进制大小的电抗单元(具有将一个容性单元升压50％相当于每单元1(pu)的可能性)对控制范围

当操作带有纯容性电抗的根据本发明的装置时，具有升压容性电抗单元的能力的另一个优点是其与可能的次同步扭矩作用(SSTI)的减轻有关，上述纯容性电抗包括串联连接的容性23和感性22电抗单元的和。容性电抗单元这种工作模式是基于众所周知的应用于TCSC的原理。通过利用与每个容性电抗单元23并联的受控晶闸管分支来产生同步电压反向，包括在电压过零点的电流脉冲，容性电抗单元将表现出很明显的在次同步频率范围内的感性电抗。因此，将避免该装置对次同步谐振和SSTI的影响。

固定电抗21可以是电感或电容器。断路器24被设置在串联电路中第一端子和第一电抗阻抗元件之间。该断路器提供了用于固定电抗阻抗元件21被断开连接这种工作模式的装置。

在电力系统中从外部施加给根据本发明的该装置的干扰可能会施加很大的电流流过串联变压器12。反过来，这些很大的电流可能会施加很大的电压给例如可控电抗单元22、23和串联变压器12。为了保护该装置不受由于这些大电压所带来的损害，在每一相中安装过电压吸收器26，用于在瞬间限制电压。为了限制由过电压吸收器吸收的能量，晶闸管控制单元接通所有的晶闸管，使得可控电抗单元通过晶闸管电子管被旁路，从而将电压减小到一安全的电平。如果流过电子管的电流变得太大，则使得随着时间会使电子管过热，有一种选择是闭合在正常情况下是打开的机械旁路断路器25。为了保护每一个单独的电抗单元都不受破坏性大电压的影响，晶闸管控制单元还将根据增加超过给定阈值的电流的幅值调用一个晶闸管旁路器。

通过将感应到的输电线中有功功率的值和其参考值之间的偏差提供给控制器，可用对于本领域的技术人员公知的某些方式来进行第二阻抗元件的电抗的控制，从而根据控制器的输出信号形成所需电抗的参考值。在第二阻抗元件是由正交磁化电感器组成的情况下，该参考值可以采用适合于采用的提供给电感器的控制绕组的直流电流的形式。在第二阻抗元件包括具有短路装置的固定电感器的情况下，如参考图4A所描述的，可以例如通过在电抗和已触发的短路装置之间的关系的表中进行选择来触发这些短路装置。

图7中说明了根据本发明的装置的另一种有利的控制目的。只要在考虑中的检测到的视在功率潮流或检测到的线路上的电流在限制之内，则根据本发明的装置就是中性的。如果超出该限制S^max，则触发并控制该装置以使得它回到限制以内。

图8中说明了根据本发明的装置的另一种有利的控制目的。只要在考虑中的检测到的线路上的有功功率潮流在限制之内，则根据本发明的装置就是中性的。如果超出限制P^max或P^min中之一，则触发并控制该装置以使得它回到限制以内。

图9中说明了根据本发明的装置的另一种有利的控制目的。不是利用检测到的有功功率潮流作为输电路径带多少负载的说明(如图8中所示)，而是利用检测到的或估计的角范围。对于具有稳定的感应限制的传输接口这可以是很有利的。只要在考虑中的输电路径的角范围在限制之内，则根据本发明的装置就是中性的。如果超出限制δ₁₂ ^max或δ₁₂ ^min中之一，则触发并控制该装置以使得它回到限制以内。

由于稳定性问题、电压或角度所引起的传输通道限制通常以最大可允许的P转移来表示。P限制反映出输电网是高负荷的。在这种情况下负载更适合的另一种测量是角范围。

当衰减功率振荡时，用本领域技术人员公知的某些方式形成表示输电线中有功功率中振荡的信号，并且在适合的信号处理之后，该信号被加到上述控制器的输出信号上。

本发明并不局限于所示的实施例，当然，本领域的技术人员可在如权利要求所限定的本发明的范围内用多种方式对其进行修改。当然，因此参考图4A所描述的实施例可用与参考图3A所描述的实施例相联系的电容器23a、23b和23c相当的方式配备电容器。

电容器也可以被单独地分成多个串联连接的单元，每个单元都配备有与参考图4A所描述的相同类型的可控短路装置。

如上面提到的，在参考图4A所描述的实施例中，优选地，第二阻抗元件22a、22b和22c可分别地由比图4A中所示的更多数量的相互串联连接的固定电感器形成。

有利的是，第一阻抗元件的固定电抗可由输电线中存在的并联电感器组成。

Claims (19)

1.一种用于控制三相交流输电线(L2、La、Lb、Lc)中功率潮流的装置(2)，对于输电线的每一相(a、b、c)，所述装置(2)都包括变压器(12a、12b、12c)，该变压器具有初级绕组(121c)和次级绕组(122c)，设定次级绕组用于串联在输电线中的相应相内，并且设定提供电压给初级绕组，该电压取决于输电线中其它两相之间电压的可控部分，其特征在于，对于输电线中的每一相，该装置都包括具有第一端子(T1a、T1b、T1c)和第二端子(T2a、T2b、T2c)以及连接点(Ja、Jb、Jc)的串联电路，串联电路包括连接在第一端子和连接点之间具有固定电抗的第一无功阻抗元件(21a、21b、21c)，以及连接在连接点和第二端子之间具有可变电抗的第二无功阻抗元件(22a、22b、22c、23a、23b、23c)，其中，所述端子之一耦合到输电线中的相应相，端子中的另一个耦合到在其它两个串联电路中每一个的端子上，以使得，对于所有的相，第一或第二端子耦合到输电线，并且初级绕组耦合在其它两个串联电路的连接点之间。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，第二阻抗元件包括感性(22a、22b、22c)和容性(23a、23b、23c)电抗元件的串联电路。

3.根据权利要求1和2中任一个的装置，其特征在于，第一阻抗元件包括第一固定电感器(21a、21b、21c)，第二阻抗元件包括具有磁芯、用于交流电流的主绕组和用于直流电流的控制绕组的正交磁化的电感器(22a、22b、22c)，该控制绕组用于通过磁芯的正交磁化来控制与主绕组有联系的磁通量。

4.根据权利要求1和2中任一个的装置，其特征在于，第一阻抗元件包括第一固定电感器(21a、21b、21c)，第二阻抗元件包括配备有多个相互串联连接的固定第二电感器(221a、221b、221c、223a、223b、223c)的电感器，这些固定第二电感器中的每一个都与可控短路装置(222a、222b、222c、224a、224b、224c)并联连接。

5.根据前述权利要求中任一个的装置，其特征在于，第二阻抗元件包括电感器和电容器，电容器配备有多个相互串联连接的固定电容器(23)，固定电容器中的每一个都与和固定电感器(23L)串联的可控短路装置(222a、222b、222c、224a、224b、224c)并联连接。

6.根据前述权利要求中任一个的装置，其中，输电线每相具有至少一个导体(La、Lb、Lc)，其特征在于，串联电路中耦合到输电线中对应相的那些端子连接到输电线中的所述导体。

7.根据前述权利要求中任一个的装置，其中变压器的次级绕组配备有中心抽头(123a、123b、123c)，其特征在于，串联电路中耦合到输电线中对应相的那些端子连接到所述中心抽头。

8.根据前述权利要求中任一个的装置，其特征在于，该装置包括用于控制第二无功元件的控制单元(30)，该控制单元包括用于接收控制数据的传感装置(33)；包括用于评价控制数据并执行控制的计算机程序的计算机装置(31)；用于存储数据的存储装置(32)和用于主动地控制第二无功阻抗元件的激励器装置(34、35)。

9.根据前述权利要求中任一个的装置的使用，其用于通过将该装置耦合在输电线中的一个(L1)中来控制在并联的输电线(L1、L2)之间传输的功率的分配。

10.根据权利要求1-6中任一个的装置的使用，其用于通过将该装置耦合到输电线来衰减在经由输电线(L2)而相互连接的两个电网之间的有功功率中的振荡。

11.一种用于控制三相输电线(L2、La、Lb、Lc)中功率潮流的方法，其中对于输电线的每一相(a、b、c)，所述输电线都被串联提供有附加电压(VSa、VSb、VSc)，所述附加电压是根据输电线中其它两相之间的电压的可控部分来产生的，其特征在于，

对于输电线中的每一相，都提供具有第一端子(T1a、T1b、T1c)和第二端子(T2a、T2b、T2c)以及连接点(Ja、Jb、Jc)的串联电路，该串联电路包括连接在第一端子和连接点之间具有固定电抗的第一无功阻抗元件(21a、21b、21c)，以及连接在连接点和第二端子之间具有可控电抗的第二无功阻抗元件(22a、22b、22c、23a、23b、23c)，

将所述端子之一连接耦合到输电线中的对应相，将另一个端子连接到在其它两个串联电路中每一个的端子上，以使得，对于所有的相，第一或第二端子被耦合到输电线，

对于对应相，根据耦合到其它两相的串联电路的连接点之间的电压形成附加电压，并且

通过有选择性地变化第二阻抗元件(22a、22b、22c、23a、23b、23c)的电抗来控制附加电压。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，提供第二阻抗元件以包括感性(22a、22b、22c)和容性(23a、23b、23c)电抗元件的串联电路，并形成该感性和容性元件相对于彼此所需的值，以使得有选择性地变化附加电压的相位，使其超前和滞后于对应相中输电线电压的相位，从而使得可以既沿增加方向又沿减小方向影响输电线中的有功功率潮流。

13.根据权利要求11-12中任一个的方法，其特征在于，提供第一阻抗元件以包括第一固定电感器(21a、21b、21c)，并提供第二阻抗元件以包括具有磁芯、用于交流电流的主绕组和用于直流电流的控制绕组的正交磁化的电感器(22a、22b、22c)，并且通过控制与主绕组有联系的磁通量而有选择性地改变第二阻抗元件的电抗，上述控制是通过根据提供给控制绕组的直流电流而进行磁芯的正交磁化来实现的。

14.根据权利要求11-12中任一个的方法，其特征在于，提供第二阻抗元件以包括配备有多个相互串联连接的固定第二电感器(221a、221b、221c、223a、223b、223c)的电感器，将这些固定第二电感器中的每一个与可控短路装置(222a、222b、222c、224a、224b、224c)并联连接，并通过分别地激活和去激活短路装置来有选择性地改变第二阻抗元件的电抗。

15.根据权利要求11-12中任一个的方法，其特征在于，将串联电路中耦合到输电线中对应相的那些端子连接到输电线中的导体(La、Lb、Lc)。

16.根据权利要求11-12中任一个的方法，其特征在于，为每个变压器的次级绕组提供中心抽头(123a、123b、123c)，并将输电线中对应相的串联电路中的端子连接到所述中心抽头。

17.存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序装置，用于使计算机控制并执行权利要求11-16中任一个的方法。

18.根据权利要求17的计算机程序产品，其至少部分被提供在网络上，如因特网。

19.计算机可读介质，其特征在于，它包含根据权利要求17的计算机程序产品。

Images