KR101196050B1

KR101196050B1 - 수동 디바이스를 사용한 전력 라인의 분산 직렬 보상을위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101196050B1
Application number: KR1020077019978A
Authority: KR
Inventors: 디파크라즈 말하르 디반; 하르지트 조할
Original assignee: 조지아 테크 리서치 코오포레이션
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2012-11-01
Also published as: JP2008530963A; CA2596369C; DK1851777T3; KR20070108210A; ES2383137T3; KR20120049928A; US7835128B2; KR20070103476A; EP1851777A1; EP2587603A2; ATE548789T1; EP1847001A1; KR101260534B1; EP1851777B1; KR20120053058A; JP4927761B2; EP1847001B1; US20080310069A1; KR20120053056A; EP2587601A2

Abstract

분산 직렬 임피던스를 제공함에 의해 라인 과부하 제어를 실행하는 시스템 및 방법이 개시된다. 무엇보다도, 일 시스템은 적어도 하나의 분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)를 포함한다. 각각의 DSR은 두 개의 스플릿코어 섹션, 권선, 및 에어갭을 포함하는 싱글 턴 트랜스포머(STT; single turn transformer)를 포함하고, 상기 에어갭은 상기 두 개의 스플릿코어 섹션이 컨덕터를 둘러싸며 클램프될 때 자화 인덕턴스가 생성되도록 설계된다. 각각의 DSR은 폐쇄 상태에 있는 경우 권선을 단락시키는 콘택트 스위치, 컨덕터 라인 전류로부터 전력을 유도하는 전력 서플라이, 및 컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값에 도달하면 상기 콘택트 스위치를 개방함으로써 자화 인덕턴스를 컨덕터에 삽입시킬 수 있는 컨트롤러를 더 포함한다. 컨트롤러는 컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값 아래로 저하되면 콘택트 스위치를 폐쇄하도록 더 구성될 수 있다.

Description

수동 디바이스를 사용한 전력 라인의 분산 직렬 보상을 위한 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS FOR DISTRIBUTED SERIES COMPENSATION OF POWER LINES USING PASSIVE DEVICES}

본 출원은 2005년 1월 31일로 출원하고 발명의 명칭이 “전력 시스템 전송 라인 정보의 결정 시스템 및 방법(Systems and Methods for Determining Power System Transmission Line Information)”이고 공동 계류중인 미국 가출원 번호 제60/648,466호를 우선권으로 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된다.

본 발명은 일반적으로 전송 그리드(transmission grid)에서의 전력 흐름의 제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상 라인에서의 전류 흐름을 감소시키기 위해 분산(distributed) 직렬 임피던스를 전력 전송 라인에 삽입하는 것에 관한 것이다.

유틸리티에 직면한 과제 중에서 주요 쟁점은 전송 제약과 진행 방해를 제거하는 것이다. 그리드 이용에 관하여 중요한 쟁점은 능동적인 전력 흐름 제어이다. 전기 유틸리티 고객들은 전압이나 무효 전력(reactive power)이 아니라 유효 전력(real power), 메가와트 및 MW-Hrs를 구매한다. 따라서, 네트워크에 대해 유효 전력이 어떻게 그리고 어디로 흐르는지를 제어하는 것은 결정적으로 중요한 것이 다. 혼잡한 네트워크는 시스템 신뢰성을 한정하고, 관심있는 고객들에게 저비용의 전력을 제공하기 위한 저비용 발생기의 능력을 강요한다. 루프 흐름(loop-flows)’이 현존하는 라인에 대해 과부하를 초래하는 동안 이웃하는 전력 라인이 용량보다 아래에서 동작하지만 이를 이용할 수 없음을 확인할 경우 상황은 상당히 악화된다. 능동적인 전력 흐름 제어는 전력 라인의 임피던스를 변경하거나 라인 양단에 인가되는 전압의 각도를 변화시킴으로써 전력 흐름을 제어할 수 있는 비용 효과적인 ‘직렬 VAR’ 솔루션을 요구한다. 직렬 무효 보상은 주로 전압 분리를 달성하기 위한 높은 비용 및 복잡성과, 장애 관리에 관한 문제로 인해, 긴 전송 라인 이외에는 거의 사용되지 않는다.

미래의 전력 그리드는 스마트(smart)하고 인지적이며, 무정지형(fault tolerant) 및 자가 복구형(self-healing)이고, 동적 및 정적으로 제어 가능하며, 자산 및 에너지 효율적이어야 할 필요가 있을 것이라는 데는 일반적으로 합의된 바이다. 스마트 그리드(smart grid)를 실현하기 위해, 특히 그리드에서의 능동적인 전력 흐름의 제어를 달성하기 위해 인정되어 기술적으로 증명된 접근은 플렉서블 AC 전송 시스템(Flexible AC Transmission Systems), 즉 FACTS의 사용을 통해 이루어졌다. 통상적인 FACTS 디바이스는 345kV까지 동작할 수 있고 200MVA만큼 높이 어림될(rated) 수 있다. FACTS 기술이 기술적으로 증명되었다 하더라도, 다음과 같은 다수의 이유로 인해 상업적으로 널리 수용되었다고는 보이지 않는다. 1) 높은 시스템 전력 등급(rating)은 상당한 엔지니어링 노력이 드는 맞춤형(custom) 고전력 GTO 및 GCT 디바이스의 사용을 필요로 하여, 먼저 비용을 상승시킨다. 2) 높은 장 애 전류(fault current)(60,000 Amps)와 기본적인 절연 요건(1000kV)은 전력 전기 시스템에 스트레스를 주며, 특히 전력 흐름 제어를 위해 필요한 직렬 시스템에 그러하다. 3) 유틸리티는 그들이 지금까지 FACTS 디바이스로써 경험했던 것보다도 더 높은 신뢰성 레벨을 요구한다. 4) 시스템을 유지하고 동작시키기 위해 필요한 당해 분야의 숙련된 인력은 보통 유틸리티의 핵심 역량(core competency) 내에 속하지 않는다. 5) 소유권의 높은 총 비용, 예를 들어 마시 CSC(Marcy convertible static compensator)의 비용은 $5400만이다.

클램프온(clamp-on) 트랜스포머를 사용하여‘플로팅(floating)’전력 커플러를 실현하는 것은 잘 알려져 있다. 채굴 장비로의 비접촉 전력 전송을 위해, 그리고 수중 전력 전송을 위해, 절연 케이블로부터의 전력 커플링을 위한 기술이 제안되어 왔다. 전력 라인에 플로팅되어 라인 자체로부터 전력을 끌어내는 전력 라인 수단의 사용 또한 잘 알려져 있으며, 오랫동안 상업적으로 사용되어 왔다. BPL(broadband over power line)을 포함하여 전력 라인 통신을 실현하기 위한 플로팅 커플러의 사용 또한 잘 알려져 있다. SSSC, UPFC 또는 능동 필터로서 4위상(quadrature) 전압을 라인에 주입하기 위한 직렬 결합 트랜스포머의 사용 또한 잘 알려져 있다.

라인 임피던스를 변화시키기 위해 긴 전송 라인에 대해 스위칭가능한(switchable) 직렬 커패시터를 삽입하는, 분산 직렬 수동 임피던스의 사용은 하이드로 퀘벡(Hydro-Quebec)에 의해 제안되었다. 스위치는 일반적으로 중앙 컨트롤러로부터 제어된다. 그러나, 라인은 상당한 비용과 감소된 유연성으로 원하는 임피 던스에 대해 특별히 구축된다. 원하는 임피던스는 현존하는 라인에 쉽게 부여될 수 없고, 후일에 재배치될 수도 없다. 또한, 커패시턴스는 라인 임피던스를 감소시킬 수만 있으며, 주로 장거리 전송 라인의 임피던스를 감소시키는 데에 사용된다.

분산 직렬 ‘능동’ 임피던스 모듈의 사용은 2003년 10월 3일자에 출원되고 발명의 명칭이 “전력 전송 시스템을 위한 분산 플로팅 직렬 능동 임피던스(Distributed Floating Series Active Impedances For Power Transmission Systems)”인 미국 특허 출원 제10/678,966호에 제안되었고, 그 전체가 여기에 참조에 의해 포함된다. 이 출원은 전류 흐름을 제어하기 위해 라인에 4위상 전압을 주입하는 데 총괄하여(collectively) 사용되도록, 라인을 따라 분산된 전력 전기 인버터의 사용을 제안한다. 제안된 기술은 개별 모듈로부터 요구되는 임피던스를 명령하는 데 사용되는 고대역폭 통신 기반구조를 필요로 한다. 명령은 모든 전력 라인에서의 전류에 대한 가시성(visibility)을 가지며 개별 라인 임피던스에 대한 최적값을 계산할 수 있는 네트워크 레벨 컨트롤러에 의해 발생되어야 한다. 그 다음 이 명령은 실행을 위해 개별 모듈로 통신된다.

상기 전술한 동작 모드의 복잡성은 전력 전송 시스템에 대하여 상당한 비용과 복잡성을 추가시킨다. 전력 컨버터들 자체의 비용은, 특히 전력 전송 라인에서 겪게 되는 엄한 환경 상태 하에서 동작하도록 설계되는 경우 제한적인 요소가 될 가능성이 있다. 또한, 긴 시간 주기 동안(목표 30년) 전력 전기 컨버터의 동작은 전력 전송 라인에서 중지되어 엄한 환경 상태를 겪게 되는 경우 이러한 기술을 배치하는 유틸리티에 대한 신뢰성과 이용도(availability) 문제를 생성할 것이다. 이 러한 쟁점들은 보다 낮은 비용이 들고 보다 단순한 대안적 접근에 대한 필요성을 지적하는 것이고, 고대역폭 통신 기반구조의 이용도에 대해서는 서술되지 않는다.

수동 디바이스, 특히 분산 직렬 임피던스를 위한 직렬 수동 디바이스를 실현하는 분산된 접근에 대한 필요성이 존재한다.

간략하게 서술하면 분산 직렬 임피던스를 전송 라인 컨덕터에 삽입함으로써 라인 과부하 제어를 실행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 하나의 예시적인 시스템은 무엇보다도, 적어도 하나의 분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 DSR은 컨덕터를 둘러싸며 클램프되는 싱글 턴 트랜스포머와, 컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값에 도달하면 자화 인덕턴스를 컨덕터에 삽입하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 컨덕터 라인 전류가 상기 사전결정된 값 아래로 되돌아오면 상기 자화 인덕턴스를 제거하도록 더 구성될 수 있다.

하나의 예시적인 방법은 무엇보다도, 분산 직렬 리액터에 의해 자화 인덕턴스를 제공함으로써 과부하 제어를 실행하는 단계, 및 컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값에 도달하면 자화 인덕턴스를 컨덕터에 삽입시키는 단계를 포함한다. 방법은 컨덕터 라인 전류가 상기 사전결정된 값 아래로 저하되면 상기 자화 인덕턴스를 제거하는 단계를 더 제공할 수 있다.

다음의 도면과 상세한 설명을 검토하면 본 발명의 기타 시스템, 방법, 특징 및 이점이 당업자에게 명백하거나 명백하게 될 것이다. 이러한 모든 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 이점이 본 발명의 범위 내에 속하는 이 설명에 포함되고, 첨부되는 청구범위에 의해 보호되어야 한다.

본 발명의 많은 양상들은 다음의 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도면에서의 구성 요소는 반드시 비율에 맞추어지는 것은 아니며, 대신 본 발명의 원리를 명확하게 도시하는 것에 중점을 둔다. 또한, 도면에 있어서 동일한 참조 부호는 여러 개의 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 지시한다.

도 1은 전기 전력 시스템에서 분산 직렬 리액터의 실시예를 도시한다.

도 2는 예시로써 두 개의 전송 라인을 갖는 단순한 전력 시스템을 도시한다.

도 3은 도 2의 전력 시스템에 사용되는 분산 직렬 리액터의 기능 개략도이다.

도 4는 도 3에 따른 분산 직렬 리액터가 라인 전류의 증가로 인해 스위칭되는 경우 라인 인덕턴스의 증가를 도시하는 그래프이다.

도 5a는 도 3에 따른 분산 직렬 리액터의 측면도를 도시한다.

도 5b는 도 3에 따른 분산 직렬 리액터의 종단부를 도시한다.

도 6은 도 3의 분산 직렬 리액터의 트랜스포머 권선의 등가 회로의 기능 개략도이다.

도 7은 조정가능한 코어를 갖는 분산 직렬 리액터의 다른 실시예를 도시한다.

도 8은 도 3에 따른 분산 직렬 리액터에 의해 컨덕터 라인에서의 분산 임피 던스 삽입을 나타내는 흐름도이다.

도 9는 4-버스 전력 시스템에서 도 3에 따른 분산 직렬 리액터의 배치를 도시하는 개략도이다.

도 10은 분산 직렬 리액터가 바이패스되는 경우 도 9에 따라 네트워크를 통해 전송된 최대 전력을 도시한다.

도 1은 전기 전력 시스템(102)의 컨덕터(108)에의 분산 직렬 임피던스의 삽입에 의한 라인 과부하 제어를 위한 분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)를 도시하고, 이는 참조 부호 100으로 표시된다. 전기 전력 시스템(102)은 적어도 하나의, 그리고 보통 다수의 컨덕터(108)에 의해 접속되는 전기 전력 소스(104) 및 로드(106)를 갖는다. 물론, 전기 전력 시스템(102)은 다수의 전력 소스(104) 및 다수의 로드(106)를 가질 수 있다. DSR(100)은 바람직하게는 절연체(110) 근방의 전송 라인 컨덕터(108)에 배치되지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, DSR(100) 모듈은 전력 라인에 대한 브레이크 또는 임의의 기타 물리적 변형을 요구하지 않고서 컨덕터(108)에 배치되도록 형성된다. 또한, DSR(100)은 나머지 네트워크에 흐르고 있는 전류에 관한 정보의 필요 없이, 중앙 컨트롤러 없이, 그리고 적당한 시스템 동작을 위해 보통 필요로 하는 통신 기반구조 없이 동작한다.

온도 한계값(thermal limit)에 도달한 상호접속 네트워크의 제1 전력 전송 라인은 그 때 모든 다른 라인이 그들의 온도 한계값 아래에서 상당히 동작하고 있 을지라도 전체 네트워크의 전력 전송 용량을 억제한다. 이러한 상태에서, 만약 온도 한계값에 가까워지는 라인에 대하여 임피던스가 증가될 수 있다면, 전류는 그들의 온도 한계값에 아직 도달하지 않은 다른 라인으로 흐를 것이다. 이는 본질적으로 어느 하나의 라인에도 과부하를 야기하지 않고서 네트워크에 흐르는 전류량을 증가시킬 것이다. 따라서, 라인 임피던스는 단독의 국부 파라미터, 즉 전력 전송 라인에서의 전류에 기초하여 제어될 수 있고, 네트워크의 임의의 다른 라인으로부터의 정보를 필요로 하지 않는다.

이러한 과부하 제어의 실행은 그의 공칭(nominal) 값을 넘어 라인의 임피던스의 증가만 필요로 한다. 라인 전류가 그의 온도 한계값에 가까워짐에 따라, 라인의 임피던스는 증가하며, 네트워크의 전류의 재분산을 야기하여 그에 따라 로드 하에서의 라인은 그들이 보통 수송할 전류보다 추가적인 레벨의 전류를 수송하게 될 것이다.

또한, 분산 직렬 임피던스를 달성하기 위해 전체 범위에 걸쳐서 각각의 모듈의 임피던스를 바꿀 필요는 없다. 오히려, 각각의 모듈은 제한된 수의 다른(distinct) 값들 사이에서 스위칭할 수 있고, 모든 모듈의 스위칭은 원하는 범위에 걸쳐 라인 임피던스 변동을 실현하도록 선험적인(apriori) 설정 포인트를 사용하여 조정될 수 있다.

DSR(100)은 수동의 스위칭가능한 분산 인덕턴스를 컨덕터(108)에 점차적으로 삽입시킴으로써, 라인 임피던스를 효과적으로 증가시키고 전류를 추가적인 용량을 갖는 다른 라인으로 향하도록 한다. DSR(100)과 같은 분산 직렬 임피던스 디바이스 는 싱글 턴 트랜스포머(STT; single turn transformer)를 사용하여 컨덕터(108)를 둘러싸며 클램프될(clamped) 수 있다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, STT는 컨덕터(108)에 원하는 자화 인덕턴스를 삽입하도록 설계된 에어갭(air-gap)을 갖는다. 전력 및 제어 회로는 단순화됨으로써, DSR(100)의 중량, 비용 및 신뢰성을 감소시킨다. 대부분의 수동 컴포넌트를 사용하는 것은 결과적으로 엄한 환경, 극한 온도 및 장애가 있는 상태시의 전기 과부하에 대하여 개선된 설계가 된다. 여분의(redundant) DSR(100) 모듈의 사용은 시스템 신뢰성을 향상시킨다. 라인 전류의 함수로서 라인 인덕턴스를 모니터링하는 것은 또한 장애가 있는 DSR(100) 모듈의 위치를 식별하는 것을 가능하게 한다.

도 2는 두 개의 전송 라인을 갖는 전력 시스템의 예를 도시한다. 제1 라인(116)은 20 마일 길이이고, 3.4 + j16 Ω의 임피던스와 170 A의 전류를 갖는다. 제2 라인(118)은 30 마일 길이이고, 5.1 + j24 Ω의 임피던스와 513.5 A의 전류를 갖는다. 전력 소스(112)는 138∠0° kV의 전압을 갖는다. 로드(114)는 138∠9.07° kV의 전압에 있다. 라인(116)은 라인(118)보다 먼저 온도 한계값에 도달한다. 이 시점에서 라인(118)이 이용되지 않는 추가적인 용량을 갖는다 하더라도 라인(116)의 과부하 없이는 더 이상의 전력이 전송될 수 없다.

전송 라인을 통한 전력 흐름의 제어에 대해, 직렬 요소는 가장 높은 포텐셜 및 영향(impact)을 갖는다. 두 개의 전압 버스를 접속하는 전송 라인을 따라 유효(real) 및 무효(reactive) 전력 흐름, P 및 Q는 두 개의 전압 크기(V₁ 및 V₂)와 전압 위상 각도 차이(δ= δ₁-δ₂)에 의해 제어된다.

식 (1)

식 (2)

여기서, X_L은 순수하게 유도성(inductive)인 것으로 추정되는 라인의 임피던스이다.

따라서 라인을 통한 유효 전력 흐름의 제어는 각도 δ의 변화, 또는 라인 임피던스 X_L의 변화를 수반한다. 물론, 무효 전력 흐름 또한 라인 임피던스의 변화에 의해 영향을 받는다. 각도 δ를 제어하는 데 위상 시프팅 트랜스포머가 사용될 수 있다. 이것은 값비싼 해결책이며, 동적인 제어 성능을 허용하지 않는다. 대안으로, 라인의 효과적인 무효 임피던스 X_L을 증가 또는 감소시키는 데 직렬 보상기를 사용할 수 있음으로써, 두 개의 버스들 사이에서 유효 전력 흐름의 제어를 가능하게 한다. 임피던스 변화는 라인으로의 수동 용량성(capacitive) 또는 유도성(inductive) 요소의 직렬 주입에 의해 이루어질 수 있다. 대안으로, 네가티브 또는 포지티브 인덕터와 같은 제어가능한 능동 비손실(loss-less) 요소 또는 라인 전류에 직교인 동기 기본 전압(synchronous fundamental voltage)을 실현하는 데 정적 인버터가 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 전송 및 부전송(sub-transmission) 시스템은 증가적으로 망상화(meshed) 및 상호접속되려는 경향이 있다. 서비스에 충격을 주지 않고서 장애가 있는 라인을 벗어나도록 스위칭하는 능력은 시스템 신뢰성에 대해 상당히 강한 영향을 미친다. 그러나, 이러한 상호접속 시스템에서, 전류 흐름은 라인 임피던스에 의해 결정되고, 시스템 오퍼레이터는 네트워크에서 전류가 흐르는 곳을 제어하는 데 매우 제한된 능력을 갖는다. 이러한 시스템에서, 열 용량에 도달하는 제1 라인은 다른 라인이 상당히 이용 여력이(under-utilized) 남아있다 해도 전체 네트워크의 용량을 제한한다. 예를 들어, 직렬 무효 보상이 도 2에서 두 개의 라인 시스템(100)에 인가된다면, 추가적인 전류가 라인(118)에 흐를 수 있고 추가적인 52 MW의 전력은 표 1에 도시된 바와 같이 라인 리액턴스를 20퍼센트만큼 변화시킴으로써 두 개의 버스 사이에서 전송될 수 있다.

직렬 FACTS 디바이스는 식 (1)의 파라미터를 변경함으로써 전력 흐름을 제어할 수 있다. 이러한 디바이스는 통상적으로 비용과 복잡성에 더하여 라인에서의 브레이크 및 고전압 플랫폼을 필요로 한다. 수동 디바이스를 이용하는 분산 직렬 임피던스는 증가적으로 배치될 수 있는, 비용 효과적이고 크기 조정이 가능하며(scalable) 제어가능한 직렬 임피던스 디바이스의 가망성을 제공하며, 또한 높은 신뢰성 및 이용도를 특징으로 한다.

통상적인 전송 라인 임피던스 X_L는 대략 0.79 Ω/mile이다. 라인에서 770 A의 열 용량은 184 MVA의 전력 흐름에 대응하고, 따라서 라인 임피던스에 걸친 전압 강하는 608 V/mile이다. 라인 임피던스의 2 퍼센트 변화는 따라서 12.16 V 또는 0.0158 Ω/mile의 주입을 요구할 것이다. 이것은 42 μH 또는 9.24 kVAR (770 A에서 12 V)의 임피던스 값으로 변환된다. 이것은 놀랍게도 전력 라인 용량에 상당한 영향을 미치는 작은 임피던스 값이며, 라인의 마일(mile) 당 배치되는 하나의 단일 9.24 kVAR 모듈로 달성될 수 있다. 이러한 모듈은 전력 라인으로부터 매달릴 수 있을 정도로 충분히 작고 가벼울 수 있으며, 라인 자체에 대하여 전기적 및 기계적으로 모두 플로팅(floating)된다. 이것은 또한 현존하는 전력 라인 컨덕터를 둘러싸며 클램프될 수 있는 대다수의 이러한 모듈을 사용하여 분산 직렬 임피던스를 실행할 가능성을 높인다.

각각의 모듈에서 임피던스 또는 전압의 직렬 주입은 트랜스포머의 권선으로서 라인 컨덕터 자체를 사용하는 싱글 턴 트랜스포머(STT)를 사용하여 달성될 수 있다. 디바이스를 와이어에 대해 플로팅함으로써, 전압 등급(rating) 및 절연의 모든 쟁점들을 피할 수 있다.

리던던시(redundancy)는 유닛 장애의 경우에도 중단되지 않는 동작을 제공하며, 더 높은 신뢰성 및 이용도를 제공한다. STT는 높은 레벨의 장애(fault) 전류, 통상적으로 직렬 접속된 디바이스에 대한 도전적인 문제점을 처리하는 것이 가능하다. 대략 9.2 kVA의 대상 전력 등급은 용이하게 이용할 수 있는 고용적 저비용 컴포넌트 및 제조 기술의 사용을 허용하여 매우 낮은 유닛 모듈 비용을 실현한다. 디바이스는 필요에 따라 증가적으로 배치될 수 있으며, 증가된 레벨의 크기 조정 가능성을 제공한다. 결국, 디바이스는 현존하는 전력 라인에 대해 클램프될 수 있으며, 설치 및 작동(commissioning) 프로세스를 단순화한다.

도 3은 컨덕터에 분산 직렬 임피던스를 삽입함으로써 라인 과부하 제어를 위한 분산 직렬 리액터(DSR)의 실시예를 도시하고, 이는 참조 부호 100으로 표시된다. 하나 이상의 DSR(100) 디바이스가 배치될 수 있는데, 바람직하게는 적어도 두 개의 DSR(100) 디바이스가 상호접속 또는 망상화(mesh) 전력 네트워크로 배치될 것이다. DSR(100) 디바이스는 아무런 통신 없이 단순한 제어 전략을 사용하여 개별 모듈 레벨에서 자발적으로 제어될 수 있음으로써, 전체 전력 그리드의 용량을 급격하게 증가시킬 수 있다.

DSR(100)은 STT(120), 전송 라인 또는 컨덕터(108)를 둘러싸며 클램프하는, 스위치를 갖춘 클램프온 트랜스포머 전력 커플러를 포함한다. 바람직한 구현예에서는, STT(120)는 자신의 클램프되는 위치에서 자화 인덕턴스가 원하는 삽입 인덕턴스와 실질적으로 동일하도록 설계된 에어갭을 갖는다. STT(120) 권선은 보통은 폐쇄되어 있는 콘택트 스위치(122)를 사용하여 단락(short)된다. 콘택트 스위치가 예를 들어 전기기계 스위치일 수 있다는 것은 분명해야 한다. 콘택트 스위치(122)는 전류가 통하지 않는 경우 모듈을 바이패스한다. 작은 전력 서플라이(128)는 전류 트랜스포머(126)에 의해 라인 전류로부터 전력을 유도한다. 전력 서플라이(128)는 컨트롤러(130)에 전력을 제공한다. 컨트롤러(130)는 라인 전류를 모니터링하고, 라인 전류가 사전결정된 레벨에 도달하면 콘택트 스위치(122)를 개방한다. 콘택트 스위치(122)가 개방되면, 사이리스터(thyristor)(124)는 직렬 리액턴스의 삽입을 제어한다. 사이리스터(124)가 폐쇄되면, STT(120) 누설 리액턴스에 대응하는 최소 레벨의 리액턴스는 컨덕터(108)에 삽입된다. 사이리스터(124)가 개방되면, 에어갭을 설정함으로써 원하는 값으로 조정된 STT 자화 인덕턴스는 라인에 삽입된다. 당해 기술 분야에서 숙련된 자라면 사이리스터(124)가 설계에 결정적인 것은 아님을 인지할 것이다. 사이리스터(124)가 생략되는 경우, 그 다음 콘택트 스위치(122)를 개방하는 것은 컨덕터(108)에 자화 인덕턴스를 삽입할 것이다.

폐쇄된 스위치(122)는 트랜스포머 권선을 단락시키며, 라인 또는 컨덕터(108)에 사실상 0의 인덕턴스를 삽입한다. 스위치(122)가 개방되면, 자화 인덕턴스는 컨덕터(108)에 삽입되고, 분산 직렬 리액턴스가 실행된다. 그 다음 사전결정된 상이한 레벨에서 스위칭되는 다수의 DSR(100) 모듈이 전력 라인 임피던스 제어의 요구되는 범위를 실현하는 데 사용될 수 있음으로써, 전력 라인 과부하 제어 시스템을 실행한다. 전기 전력 시스템(102)은 DSR(100) 모듈 구현으로 인해 통신 기반구조의 필요 없이 동작하고 감소된 비용 및 증가된 신뢰성을 실현한다.

시스템 레벨에서, 특정 라인에서의 전류가 사전결정된 값을 초과할 때, 증가하는 수의 DSR(100) 모듈이 스위칭되며, 점차적으로 라인 임피던스를 증가시키고 이용 여력이 있는 라인으로 전류를 돌린다. 전반적인 제어 목적(objective)이 열 과부하로부터 라인을 지켜야 하는 것일 때, 제어 전략은 매우 단순한 것으로 볼 수 있다. DSR(100) 모듈라 연산을 위한 제어 알고리즘은 식 (3)에서 정의된다.

식 (3)

여기서,

L _inj 는 주입된 라인 인덕턴스,

L _f 는 라인 상의 모든 DSR 모듈이 활성화된 경우 인덕턴스의 최종 값,

I ₀ 는 모듈에 대한 전류의 트리거링 값,

I _thermal 은 온도 한계값으로서 이를 넘어서면 아무런 주입도 없음.

라인에서의 상이한 모듈은 도 4에 도시된 바와 같이 라인 전류가 정의된 임계값 이상으로 증가함에 따라 증가하는 라인 인덕턴스를 총괄적으로 제공하는 사전결정된 스위칭 레벨(라인 전류에 기초함)을 갖는다. 도 4는 라인 전류가 증가함에 따라 L_nat(402) 이상에서의 라인 인덕턴스의 증가를 나타내는 그래프(400)를 도시한다. 예를 들어, 라인 전류가 일정 레벨, I₀(406)에 도달하면, 그 다음 제1 DSR(100)은 최초 L_nat(402) 이상으로 원하는 레벨의 리액턴스를 전송 라인에 삽입하기 위해 활성화될(active) 것이다. 증가된 리액턴스로 인해 일부 전류를 대안의 전송 라인으로 돌릴 것이다. 참조 부호 408로 표시한 라인 전류 I가 계속하여 증가할 때, 다음 레벨의 활성화에 도달함으로써 다음의 DSR(100)을 활성화시키고 추가적인 원하는 레벨의 리액턴스를 전송 라인에 삽입한다. 증가된 리액턴스는 추가적인 전류를 대안의 전송 라인으로 돌릴 것이다. 분산 직렬 임피던스의 삽입은 라인 전류가 추가적인 DSR(100) 모듈을 활성화시키도록 증가하는 데 필요한 만큼 계속될 것이다. 라인에서의 모든 DSR 모듈이 활성화되면, 인덕턴스는 그의 최종 값, L_f(404)에 도달한다. L_f(404)의 최종값은 컨덕터의 온도 한계값과, 그에 따라 전류의 온도 한계값, I_thermal(410)에 따라 설정될 수 있으며, 이를 넘어서는 인덕턴스의 아무런 주입도 발생하지 않을 것이다.

하루의 특정 시간 대에 또는 정의된 우발 상황시에 과부하 상태를 보일 가능성이 있는 미리 선택된 라인은 DSR(100) 모듈을 갖추도록 변형될 수 있어 과부하 상태가 발생하면 자동으로 혼잡을 처리할 수 있고, 정상 동작 상태시의 시스템에 최소한의 영향을 미칠 수 있다. 전력 라인에서의 DSR(100) 모듈의 배치는 따라서 전류 제한 컨덕터의 개념을 실현하는 것을 도울 수 있다.

DSR(100) 모듈의 제어는 다수의 라인에서 실행될 때 아무런 진동 또는 상호작용이 발생하지 않음을 암시한다. 식 (4)에 나타낸 바와 같이 지수적 감쇠 추정기(exponentially decaying estimator)는 모듈과 라인 사이의 상호 작용을 최소화하기 위해 각각의 모듈 내에서 사용된다.

식 (4)

t ₀ ≤ t ≤ t ₀ + △t 에 대해서만 유효함.

L_exp는 각각의 샘플링 시에서의 실제 주입 요구에 대응한다.

전력 그리드의 전송 라인에 많은 DSR(100) 모듈을 가지며 모든 DSR(100) 모듈이 특정 전류 레벨에서 활성화하도록 설정된다면 이는 매우 점차적인 임피던스의 변화율을 생성한다. 이것은 시스템에 관한 임피던스의 선형 변화로서 나타나는 것을 효과적으로 생성하고, 디바이스 사이의 통신을 요구하지 않는다. 각각의 DSR(100)은 약간의 상이한 레벨에서 온오프 전환되도록 프로그램된다. 전류가 다시 사전결정된 레벨 아래로 저하되면, 그 다음 사이리스터는 추가된 리액턴스를 라인으로부터 제거시키고 시스템은 그의 정상 동작 상태로 복귀된다는 것 또한 강조되어야 한다. 시스템은 자체 조정되고(self-regulating), 열 과부하 상태가 더 이상 존재하지 않으면 라인은 그의 원래 상태로 되돌아감이 강조되어야 한다. DSR(100)의 동작을 위해 통신은 필요하지 않지만, 성능을 개선하기 위해 통신이 사용될 수 있다는 것도 추가로 강조되어야 한다. 제어는 DSR(100)에 국부적인 파라미터에 기초한다. 다수의 유닛은 임피던스 파라미터에 대하여 연속성(continuum)을 생성하도록 순차적으로 제어된다.

예로서, 백 개의 DSR(100) 모듈이 배치되면, 1 퍼센트의 분해능(resolution)으로 라인 인덕턴스를 변화시킬 수 있다. DSR(100) 모듈의 스위칭은 당업자에게 잘 알려진 바와 같은 노이즈 필터링, 히스테리시스 및 기타 보호 메커니즘을 포합할 필요가 있을 것이다. 그러나, DSR(100)의 동작을 위해 아무런 통신이 요구되지 않는다는 것은 여전히 명백하다.

DSR(100) 모듈은 전류 제한 케이블로서 이해될 수 있다. 케이블에서의 전류가 그의 열 용량에 가까워질 때, 임피던스를 증가시키며, 그에 따라 전류를 네트워크의 상대적으로 덜 부하된 다른 부분으로 흐르도록 한다. 이는 예상가능한 방식으로 발생하고, 시스템 오퍼레이터로 하여금 시스템의 이용가능한 전송 용량을 보다 잘 이용할 수 있게 한다.

도 5a는 DSR(100)의 STT(120) 부를 강조한다. STT(120)는 컨덕터(108)를 둘러싸며 클램프되고, 두 개의 스플릿코어 섹션(132), 권선(134) 및 보통은 폐쇄되어 있는 콘택트 스위치(122)를 포함한다. 스플릿코어 센션(132)은 컨덕터(108)를 둘러싸며 클램프되는 STT(120)의 일부이다. 추가적으로, 두 개의 스플릿코어 섹션(132)의 각각에 대해 별도의 권선(134)을 이용하기 원한다면 제2 콘택트 스위치(136)가 사용될 수 있다. 콘택트 스위치는 예를 들어 전기 기계 스위치일 수 있음을 인식되어야 한다.

도 5b는 DSR(100)의 STT(120)부의 일단으로부터의 도면을 도시한다. 컨트롤러(130)는 콘택트 스위치(122)를 동작시킨다. 컨트롤러는 콘택트 스위치(122)를 폐쇄하여 권선(134)을 단락시킴으로써, DSR(100)을 바이패스한다. 컨트롤러(130)는 콘택트 스위치(122)를 개방하여 DSR(100)을 이용한다. 에어갭(138)은 컨트롤러(130)가 컨덕터(350)로 자화 인덕턴스를 배치할 때 DSR(100)이 원하는 인덕턴스를 생성할 수 있도록 설계된다.

콘택트 스위치(122) 및 사이리스터(124)가 개방되면, 자화 인덕턴스는 케이블에 삽입된다. 에어갭(138)은 올바른 레벨의 인덕턴스가 삽입되도록 설계된다. 이것은 클램프온 디바이스의 구성을 단순화함으로써 비용을 감소시킨다. 완전한 트랜스포머를 실현하기 위해 함께 커플링되는 두 개의 동일한 1/2를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안으로, 모든 권선은 자기 회로를 완성하기 위해 이용되는 단일 코어 세그먼트를 갖춘 코어의 하나의 세그먼트에 대해 있을 수 있다. 이 경우에는, 하나의 콘택트 스위치(122)만 존재할 수 있을 것이다.

DSR(100)은 바람직한 실시예에서, 분산 직렬 인덕턴스를 컨덕터(108)에 삽입함에 의한 라인 과부하 제어를 위한 완전히 수동 스위칭가능한 시스템임은 강조되어야 한다. DSR(100)은 바람직한 실시예에서 아무런 통신 없이 그리고 단순화된 시스템 인터페이스 요건으로써 동작한다. 스위칭 기능을 수행하는 데 전력 반도체가 이용될 수 있지만, 전기 기계 콘택터, 콘택트 스위치(122)가 바람직할 수 있다. 앞서 지적한 바와 같이, 대부분의 수동 컴포넌트의 사용은 엄한 환경, 극한 온도 및 장애가 있는 상태시의 전기 과부하에 대한 설계를 개선한다. 시스템은 어떠한 전력 시스템 상태시에든 과부하의 위험이 있는 대상 라인에 대해 사용될 수 있다. 시스템은 라인 임피던스를 효과적으로 증가시킬 수 있고 전류를 추가적인 용량을 갖는 라인으로 돌릴 수 있다. 대상 라인은 과부하가 방지될 수 있고, 추가적으로 전송 로딩의 경감을 일으키고 라인 트립(line trip)을 피할 수 있다.

또 다시, DSR(100)의 동작을 위해 아무런 외부 통신이 필요하지 않다는 것은 강조되어야 한다. 그러나, 시스템 오퍼레이터가 컨트롤러(130)의 성능을 보다 우수하게 프로그램할 수 있도록 통신이 이용될 수 있음을 당업자라면 이해할 것이다. DSR(100)은 다른 DSR(100) 모듈과 통신하도록 허용될 수 있다. 또한, 시스템 오퍼레이터는 통신 링크(도시되지 않음)를 통해 하나 이상의 컨트롤러(130)를 재프로그램할 수 있다.

추가적으로, 컨트롤러(130)는 예를 들어 단거리 리모트 제어를 통해 재프로그램될 수 있다.

도 6은 트랜스포머 권선의 등가 회로를 도시한다. 콘택트 스위치(122)가 폐쇄되면, 트랜스포머는 단락되고 누설 리액턴스 L_R는 컨덕터와 직렬로 삽입된다. 이 누설 리액턴스는 이 상황에서 무시할 정도로 작은 대략 0.8 μH이다. 컨트롤러(130)는 라인 전류와 케이블 온도를 모니터링하여 열 용량을 최적화한다. 전반적인 제어 전략에 기초하여, 라인 인덕턴스의 증가가 필요한 경우에는 콘택트 스위치(122)를 개방함으로써 자화 인덕턴스 L_m를 회로에 삽입한다. 대다수의 유닛이 직렬로 있다면, 시차 스위칭 기술이 사용될 필요가 있을 것이다.

도 7은 완전히 기계적인 DSR(700)의 대안의 실시예를 도시한다. 유효 인덕턴스가 변경되도록 이동될 수 있는 코어는 인덕턴스를 컨덕터(108)에 삽입하는 데 사용될 수 있다. 정상 동작 상태시에 두 개의 코어 1/2(702)을 특정 거리 이격하여 유지하며, 최소의 인덕턴스가 컨덕터(108)에 커플링될 수 있게 하는 메커니즘이 사용될 수 있다. 케이블의 온도가 증가함에 따라, 에어갭(704)은 인덕턴스를 효과적으로 증가시키면서 감소될 것이다. 온도에 따라 형상을 변화시키는 열 기계적 밴드는 이러한 디바이스의 완전한 수동 구현을 제공할 수 있다. 대안으로 솔레노이드가 사용될 수 있다.

도 8은 DSR의 동작을 도시하는 흐름도(800)이다. 단계 810에서 에어갭이 자화 인덕턴스를 제공하도록 설계되어 있는 경우 컨덕터를 둘러싸며 클램프되는 싱글 턴 트랜스포머에 의해 자화 인덕턴스가 제공된다. 단계 820은 컨트롤러를 동작시키는 데 사용되는 전력의 유도를 나타낸다. 전력은 컨덕터 라인 전류로부터 유도된다. 단계 830에서 라인 전류는 모니터링되고, 그에 따라 라인 전류가 사전결정된 값에 도달하면 단계 840에서 콘택트 스위치는 개방된다. 일단 콘택트 스위치가 개방되면, 그 다음 단계 850에서 전류는 전류가 소정의 값 아래로 저하될 때까지 모니터링된다. 전류가 소정의 값 아래로 떨어지면, 그 다음 단계 860에 나타낸 바와 같이 콘택트 스위치는 폐쇄될 것이다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 도 8에 도시된 방법은 하나보다 많은 STT를 포함할 수 있고, 통상적으로 그러할 것이다. 그 다음 각각의 STT는 컨덕터 라인 전류의 상이한 사전결정된 값에서 이를 둘러싸며 클램프되는 것인 컨덕터에 자화 인덕턴스를 삽입할 것이고, 컨덕터를 통해 인덕턴스의 점차적인 증가를 달성함으로써 과부하를 감소시키고 대안의 컨덕터에서의 전류가 증가하도록 할 수 있을 것이다. 다시, DSR을 이용하는 이 방법을 위해 통신을 필요로 하지는 않지만, 동작을 향상시키기 위해 통신이 사용될 수 있다는 것이 강조되어야 한다.

분산 직렬 임피던스를 삽입하기 위한 다양한 구현예가 모의 실험되었다. DSR 모델은 770 A의 전류에서 9.24 kVAR 직렬 인덕턴스 주입을 가정한다. 구축 및 테스트된 실험적인 STT 유닛에 기초하여, 누설 인덕턴스는 0.8 μH이지만, 삽입된 인덕턴스는 0.042 mH이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 네 개의 버스 시스템(900)에서 DSR은 더 사용된다. 도 9는 두 개의 전력 소스를 갖는 네 개의 버스 시스템(900)을 도시하고, Gen 1은 참조 부호 906으로 표시하고 Gen 2는 참조 부호 907로 표시한다. 참조 부호 901로 표시한 라인 1은 40 마일(mile)의 길이와 6.752 + j0.08372 Ω의 임피던스를 갖는다. 참조 부호 902로 표시한 라인 2는 20 마일의 길이와 3.376 + j0.04186 Ω의 임피던스를 갖는다. 참조 부호 903으로 표시한 라인 32은 30 마일의 길이와 5.084 + j0.06279 Ω의 임피던스를 갖는다. 참조 부호 904로 표시한 라인 4는 40 마일의 길이와 6.752 + j0.08372 Ω의 임피던스를 갖는다. 참조 부호 905로 표시한 라인 5는 20 마일의 길이와 3.376 + j0.04186 Ω의 임피던스를 갖는다. 로드 1은 참조 부호 908로 표시하고 로드 2는 참조 부호 909로 표시한다. DSR 유닛이 바이패스되면, 도 10에서의 그래프(1000)에 의해 도시된 바와 같이 네트워크를 통해 전송될 수 있는 최대 전력은 라인 2 및 라인 5에 의해 제한된다. 추가적인 DSR 유닛으로써, 허용가능한 ATC 인벌로프(envelope)가 최소 37.6% 만큼 급격하게 증가된 것을 볼 수 있다.

본 발명의 전술한 실시예는, 특히 임의의 “바람직한” 실시예는 단지 가능한 구현예를 나타낸 것으로, 본 발명의 원리의 명확한 이해를 위해 상술한 것임을 강조되어야 한다. 본 발명의 기술적 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않고서 본 발명의 전술한 실시예(들)에 대하여 많은 변경 및 변형이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 변경 및 변형은 여기에서 본 발명의 범위 내에 포함되며 하기의 청구범위에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims

분산 직렬 임피던스를 제공함에 의해 라인 과부하 제어를 실행하는 시스템으로서,

수동 인덕턴스를 컨덕터 내로 삽입하도록 구성된 적어도 하나의 분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)를 포함하고,

상기 적어도 하나의 DSR은,

상기 컨덕터를 둘러싸며 클램프되는(clamped) 권선(winding)을 포함하는 싱글 턴 트랜스포머(STT; single turn transformer)로서, 상기 STT는 자화 인덕턴스 및 누설 인덕턴스를 포함하는 것인, 상기 STT;

상기 권선과 직렬로 연결된 스위칭 장치로서, 상기 수동 인덕턴스는 상기 스위칭 장치가 닫힐 때 상기 누설 인덕턴스가 되고, 상기 스위칭 장치가 개방된 때 자화 인덕턴스가 되는 것인, 상기 스위칭 장치; 및

컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값에 도달한 때 상기 스위칭 장치를 개방하도록 구성된 컨트롤러

를 포함하는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 STT는 두 개의 스플릿코어(split-core) 섹션 및 상기 두 개의 스플릿코어 섹션을 분리시키는 에어갭(air-gap)을 더 포함하고, 상기 에어갭은 상기 두 개의 스플릿코어 섹션이 상기 컨덕터를 둘러싸며 클램프될 때 자화 인덕턴스의 특정 레벨이 생성되도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 스위칭 장치는 콘택트 스위치를 더 포함하고, 상기 콘택트 스위치는 폐쇄 상태에 있는 경우 상기 권선을 단락시키는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 상기 콘택트 스위치를 개방시킴으로써 상기 자화 인덕턴스를 삽입하도록 구성된 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 상기 콘택트 스위치를 개방시킴으로써 상기 자화 인덕턴스의 삽입을 허용하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 콘택트 스위치는 보통은 폐쇄되어 있는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 콘택트 스위치는 전기기계 스위치인 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 컨덕터 라인 전류가 상기 사전결정된 값 아래로 저하되면 상기 스위칭 장치를 폐쇄하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 5에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 컨덕터 라인 전류가 상기 콘택트 스위치의 폐쇄에 의해 상기 사전결정된 값 아래로 저하되면 상기 자화 인덕턴스를 제거하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 5에 있어서,

상기 스위칭 장치는, 개방시 자화 인덕턴스를 상기 컨덕터에 삽입시키고 폐쇄시 상기 자화 인덕턴스를 제거하는, 상기 콘택트 스위치와 병렬인 사이리스터(thyristor)를 더 포함하는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

복수의 DSR들을 더 포함하고, 각각의 DSR은 그 DSR에 대해 특정한 양의 자화 인덕턴스를 삽입하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 STT는 각각의 스플릿코어 섹션에 대하여 개별적인 권선을 더 포함하는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 12에 있어서,

상기 STT는 각각의 개별적인 권선에 대하여 개별적인 콘택트 스위치를 더 포함하는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

적어도 두 개의 컨덕터를 더 포함하는 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 14에 있어서,

상기 적어도 두 개의 컨덕터 각각은 적어도 하나의 DSR과 연관되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 상기 컨트롤러를 재프로그래밍하기 위한 통신을 송신 및 수신하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨트롤러는 또한 다른 DSR과 연관된 컨트롤러와의 통신을 송신 및 수신하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 컨트롤러는 단거리 원격 제어에 의해 재프로그래밍될 수 있는 것인 라 인 과부하 제어 시스템.
분산 직렬 임피던스를 제공함에 의해 라인 과부하 제어를 실행하는 시스템으로서,

수동 인덕턴스를 컨덕터 내로 삽입하도록 구성된 적어도 하나의 분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)를 포함하고,

각각의 DSR은,

컨덕터를 둘러싸며 클램프되는(clamped) 스플릿코어로서, 상기 스플릿코어는 사전정의된 자화 인덕턴스에 대응하는 거리를 갖는 에어갭을 포함하는 것인, 상기 스플릿코어;

컨덕터 라인 전류가 사전정의된 값에 도달하였음을 판정하는 수단; 및

상기 컨덕터에 삽입되는 수동 인덕턴스의 양을 변화시키는 수단을 포함하고,

상기 수동 인덕턴스는 상기 사전정의된 값이 초과되는 때 상기 사전정의된 자화 인덕턴스가 되는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 19에 있어서,

상기 컨덕터에 삽입되는 수동 인덕턴스의 양을 변화시키는 수단은 상기 에어갭을 초기 거리로부터 상기 사전정의된 자화 인덕턴스에 대응하는 거리로 변화시키는 것인 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 19에 있어서,

상기 DSR의 권선을 단락시킴으로써 상기 DSR을 바이패스하기 위한 수단을 더 포함하는 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 19에 있어서,

컨덕터 라인 전류로부터 전력을 유도하기 위한 수단을 더 포함하는 라인 과부하 제어 시스템.
청구항 19에 있어서,

상기 컨덕터에 삽입되는 수동 인덕턴스의 양을 변화시키는 수단과 통신하기 위한 수단을 더 포함하는 라인 과부하 제어 시스템.
직렬 임피던스를 컨덕터에 삽입함에 의해 라인 과부하 제어를 실행하는 방법으로서,

분산 직렬 리액터(DSR; distributed series reactor)에 의해 상기 컨덕터 내로 수동 인덕턴스를 삽입하는 단계; 및

컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값에 도달한 때 상기 수동 인덕턴스를 상기 DSR의 자화 인덕턴스로 변화시키기 위해 상기 수동 인덕턴스를 상기 컨덕터에 삽입되도록 하는 단계

를 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

상기 DSR은 상기 컨덕터를 둘러싸며 클램프되는(clamped) 싱글 턴 트랜스포머(STT; single turn transformer)를 포함하고, 에어갭이 상기 자화 인덕턴스를 제공하도록 구성되는 것인 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

컨덕터 라인 전류로부터 컨트롤러에 대하여 전력을 유도하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

상기 컨덕터 라인 전류가 상기 사전결정된 값에 도달한 때 상기 수동 인덕턴스가 변화하도록 하기 위해 콘택트 스위치를 개방하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 27에 있어서,

상기 콘택트 스위치를 개방하는 단계는 상기 수동 인덕턴스를 변화하게 하는 것인 라인 과부하 제어 방법.
청구항 27에 있어서,

상기 컨덕터 라인 전류가 사전결정된 값 아래로 저하된 때 상기 콘택트 스위치를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 29에 있어서,

상기 콘택트 스위치를 폐쇄하는 단계는 상기 수동 인덕턴스를 상기 DSR의 누설 인덕턴스로 변화시키는 것인 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

적어도 두 개의 DSR에 의해 수동 인덕턴스를 제공하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 31에 있어서,

상기 적어도 두 개의 DSR 각각은 상기 수동 인덕턴스를 각자의 DSR에 특정한 사전결정된 자화 인덕턴스로 변화시키도록 구성되고, 상기 사전결정된 자화 인덕턴스는 각자의 DSR의 에어갭 거리에 의해 정의되는 것인 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

수동 인덕턴스를 적어도 두 개의 컨덕터에 삽입하는 단계를 더 포함하고, 상기 적어도 두 개의 컨덕터 각각은 적어도 하나의 대응하는 DSR과 연관되는 것인 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

상기 DSR의 컨트롤러에 프로그래밍 정보를 통신하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.
청구항 24에 있어서,

한 DSR로부터 다른 DSR에 통신하는 단계를 더 포함하는 라인 과부하 제어 방법.