电网上的优化潮流控制系统的灵活部署技术方案

提供了电网上的优化潮流控制系统的灵活部署。描述了用于优化多相电力传输系统中的潮流控制的模块化潮流控制系统。相同的阻抗注入模块被以m x n矩阵进行布置，其中m是（形成安装的模块的组的支路的）被插入到每相中的串联模块的数目，并且n是每相并联的支路的数目。相中的每个阻抗注入模块可配置成将预先确定的（可控制的）功率控制波形共同插入到其附连到的相中。模块化流控制系统关于可配置性、可重新配置性、维护、大小、重量和成本是灵活的。

Flexible deployment of optimal power flow control system in power grid

【技术实现步骤摘要】
电网上的优化潮流控制系统的灵活部署相关申请的交叉引用本申请要求2018年1月26日提交的美国临时专利申请号62/622,441的权益，所述美国临时专利申请的整体被通过引用结合于本文中。题为“ModularFACTSDeviceswithExternalFaultCurrentProtection”的美国专利申请号15/694,605的公开内容被通过引用结合于本文中。
本专利技术涉及单相和多相ac潮流（powerflow）控制系统的领域，并且更特别地涉及包括可以被重新配置和重新部署的相同阻抗注入模块的灵活系统和方法。
技术介绍
已经开发了无变压器的潮流控制系统，其与包含隔离变压器的系统相比，减小了大小和重量。被部署在无变压器的潮流控制系统中的装备包括高度复杂和定制的安装，其包括在安装之前对需要长的计划周期的部件的采购以及对保护系统的修改。因此，在本领域中存在对具有相同且经标准化的阻抗注入模块以用于快速且高效的配置、部署、重新配置和重新部署的灵活潮流控制系统的需要。优选地，这些系统将提供相对于潮流控制水平和电流容量的部署灵活性；以及，具有对现有故障监视系统的最小干扰的安装。附图说明图1是本专利技术的阻抗注入模块的框图，其包括到支持系统的无线链路。图2是示出图1的功率切换（switching）组件的部件的示意图，其被以全桥配置进行布置。图3图示了依照本专利技术的实施例的电力传输系统的三相，每相包括阻抗注入模块的组（bank）的安装。图4是依照本专利技术的以移动配置部署的潮流控制系统的示意性图示。图5是图示依照本专利技术的实施例的用于安装灵活潮流控制系统的计划块的流程图。具体实施方式图1是是具有到支持系统2的无线接口1的阻抗注入模块10的框图，所述支持系统2依照系统级计划向阻抗注入模块10提供配置参数以优化高压配电系统的传输线中的潮流，并且在潮流特性随着改变的电源和负载条件而变化时和/或在重新部署阻抗注入模块时提供重新配置参数。可以通过图1的支持系统2无线地提供这样的配置和重新配置参数，从而允许与期望一样频繁地更新参数，而不用对所述模块进行物理访问。阻抗注入模块10包括通信和控制块3，所述通信和控制块3包括用于接收和传输无线信号1的天线4、耦合到天线4的收发器5、以及耦合到收发器5和存储器7的微处理器6。存储器7包含指令，所述指令可由微处理器6执行以用于操作阻抗注入模块10，包括向功率切换组件8传输配置参数，其将被参考图2-3进一步描述。存储器7还包括非易失性重写部分，其可以被支持系统2通过收发器5进行编程（数据和/或指令）作为软件配置编程，以在必要时配置和重新配置如先前描述的单独的阻抗注入模块10中的每个。因此，阻抗注入模块10可以根据期望由远程支持系统2根据需要进行配置或重新配置和控制。阻抗注入模块10可以进一步包括未示出的元件，作为示例，诸如电池、散热元件和分立的滤波器部件。为了高效的功率传送，并且特别是为了支持通过电力传输线传输无功功率的能力，阻抗注入模块中的每个可配置成调整线电抗，同时对线电阻具有较小的影响。图2是功率切换组件8的电路示意图，其在本专利技术的阻抗注入模块的示例性实施例中被实现为全桥。端子21和22与如图3中所示的传输线串联连接，作为用于传输线的B相（phase）的连接21b和22b。器件23包括具有控制输入25的高功率开关24，控制值将由每个阻抗注入模块10中的微处理器6确定。通常，所述控制输入是每功率切换器件23的一比特数字值，其随后被放大以便以其相应的控制输入25驱动每个功率切换器件23。通过控制到四个控制输入中的每个（诸如25）的输入，期望的瞬时阻抗被注入到端子21和22处的电力线中。在图2中，所描绘的高功率开关24是绝缘栅双极晶体管（IGBT）。然而，可以使用晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、栅极可关断晶闸管（GTO）或其他功率切换器件。作为非限制性示例，高功率开关24可以采用硅、碳化硅或氮化镓半导体。二极管26是每个阻抗注入模块10的每个高功率开关24（图2）中的主体（或衬底）到漏极二极管。还如所示，DC链路电容器27存储需要注入的DC电压。注意，使用功率切换组件8的全桥实现，每个阻抗注入模块10中的每个全桥8可以被激活以在链路电容器27上存储任一极性的DC电压并在线电流波形的一个周期内以适当的时间并用期望的极性注入存储在链路电容器27上的DC电压。根据需要，可以通过在电力周期中的正确时刻处接通一对高功率开关24而瞬时减小存储在链路电容器27上的DC电压。在一些实施例中，可以使用半桥转换器代替全桥。根据需要或期望，通过对切换器件23（图2）的适当控制，阻抗注入可以是电容性的或电感性的。图3描绘了本专利技术的实施例中的潮流控制系统30a。潮流控制系统30可以被描述为无变压器的静态同步串联转换器（TL-SSSC）的组，其在本文中被描述为无变压器的转换器，每个采取向电力传输系统的一相上注入预先确定的（可控的）波形的阻抗注入模块10的形式，其中所述波形与线电流同步，并且其中所述无变压器的转换器包括固定的（静态的、不移动的或不旋转的）装备，并且还包括与所述线串联连接的部件。示出了标记为A、B、C的三相，其表示形成电网的一部分的高压配电系统的三个电力传输线并且承载来自三相电源31的电功率，每相承载相同的潮流控制系统30a、30b、30c。电源31可以是例如变电站，或一些其他电源，诸如机械发电机、太阳能发电站等。尽管许多潮流控制系统包括三相，但是可以参考广义的单相或多相系统来描述本专利技术，并且本专利技术可以与任何数目的相一起使用。因为在每相中安装的装备是相同的，所以仅描述相A32。相A包括XAU33a——传输线的上游阻抗，并承载电流IA34，其被示出为具有幅度和方向二者的向量。XAD33b是传输线的下游阻抗。IA可以被表示为相对时间的正弦波，具有振幅和瞬时相位角。示出了阻抗注入模块10的组35，其被配置为阻抗注入模块的mxn矩阵，其中每个阻抗注入模块能够将合成阻抗施加到在线A32上流动的电流IA34。每个阻抗注入模块10跨在诸如该图的相B中的21b和22b之类的端子施加合成阻抗，其中端子21和22被参考图2来定义。变量m36和n37每个是1-2,000的典型范围中的整数，允许跨宽范围的操作电压和电流应用于电力传输系统，同时改进通过潮流控制系统30a的电力传输的效率。“m”等于阻抗注入模块的组的一个支路（leg）中的串联的阻抗注入模块的数目。“n”等于阻抗注入模块的组中的并联支路的数目。增大变量m提供更高的串联电压注入能力。通过确保每个功率部件中流动的电流不超过其推荐额定值，增大n提供更高的传输线操作电流，同时支持高系统可靠性。计算由阻抗注入模块的组35提供的总体合成阻抗，以提供所期望水平的串联电压注入。也可以使用大于2,000的m和n值。本专利技术的目的是潮流控制系统30a关于可配置性、可重新配置性、维护、大小、重量和成本是灵活的。为了响应阻抗注入模块的组35中的一个或多个阻抗注入模块中的潜在故障，阻抗注入模块10的每个组35可以被用旁路开关38增强，其被在交叉引用的专利申请15/694,605中进一步描述。替代地，可以响应于诸如A、B、C之类的传输线中的故障而激活旁路开关38，其中故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供在高压电力传输系统中使用的模块化潮流控制系统，包括：多个轮式运载工具；多个相同的阻抗注入模块，其能够被布置在高压电力传输系统的相中的m x n矩阵中；所述多个相同的阻抗注入模块在所述多个轮式运载工具中的一个或多个上并且可由所述多个轮式运载工具中的所述一个或多个在公共和私人道路上运输；每个阻抗注入模块在其中都具有无变压器的静态同步串联转换器；每个轮式运载工具上的所述阻抗注入模块至少部分地连接在一起，以形成高压电力传输系统的相中的所述m x n矩阵的至少一部分；其中m是每个支路中要串联连接的所述阻抗注入模块的数目；并且，其中n是可共同与高压配电系统的相串联连接的支路的数目；凭此所述模块化流控制系统能够被快速地部署在公共和私人道路上，并且以高效的方式连接到高压电力传输系统的相中的所述m x n矩阵中的高压传输系统的相中。

【技术特征摘要】
2018.01.26 US 62/622441;2018.08.17 US 16/1047781.一种供在高压电力传输系统中使用的模块化潮流控制系统，包括：多个轮式运载工具；多个相同的阻抗注入模块，其能够被布置在高压电力传输系统的相中的mxn矩阵中；所述多个相同的阻抗注入模块在所述多个轮式运载工具中的一个或多个上并且可由所述多个轮式运载工具中的所述一个或多个在公共和私人道路上运输；每个阻抗注入模块在其中都具有无变压器的静态同步串联转换器；每个轮式运载工具上的所述阻抗注入模块至少部分地连接在一起，以形成高压电力传输系统的相中的所述mxn矩阵的至少一部分；其中m是每个支路中要串联连接的所述阻抗注入模块的数目；并且，其中n是可共同与高压配电系统的相串联连接的支路的数目；凭此所述模块化流控制系统能够被快速地部署在公共和私人道路上，并且以高效的方式连接到高压电力传输系统的相中的所述mxn矩阵中的高压传输系统的相中。2.根据权利要求1所述的模块化流控制系统，其中所述多个轮式运载工具中的至少一个具有或包括能够与所述阻抗注入模块并联耦合的旁路开关。3.根据权利要求1所述的模块化流控制系统，其中所述轮式运载工具是用于牵引到部署所述模块化潮流控制系统的地点的拖车。4.根据权利要求1所述的模块化潮流控制系统，其中所述相同的阻抗注入模块是无线地可配置和可重新配置的。5.根据权利要求1所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个包含处理器、存储器和收发器，其中所述存储器包含指令，所述指令可由所述处理器执行以响应于软件配置编程而配置或重新配置它驻留于其中的所述阻抗注入模块。6.根据权利要求5所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个可响应于软件配置编程而重新配置，凭此所述多个阻抗注入模块中的每个可响应于所述软件配置编程改变而重新配置以允许所述阻抗注入模块被共同地远程协调以在不同的时间执行不同的潮流控制算法。7.根据权利要求1所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个包括全桥转换器。8.根据权利要求1所述的模块化潮流控制系统，其中所述阻抗注入模块中的每个将在其附连到的相的线电位处浮动。9.根据权利要求1所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个提供足以优化每千克重量的相应阻抗注入模块至少2kVA的无功功率传送的阻抗注入水平能力。10.一种模块化潮流控制系统，包括：多个相同的阻抗注入模块，其被布置或配置成布置在高压电力传输系统的每相中的mxn矩阵中；所述多个相同的阻抗注入模块被布置在用于在公共道路上运输的一个或多个运载工具上，以用于重新部署到用于提供高压电力传输系统中的电力控制的地点；每个阻抗注入模块在其中都具有无变压器的静态同步串联转换器，其与在共同与高压配电系统的相应相串联连接的多个并联支路中的相应支路中的所述多个相同的阻抗注入模块中的至少另一个串联地耦合；共同与所述高压配电系统的相应相串联连接的多个并联支路中的支路中的每个阻抗注入模块可配置成将预先确定的功率控制波形注入到其附连到的相中；其中m是形成每个并联支路的串联连接的所述阻抗注入模块的数目；并且，其中n是共同与高压配电系统的相串联连接的并联支路的数目。11.根据权利要求10所述的模块化潮流控制系统，其中所述相同的阻抗注入模块是无线地可配置和可重新配置的。12.根据权利要求10所述的模块化潮流控制系统，其中m和n是整数，每个都在1-2,000的范围中。13.根据权利要求10所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个包含处理器、存储器和收发器，其中所述存储器包含指令，所述指令可由所述处理器执行以响应于软件配置编程而配置或重新配置它驻留于其中的所述阻抗注入模块。14.根据权利要求13所述的模块化潮流控制系统，其中所述多个阻抗注入模块中的每个可响应于软件配置编程而重新配置，凭此所述多个阻抗注入模块中的每个可响应于所述软件配置编程改变而重新配置以允许所述阻抗注入模块被共同地远程协调以在不同的时间执行不同的潮流控制算法。15.根据权利要求10所述的模块化潮...

【专利技术属性】
技术研发人员：H伊纳姆，D达斯，A伊耶，K博简茨克，
申请(专利权)人：智能电线股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US