模块化时间同步注入模块制造技术

模块化时间同步注入模块。在现有技术的电网系统中，电力线控制由基于变电站的大型系统完成，该大型系统使用高压（HV）电路来获得可在HV电力线上产生振荡的可注入阻抗波形。目前，智能阻抗注入模块（IIM）被提出用于交互式电力线控制和线路平衡。分布在高压线路上或安装在移动平台上并连接到HV电力线的这些IIM以智能方式在本地生成和注入波形，以提供对来自公共设施的用于电力线控制的命令的交互式响应能力。这些IIM通常包括多个阻抗注入单元（IIU），所述阻抗注入单元（IIU）是以串并联连接互连的无变压器的柔性交流传输系统，并且输出脉冲是加性和时间同步的，以生成适当的波形，当注入到HV传输线上时能够实现所期望的响应并提供交互式潮流控制。

Modular time synchronization injection module

【技术实现步骤摘要】
模块化时间同步注入模块相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月23日提交的美国临时申请No.62/721,749的权益，通过引用将其公开内容并入本文中。
本公开涉及通过提供伪正弦电压来减少阻抗注入的谐波分量，以用于平衡和控制电网上的潮流（powerflow），所述伪正弦电压通过来自多个分布式注入模块的同步注入建立，所述分布式注入模块通过高压电力线的阻抗被平滑为正弦波。
技术介绍
大多数电力公共设施使用能量管理系统（EMS）/监督控制和数据采集（SCADA）控制系统来控制电网系统。图2示出了这样的发电-配电系统200，其中基于变电站的静态同步串联补偿器（SSSC）204连接到电力线108并且由公共设施206通过通信线路207直接控制以用于线路平衡。在这些情况下，发电机203和负载205两者也被示出为连接在变电站处。这些控制系统提供变电站204处的潮流控制单元之间的连接和通信，配电负载205也从该变电站204连接。这些公共设施控制系统被用于限制电网上电力传输的电力线上的负载不平衡。由于系统直接由公共设施206控制，因此它们对电网上的干扰和不平衡的反应是慢的。如指示的系统通常是基于变电站的高功率系统，其被编程为将高电压注入到高压（HV）传输线108上。这些线路平衡系统生成并注入阻抗作为高功率方波，这将导致电网中的谐波振荡，因为由这些基于地面的单元需要以生成和注入用于线路控制的电压是高的。因此，这些系统通常被设计成通过使用高压开关生成如图2A中所示的伪正弦波，所述高压开关以高速和高功率切换以生成一系列不同幅度的方波，当所述方波被平滑时，提供正弦波用于注入到HV传输线108上。使用需要高可靠性、瞬时阻断能力、高压绝缘和液体冷却的专用耗电（power-hungry）高压和高速开关来消除切换时生成的热量，使这些基于变电站的单元操作和维护成本昂贵。除了使用被耦合到电力线的智能阻抗注入模块（IIM）在HV传输线108上的潮流的基于公共设施的控制之外，工业中的当前发展（move）是使用分布式和本地化控制。图1示出了这样的实现。在图1中，连接在发电点104和负载106之间的HV传输线108被悬挂于高压塔110。该图示出了悬挂在以电力线的HV操作的电力线上的IIM102。这些具有内置智能的IIM能够标识任何本地潮流控制需求和HV传输线108上的任何干扰，并通过生成校正阻抗和将校正阻抗注入到HV传输线上来提供即时且有效的本地校正动作。系统200的更高级示例在图3中示出，如包括分布在变电站204之间的HV传输线108上的分布式阻抗注入模块（IIM）300的系统200A。IIM300被直接附接到电网的HV传输线108，HV传输线108被悬挂于HV塔201与地面绝缘。发电机203和负载205通常被连接到在变电站204处的电网的HV传输线108。IIM300经由高速通信链路303被通信地连接或耦合到本地智能中心（LINC）302，高速通信链路303允许在需要时以子同步速度由本地区域中的IIM300进行通信和响应。LINC302还通过高速通信链路303被连接到其他LINC，以协调本地IIM300组的活动。监督公共设施206A使用连接到LINC302和变电站204的命令和通信链路207来监视系统200A的活动。监督公共设施206A能够经由将本地IIM300连接到LINC302的通信链路对本地IIM300进行交互式控制。图4是示出智能IIM300的主要部件的框图。参考图4，IIM300至少包括阻抗生成和注入模块100、具有带有时间同步能力的至少时钟的智能控制能力402以及高速通信链路410。图5示出了示例性变压器耦合IIM500，其具有两个耦合变压器506A和506B，耦合变压器506A和506B将IIM耦合到HV传输线108以将阻抗注入到HV传输线108上以进行线路平衡和干扰消除。次级变压器501被用作电力线上的任何干扰的传感器单元，并且还从电力线提取电力，以为转换器505A和505B提供必要的电力，以生成注入到HV传输线108上所需的阻抗。生成和注入由从传感器和电源单元502到主控制器503的输入来控制，主控制器503向耦合到相应转换器505A和505B的控制器504A和504B提供输入。附图说明在附图的图中，通过示例而非限制的方式图示了本公开的实施例，其中，相同的标记（reference）指示相似的元件。图1是图示直接附接到HV传输线的传统分布式阻抗注入模块（IIM）的框图。图2是图示基于变电站的传统非分布式控制系统的示意图，变电站具有用于电网控制的静态同步串联补偿器（SSSC）。图2A示出了使用高功率高频开关生成伪正弦波形生成。图3是图示具有分布式和分层智能控制系统的传统电网系统的图。图4是图示具有本地和全局时间同步能力的传统动态智能阻抗注入模块的框图。图5是图示具有耦合到电网的HV传输线的变压器的传统的能够动态响应的IIM的电路图。图6是图示基于无变压器的柔性交流（AC）传输系统（TL-FACTS）的阻抗注入单元（IIU）的示例的电路图，其中一个或多个IIU可以构成阻抗注入模块IIM。图6A是图示根据一个实施例的具有相关联的本地时钟的基于TL-FACTS的IIU的本地主控制模块的电路图。图6B是图示根据一个实施例的基于TL-FACTS的IIU的本地主控制模块的电路图，该本地主控制模块具有可以与全局时钟同步的相关联的本地时钟。图7是图示根据一个实施例的具有包括四个基于TL-FACTS的IIU的串并联连接的IIM的框图。图7A是根据另一实施例的用于在移动潮流控制应用中使用的作为示例具有在3×3矩阵中互连的九个基于TL-FACTS的IIU作为潮流控制子系统的IIM的另一示例性框图。图7B是具有用于电网的三个高压线的三个潮流控制子系统的移动平台的示例性说明图。图7C是如由移动平台部署并连接到电网的子系统的示例性说明图。图8是图示分布在HV传输线上的示例性IIM的组之间的时间延迟的框图。图9是图示由多个IIU生成的多个低阻抗/电压矩形注入波形的示例性平滑正弦波形的图。图10是图示注入到HV传输线上以实现伪正弦波形的矩形波形的示例性时间同步注入的图。图11是图示生成伪正弦波形所需的定时的图。图12是图示根据一个实施例的具有用于标识HV传输线上的干扰的处理能力的本地主控制模块的图。图13是根据一个实施例的用于使用阻抗的同步注入的电网系统控制的过程的流程图。图14是示出根据一个实施例的需要被同步以实现伪正弦波形的时间延迟的表。具体实施方式将参考下面讨论的细节来描述本公开的各种实施例和方面，并且附图将图示各种实施例。以下描述和附图是对本公开的说明，并且不应被解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，未描述众所周知的或传统的细节以便提供对本公开的实施例的简明讨论。说明书中对“一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将阻抗注入到高压（HV）传输线上的系统，所述系统包括：/n分布在HV电力线上并且耦合到HV电力线的多个传感器，其被配置成检测HV电力线上的潮流中的变化以及HV电力线的特性中的变化并且将感测的数据传递到本地阻抗注入模块（IIM）；/n一个或多个分布式阻抗注入模块（IIM），每个分布式IIM包括一个或多个基于无变压器的柔性交流（AC）传输系统（TL-FACTS）的阻抗注入单元（IIU），其耦合到HV传输线，每个基于TL-FACTS的IIU包括：/n主控制模块，其被配置成/n接收来自一个或多个本地传感器的感测数据，并生成用于阻抗注入的指令作为对检测到的变化的响应，/n标识可用于阻抗注入的IIM作为用于在HV传输线上的阻抗注入的资源，以及/n响应于检测到的HV电力线特性中的变化和HV传输线上的潮流中的变化，生成切换控制信号并将其提供给标识的资源，用于控制来自标识的资源的阻抗注入；以及/n本地时钟，其耦合到主控制模块并且被配置成命令由主控制模块控制的阻抗注入的开始和阻抗注入的停止，其中本地时钟是与分布式IIM中的其他本地时钟可同步的。/n

【技术特征摘要】
20180823 US 62/721749;20190429 US 16/3980641.一种用于将阻抗注入到高压（HV）传输线上的系统，所述系统包括：
分布在HV电力线上并且耦合到HV电力线的多个传感器，其被配置成检测HV电力线上的潮流中的变化以及HV电力线的特性中的变化并且将感测的数据传递到本地阻抗注入模块（IIM）；
一个或多个分布式阻抗注入模块（IIM），每个分布式IIM包括一个或多个基于无变压器的柔性交流（AC）传输系统（TL-FACTS）的阻抗注入单元（IIU），其耦合到HV传输线，每个基于TL-FACTS的IIU包括：
主控制模块，其被配置成
接收来自一个或多个本地传感器的感测数据，并生成用于阻抗注入的指令作为对检测到的变化的响应，
标识可用于阻抗注入的IIM作为用于在HV传输线上的阻抗注入的资源，以及
响应于检测到的HV电力线特性中的变化和HV传输线上的潮流中的变化，生成切换控制信号并将其提供给标识的资源，用于控制来自标识的资源的阻抗注入；以及
本地时钟，其耦合到主控制模块并且被配置成命令由主控制模块控制的阻抗注入的开始和阻抗注入的停止，其中本地时钟是与分布式IIM中的其他本地时钟可同步的。


2.如权利要求1所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU中的本地时钟与电流的相位和频率同步，以建立命令阻抗注入的开始和停止的相对时间。


3.如权利要求1所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU中的本地时钟与本地智能中心或监视系统的监督公共设施之一处的主时钟同步。


4.如权利要求1所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU中的本地时钟与主全局时钟同步，以命令阻抗注入的开始和停止。


5.如权利要求1所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU进一步包括高速通信接口，用于与本地区域内的另一个IIM和本地智能中心的子循环通信，用于传递来自主控制器的切换控制信号，并用于协调标识的资源的阻抗注入，并且还用于响应于HV传输线上的任何本地检测到的干扰或不平衡，以用于控制本地区域内的线路电流和线路平衡，并且使得每个分布式IIM能够交互地响应于来自监督公共设施的指令，以满足目标电网系统目标。


6.如权利要求1所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU进一步包括多个柔性交流传输系统（FACTS）开关，所述开关共同形成基于TL-FACTS的IIU。


7.一种用于将阻抗波形注入到高压（HV）传输线上的系统，所述系统包括：
分布在HV电力线上并且耦合到HV电力线的多个传感器，传感器被配置成感测和监视HV电力线以获得潮流中的变化和HV电力线的特性中的变化，并将感测和监视的数据从传感器传递到监督公共设施，用于分析和生成指令，以命令HV传输线上的一个或多个分布式阻抗注入模块（IIM），以满足目标电网系统目标，每个IIM包括耦合到HV传输线的一个或多个基于无变压器柔性交流电（AC）传输系统（TL-FACTS）的阻抗注入单元（IIU），每个IIM包括：
主控制模块，其被配置成
接收来自监督公共设施的指令并标识阻抗注入波形作为响应以满足目标电网系统目标；
标识可用于阻抗注入的IIM作为HV传输线上的资源，以及
生成切换控制信号并将其提供给标识的资源，用于控制来自标识的资源中的每个的IIU的阻抗注入，以生成标识的阻抗注入波形；以及
本地时钟，其耦合到主控制模块并且被配置成命令由主控制模块控制的阻抗注入的开始和阻抗注入的停止，其中本地时钟是与分布式IIM中的其他本地时钟可同步的；
其中，聚合来自标识的资源的阻抗波形的同步注入，以生成阻抗注入波形作为响应，以满足目标电网系统目标。


8.如权利要求7所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU进一步包括高速通信接口，用于与本地区域内的另一个IIM和本地智能中心进行子循环通信，用于传递来自主控制器的切换控制信号，并用于协调标识的资源的阻抗注入，以响应来自监督公共设施的指令，以满足目标电网系统目标。


9.如权利要求7所述的系统，其中每个IIM中的本地时钟与公共设施监督处的主时钟或主全局时钟之一同步。


10.如权利要求1所述的系统，其中基于TL-FACTS的IIU分别在不同的开始和停止时间将阻抗注入到HV传输线上，使得当注入到HV传输线上时，由被标识为资源的IIM的基于TL-FACTS的IIU产生的矩形波形的聚合生成伪正弦阻抗波形。


11.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A吉纳特，MT加里森斯塔伯，H伊纳姆，S阿迪加曼努尔，
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