模块化时间同步注入模块

摘要

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。

权利要求

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：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。

11.一种用于将阻抗同步注入到高压（HV）传输线上的方法，所述方法由耦合到HV传输线的多个阻抗注入模块（IIM）执行，所述方法包括：标识HV传输线上的干扰或潮流不平衡，或接收来自监督公共设施的命令以用于满足目标电网系统目标；

响应于标识的干扰、潮流不平衡或从监督公共设施接收的命令，定义阻抗注入波形；

基于定义的阻抗注入波形来生成注入信息；

将注入信息发送到一个或多个本地IIM；以及

基于注入信息启动到HV传输线上的阻抗注入。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

确定来自一个或多个本地IIM的本地资源是否可用于生成阻抗注入波形；以及响应于确定本地资源是可用的，使用本地资源生成阻抗注入波形。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

响应于确定来自一个或多个本地IIM的本地资源是不可用的，标识具有可用资源的相邻位置中的一个或多个IIM以生成阻抗注入波形；以及使用相邻位置中的一个或IIM的可用资源生成阻抗注入波形。

14.如权利要求11所述的方法，其中，注入信息包括注入的开始时间、注入的停止时间和阻抗注入波形的幅度。

15.如权利要求14所述的方法，其中开始时间和停止时间与作为相对时间的HV传输线中的电流的相位和频率同步。

16.如权利要求14所述的方法，其中，开始时间和停止时间与监督公共设施处的主时钟同步。

17.如权利要求14所述的方法，其中，开始时间和停止时间与主全局时钟同步。

18.如权利要求11所述的方法，其中，通过本地智能中心（LINC）将注入信息发送到一个或多个本地IIM，所述本地智能中心（LINC）被通信地耦合到一个或多个本地IIM以进行高速通信。

19.如权利要求11所述的方法，其中，本地IIM利用注入信息在不同的注入的开始和停止时间分别将阻抗注入到HV传输线上，以使得能够建立伪正弦阻抗波形。

20.一种用于将阻抗注入到高压（HV）传输线上的系统，包括：

以串并联配置的基于无变压器柔性交流（AC）传输系统（TL-FACTS）的阻抗注入单元（IIU）的组，其被用作分布在高压（HV）传输线上的阻抗注入模块（IIM）；

其中，具有第一组基于TL-FACTS的IIU的第一IIM被耦合到HV传输线，并将第一组阻抗注入提供到HV传输线上；以及具有第二组基于TL-FACTS的IIU的第二IIM被耦合到HV传输线，并将第二组阻抗注入提供到HV传输线上；

其中第一IIM和第二IIM在HV传输线上串联连接，以用于提供第一和第二组阻抗注入；

其中，当注入的阻抗在HV传输线上被聚合时，来自基于TL-FACTS的IIU的相应的阻抗注入之间的时间延迟全部被同步以形成伪正弦阻抗波形。

21.如权利要求20所述的系统，其中分布式IIM被组装在移动平台上，所述移动平台是可沿着在变电站处包括的HV传输线运输和部署的，并且连接到HV传输线以用于阻抗注入。

22.如权利要求20所述的系统，其中来自第一和第二组基于TL-FACTS的IIU的每个基于TL-FACTS的IIU包括：传感器，其被配置成检测HV传输线上的干扰或不平衡；

主控制模块，其被配置成响应于来自监督公共设施的命令输入或检测到的HV传输线上的干扰或不平衡，提供切换控制信号用于控制阻抗注入，以用于控制线路电流和线路平衡以及电网控制目标；

本地时钟，其耦合到主控制模块并且被配置成命令阻抗注入的开始和由主控制模块控制的阻抗注入的停止，其中本地时钟是与第一和第二组基于TL-FACTS的IIU中的其他本地时钟可同步的，以基于切换控制信号来协调到HV传输线上的阻抗注入。

23.如权利要求22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，用于响应于检测到的HV传输线上的干扰或不平衡，与本地区域内的其他基于TL-FACTS的IIU进行子循环通信，以用于控制本地区域内的线路电流和线路平衡。

24.如权利要求22所述的系统，其中每个基于TL-FACTS的IIU的本地时钟与（i）作为相对时间的基于线路电流和频率的检测信号，（ii）监视系统的监督公共设施处的主时钟，或（iii）主全局时钟同步。

25.如权利要求22所述的系统，其中，第一和第二组基于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，使得从第一和第二组基于TL-FACTS的IIU产生的矩形波形在聚合时生成伪正弦阻抗波形。

说明书

模块化时间同步注入模块

[0001] 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。

技术领域

[0002] 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（power flow），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。

背景技术

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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IIM 102。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。

[0006] 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。IIM 300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。IIM 300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IIM 
300进行通信和响应。LINC 302还通过高速通信链路303被连接到其他LINC，以协调本地IIM 
300组的活动。监督公共设施206A使用连接到LINC 302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IIM 300连接到LINC 302的通信链路对本地IIM 300进行交互式控制。图4是示出智能IIM 300的主要部件的框图。参考图
4，IIM 300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。

[0007] 图5示出了示例性变压器耦合IIM 500，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

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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）。

[0011] 图2A示出了使用高功率高频开关生成伪正弦波形生成。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 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。

[0025] 图11是图示生成伪正弦波形所需的定时的图。

[0026] 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。

[0027] 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。

[0028] 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

[0029] 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。

[0030] 说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施例中。说明书中各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定都是指相同的实施例。

[0031] 最近，重量和成本中较低的无变压器柔性交流（AC）传输系统（TL-FACTS）还已经被开发并实现为用于线路平衡和控制的IIU。示例性的基于TL-FACTS的IIU 600在图6中示出。基于TL-FACTS的IIU 600由经由连接到传感器和电源块502的次级变压器501从HV传输线
108提取并提供给DC电源604的电力供电。跨电容器具有DC电源604有助于改善跨端子601A-B的注入阻抗的生成，并优化到HV传输线108上的阻抗注入。本地主控制器503被使能有智能以响应于由耦合到电力线108的传感器和电源模块502感测的电力线干扰和不平衡。主本地控制503还在其中具有本地时钟，该本地时钟是与外部时钟可同步的。主本地控制503具有高速无线连接或接口410，其经由高速链路303连接到相邻IIM和LINC 302（如前所述）。这些高速通信链路被用于向主本地控制503提供切换控制和同步信号，主本地控制503进而向FACTS开关602的切换控制块603A-D提供必要的控制指令，其中每个FACTS开关602包括控制块（例如，控制块603A-D）和FACTS设备605。FACTS设备605包括切换设备（例如，双极结型晶体管（BJT）、场效应晶体管（FET）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或者诸如此类）。基于来自主本地控制503的切换控制信号，切换控制块603A-D中的每个控制其相应的FACTS设备605，FACTS设备605进而控制跨HV传输线108串联连接的阻抗注入端子601A-B。基于TL-FACTS的IIU 600由于其重量轻，因此允许它们中的多个被连接或耦合到HV传输线108并且以串联或并联模式或其组合操作。单个或多个互连的基于TL-FACTS的IIU 600可以形成单个IIM 300，其被直接连接到高压电力线108并且在HV电力线电压下以伪接地操作。提供保护开关606（即，打开/闭合），其被用于在HV传输线108上的故障状况期间闭合和短路阻抗注入端子601A-B并且因此绕过包含在分布式IIM 300中的基于TL-FACTS的IIU 600的电路，并且保护FACTS设备和控制电路免受损坏和故障。

[0032] 如描述的那样，IIM 300从HV传输线提取功率，来以智能方式生成并将阻抗注入到电力线上，以控制和平衡电网上的潮流。具有用于本地决策制定的内置数据处理能力和智能的自我感知IIM 300还配备有高速通信能力或接口410，其允许本地区域内的本地IIM 300与连接的LINC 302之间的子循环通信。跨本地区域分布的LINC 302还被使能有允许它们以子循环速度与相邻的LINC 302通信的高速通信能力。因此，分布式IIM 300能够以协调的方式以本地级别标识电力线特性中的变化和干扰，并对其做出非常快速的反应。另外，如较早前详述的那样，这些智能IIM 300提供了对线路电流和线路平衡进行本地化控制的能力，其中在需要的情况下具有交互式响应能力。在必要的情况下，相邻本地区域中的IIM 
300能够通过可通信耦合的LINC 302协同起作用，以对HV传输线108上的干扰作出反应，并提供对来自监督公共设施206并用于本地线路管理的指令和命令的响应。在2016年3月11日提交的共同未决的美国专利申请no. 15/068，397中公开了高速通信能力和分级控制能力，该申请当前作为美国专利No. 10,097,037发布，其公开通过引用以其整体并入本文中。

[0033] 具有或不具有变压器的IIM 300仍然将方波注入到电力线上，但是减小的幅度注入。由于是低幅度注入，这些单独的阻抗注入（通常以电压的形式）倾向于不太易于在HV传输线108上生成谐波振荡。但是当要生成高电压并将其注入到HV传输线108上时，为了基于来自用于电力系统管理和/或用于潮流控制和线路平衡应用的监督公共设施206的输入进行交互控制，所公开的方法的一个实施例使用来自一个或多个本地区域的多于一个分布式IIM 300的多个IIU 600，它们一起起作用以将阻抗注入到电力线上。然后，注入的电压是加性的（或聚合的），并且因此可以在HV传输线108中产生谐波振荡。因此，如果可以使得来自该多个分布式IIM 300的阻抗注入本质上是伪正弦的，然后可以将其平滑成正弦波形，而不会带来高速、高压切换电路的费用，该电路使用连接到电力线108并由公共设施206直接控制的静态同步串联补偿器（SSSC）204的先前基于变电站的实现，则这是理想的。

[0034] 如图7B和7C中所示，另一个实施例是具有多个互连的IIU 600，所述IIU 600形成在一个或多个移动平台上组装的IIM 300，所述移动平台可以根据需要在沿着任何电网系统的HV传输线的位置处运输和部署，以提供任何必要的互动控制能力。

[0035] 又一个实施例是使形成IIM 300的多个互连的IIUs 600作为移动单元或基于地面的单元在变电站处组装并连接到电网的高压电力线以提供任何必要的交互控制能力的能力。

[0036] 根据一个实施例，公开了一种用于将阻抗注入到高压（HV）传输线上的系统。该系统包括耦合到HV传输线108的一个或多个分布式阻抗注入模块（IIM）300。在一些实施例中，作为包括次级绕组或其他替代感测能力的每个IIM 300的部分，附接到每个电力线的传感器被配置成检测传感器所附接到的HV传输线108的干扰、潮流不平衡或特性中的其他变化，诸如温度增加或振动。诸如干扰、流不平衡或HV传输线的特性中的其他变化的感测变化通过可用通信链路被传送到IIM 300、LINC 302和监督公共设施206。IIM 300的主控制模块503被配置成标识HV传输线上的可用资源，并生成切换控制信号并将其提供给所标识的资源，用于控制阻抗注入，以提供对来自系统监督公共设施206的命令和指令的交互控制能力，并且还响应于任何检测到的干扰、潮流不平衡或HV传输线108的特性中的变化。耦合到主控制模块的本地时钟被配置成通过被标识为资源的IIU 600来命令阻抗注入的开始和阻抗注入的停止。阻抗注入由主控制模块503控制，其中本地时钟是与一个或多个分布式IIM中的其他本地时钟可同步的，并且也是与耦合到IIM 300的LINC中的时钟可同步的。

[0037] 根据一个实施例，公开了一种用于将阻抗同步注入到高压（HV）传输线108上的方法。该方法由耦合到HV传输线108的阻抗注入模块（IIM）300执行。一种公开的方法包括通过IIM 300的主控制器503标识干扰、潮流不平衡或HV传输线的特性中的变化。该方法还可以包括从网络运营商/监督公共设施206接收命令，并提供对来自网络运营商/监督公共设施206的命令的交互式响应，网络运营商/监督公共设施206标识电网系统的问题或系统控制需求并提供命令和交互式控制指令。该方法还可以包括：响应于标识的干扰或不平衡，由智能主控制模块503定义阻抗注入波形，基于生成的阻抗注入波形来生成包括同步定时的注入信息，将注入信息发送到被标识为可用资源的一个或多个相邻的IIM 300，以及基于注入信息来启动将阻抗注入到HV传输线上。

[0038] 根据实施例，公开了一种用于使用包括多个基于TL-FACTS的IIU 600的多个分布式IIM 300将阻抗注入到HV传输线上的系统。作为示例：该系统包括以串联和/或并联组合连接的一个或多个基于TL-FACTS的IIU 600，以作为具有到HV传输线108上的第一协调阻抗注入能力的第一IIM 300，以及在适用的情况下，包括以串联和/或并联组合连接的第二组基于TL-FACTS的IIU 600，以作为具有到HV传输线108上的第二协调阻抗注入能力。第一组基于TL-FACTS的IIU 600和第二组基于TL-FACTS的IIU 600形成两个IIM 300，所述两个IIM 300是分布式的并且与HV传输线108串联连接，并且使得能够进行高速子循环通信。基于生成的用于阻抗注入的注入信息，使得每组的每个IIU 600能够在HV传输线上注入通常以电压形式的矩形阻抗，所述注入信息包括由识别干扰的IIM 300的主控制器503建立的同步定时。为了减少HV传输线108上的谐波振荡，主控制器503被使得能够生成阻抗注入信息，使得来自每个IIU 600的阻抗注入以如下这样的方式被定时：当聚合时，注入的阻抗形成伪正弦波形。通过以协调的方式同步来自IIU 600中的每个的阻抗注入之间的时间延迟，使得第一和第二阻抗注入能够累积地形成伪正弦阻抗波形，用于注入到HV传输线上。

[0039] 在其中一个本地区域中的可用资源是不足的并且需要附加资源来响应于干扰的情况下，使得标识资源的IIM 300的控制器503能够经由与LINC 302的高速通信能力连接到相邻本地区域并从相邻本地区域访问所需的附加资源，并通过它到相邻LINC 302。

[0040] 有四种可能的方式来实现与IIM 300相关联的时钟的时间同步（如前所述）。

[0041] 1.使用具有主时钟的主控制器，该主时钟向每个IIM 300的主控制器提供命令，以在适当的时间开始和停止来自构成IIM 300的基于TL-FACTS的IIU 600的阻抗注入。通常，在该实现中，主控制器503在LINC 302中，其被使能有到分布式IIM 300和相邻LINC 302的高速通信链路。在仅基于LINC 302的实现中，LINC 302中的主控制器503是具有时钟的唯一单元，并且指令通过高速通信链路被传输到分布式IIM 300。只要通信链路出故障，这样的系统将出故障。因此，虽然成本方面较低，但这种类型的实现不是最优的。

[0042] 2.使用在电力线上流动的电流的频率和相位来建立相对时间，其中一种这样的方法是通过过零检测来建立相对时间。每个本地主控制模块503在其内部具有过零检测能力，并且关于相对于过零何时要开始注入以及何时要停止注入的所有命令被提供给IIM 300。IIM依赖于过零作为它们内部定时器的参考。这些具有如下缺点：当与绝对时间一起使用时，通过阻抗注入来校正传输频率效果更好。此外，线路上的干扰可能导致定时器错过过零事件。这是低成本的方法，但目前不是可靠的方法，并且因此不是优选的实现。

[0043] 在上述两种情况下，本地主控制器都没有与它们相关联的时钟。因此，它们是较低成本的解决方案，其依赖于外部时钟或过零波形来启动动作。通常，这些对于为HV传输线上的问题提供高速校正动作不是最优的。

[0044] 3.第三选项是使用具有可同步时钟的本地主控制器，该可同步时钟与公共设施206或LINC 302处的主时钟同步。在这种情况下，公共设施206或LINC 302中的主控制器可以向分布式IIM 300提供指令和命令，所述指令和命令可以被临时存储。然后，包括在IIM 
300中的基于TL-FACTS的IIU 600根据接收和存储的指令将阻抗注入到HV传输线上。在这种情况下，间歇通信故障不会影响IIM 300的操作，因为如果链路立即（in short order）被重新建立，则本地时钟仍然可以在同步模式下运转。因此，为了在电网系统上实现，这是当前优选的实现。

[0045] 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框图。在图6A中，IIM（例如，IIM 300）的本地主控制模块503被耦合到本地时钟606A，本地时钟606A可以与和公共设施相关联的时钟同步，所述公共设施与LINC 302连接，并且使用通信能力连接到IIM的本地时钟，以在所有本地IIM 300之间提供本地同步。这样的计时系统易于实现，并且通过使用通过电网系统200A跨所有IIM 300连接所有LINC 302的高速通信链路303，提供同步连接在LINC 302下的IIM 300的所有本地时钟的能力。即使通信链路出故障，下载到本地主控制模块503的指令也可以由IIM 300以时间同步的方式执行，因为本地时钟在一段时间内保持同步。这样的系统的主要缺点在于，在从公共设施到LINC 302的通信链路305的长时间故障或者从LINC 302到IIM 300的高速链路303的故障的情况下，与本地IIM 300相关联的本地时钟606A可能不同步。

[0046] 4.第四选项是使本地主控制器具有与诸如全球定位系统（GPS）时钟之类的全局主时钟同步的时钟。这是最准确的选项，并且如图6B中所示。

[0047] 图6B是图示根据一个实施例的基于TL-FACTS的IIM的本地主控制模块的电路图，该模块具有可以与全局时钟同步的相关联的本地时钟。在图6B中，本地主控制模块503具有与其相关联的本地时钟606B，本地时钟606B可以与诸如GPS时钟607的全局主时钟同步，以提供跨电网系统200A上的本地和全局IIM 300的同步。这样的系统是更复杂且更昂贵的，但确保在任何通信故障的情况下，本地时钟606B继续以同步的方式运转，向IIM 300的主控制模块503提供任何必要的同步输入，并保持电网系统200A上的本地和全局IIM 300同步。

[0048] 所述实施例仅作为示例示出，并且其他同步方法也是可能的，诸如在LINC 302上具有GPS可同步时钟，其被用于经由高速通信链路303同步与IIM 300相关联的本地主时钟模块。在这样的情况下，LINC 302和本地控制器606A之间的通信的故障将导致连接到特定LINC 302的本地IIM 300不同步，而跨电网200的其他IIM继续正确运转。

[0049] 图7是图示根据一个实施例的具有基于TL-FACTS的IIM的串并联连接的IIM的框图。在图7中，四个基于TL-FACTS的IIU 600-1至600-4共同形成阻抗注入模块300（或作为其部分而被包括），阻抗注入模块300将被悬挂于电力线（例如，HV传输线108）。在一个实施例中，IIU 600-1和600-2并联连接，并且IIU 600-3和600-4也并联连接。在一个实施例中，两组或两对并联连接的IIU 600-1、600-2和600-3、600-4串联连接以形成IIM 300。当正弦波沿着高压（HV）电力线108向下行进时，两对IIM之间的时间延迟是t1。

[0050] 在一些实施例中，IIM 300可以包括单个IIU 600或以串并联配置互连的多个IIU 600（例如，如上所述的四个或更多），其也可以被用作移动潮流控制应用中的基本子系统单元或者安装在变电站处。图7A示出了作为潮流控制子系统700A的IIM 300的另一示例性和非限制性实现，其中多个IIU 600以串并联连接，其中'm'=3个IIU 600以串联串连接，如
702A中所示，其中'n'=3个这样的串以并联连接，如703A中所示，以在示例性移动潮流控制应用中形成作为子系统700A的IIM 300。示出了旁路保护开关701A，其被用于在电涌和电力系统故障的情况下保护子系统700A的互连IIU。

[0051] 图7B示出了移动平台的示例性实现，在一个实施例中，移动平台在移动载体704B上具有三个子系统700A（例如，诸如拖车的交通工具或能够承载设备的任何其他轮式交通工具），其中子系统700A在绝缘体702B上，绝缘体702B将子系统700A与地面绝缘，并且子系统彼此间隔开距离‘S’。在一个实施例中，移动载体704B可被运输到任何远程或变电站位置，以提供如由监督公共设施206所需的电网监视和控制能力，以便例如控制和管理总电力系统200。

[0052] 图7C示出了移动平台700B，其具有到电网700C的三相高压电力线108的三个连接。三个子系统700A通过断开HV电力线108并通过绝缘体701C支撑两端来与HV电力线108串联连接，以保持HV电力线的张力。在一个实施例中，然后使用连接器702C来跨切割端连接每个子系统700A（其可以是无变压器子系统）。

[0053] 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示例性框图。参考图8，一组四个IIM 300，每个IIM具有以串并联组合（如前所述）连接的四个基于TL-FACTS的IIU。四个IIM 300被表示为分布在HV传输线108上的300a、300b、300c和300d。电力线108通常悬挂于塔201并与塔隔离，但它们也可以以其他方式被连接到电力线，诸如安装在移动平台上并从其连接到电力线或在变电站区域中以提供冗余和扩展能力。IIM 300a和300b之间的时间延迟被表示为t2，300b和300c之间的时间延迟被表示为t3，并且300c和300d之间的时间延迟也被表示为t2，如图8中所示。

[0054] 图9是图示由多个矩形注入波形形成的示例性平滑正弦波形的图，所述矩形注入波形是定时和同步的。在图9中，示出了来自16个注入矩形波902的伪正弦阻抗波形的建立的示例。通过平滑掉累积阻抗注入来形成正弦波901。阻抗注入在形状上是矩形的。在一个实施例中，具有附接到HV传输线的并联连接的一组16个基于TL-FACTS的IIU（例如，IIU 600）的单个阻抗注入单元可以从单个位置注入示例性的16个矩形波形902，其中容易同步如图所示的波形。但是这种类型的安装导致大而重的IIM 300，这使得难以直接在HV传输线上被支撑。它还增加了这样的IIM的成本，因为它们专用于高值阻抗注入。当IIM 300是如前所示分布在HV传输线108上的重量较轻串并联配置时，在没有跨HV传输线分布的本地IIM 
300之间的时钟的高速相互通信和本地同步，以及相邻LINC 302之间的高速相互通信的情况下，用于形成注入波形902的同步和控制变得更加困难。

[0055] 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。在图10中，来自图7的基于TL-FACTS的IIU 600-1至600-4的组的注入波形成IIM 300。分布在HV传输线108上的四个这样的IIM 300a-d在图8中被示出为被用作生成聚合注入阻抗波形的资源。来自TL-FACTS IIU中的每个的注入阻抗由其标记600-xy（例如，600-
1a、600-2a、600-3a等）标识，其中分别地x是IIM 300中的基于TL-FACTS的IIU 600的指示符号码，y是IIM 300a、b、c或d的标记。在该示例中，假设来自每个基于TL-FACTS的IIU 600的注入波形的幅度是恒定值1002，但这不是强制性的。如图10中所示，注入阻抗的幅度是恒定的，但这不是强制性的，只要在生成伪正弦波形的时间延迟中考虑变化即可。在这种情况下，来自分布在HV传输线上的四个IIM 300的16个基于TL-FACTS的IIU 600中的每个的阻抗注入波形必须与来自其他15个TL-FACTS IIU的阻抗注入针对注入的开始和注入的停止被同步，以生成伪正弦波形。图11中示出了对阻抗注入的生成和注入的开始时间1101和停止时间1102需求。图10中示出了注入的持续时间。在基于移动容器的应用的情况下，诸如在包括潮流控制的移动系统控制应用中或在包括潮流控制的固定位置系统控制应用中，诸如变电站应用，时间延迟是可忽略不计的，并且在生成必要的波形时仅必须考虑同步和定时注入延迟。

[0056] 由于IIM 300、a、b、c和d被分布在HV传输线上，因此必须考虑图8和9中所示的延迟，以获得伪正弦波形。来自四个IIM 300的波形的同步的延迟在图14的表1中示出，包括开始延迟。为了易于理解，第一次开始被表示为t0，并且所有其他开始参考t0时间来示出。

[0057] 由于HV传输线108上的传输的速度是非常快的，因此IIM之间的300米分离将仅引起大约1到2微秒的延迟。传输延迟通常可以在当前时间被忽略，并且阻抗注入可以被同步到跨多个IIM 300a-d的时间。如描述的方法为阻抗注入方案提供了附加精度，以用于未来应用。

[0058] 在本地互连的IIM 300a-d的组的每个中具有内置智能和具有高速通信能力410的可同步时钟，具有本地监督LINC 302，使得该组IIM能够本地和全局时间同步。这有助于跨本地连接的IIM 300一致地生成所需的延迟，以作为组来起作用，以生成伪正弦波形并将其注入到HV传输线上。

[0059] 还应注意，所描述的示例是为了阐明本发明而不意味着是限制性的。例如，可以使用比四个多得多的基于TL-FACTS的IIU 600来形成IIM 300，并且可以使用在本地区域连接中通信地互连的HV传输线108上分布的多个IIM 300来生成和注入所需的阻抗值与所需数量的同步注入波形，以生成伪正弦阻抗波形。还应注意，也可以在另一个（负）半周期时间内生成并注入类似的波形。

[0060] 其他示例性实施例可能已经指示移动平台和变电站实现，其中不存在时间延迟，因为所有IIU 600被共位（co-located）。

[0061] 除了上述实现的示例之外，具有带有足够处理能力的时间同步的智能IIM 300使得IIM 300能够为用于系统管理的公共设施提供交互式控制，并且还使得IIM 300能够本地识别在高压电力线上的任何干扰和潮流不平衡，与其他分布式IIM 300s协调，并生成克服这样的干扰和潮流不平衡所必需的适当波形。智能IIM 300s还能够标识本地和全局电网200中的可用资源（例如，可用IIM），例如，当需要附加资源来采取校正动作时，使用通信系统以使用这些资源来使能集成波形生成能力。图12中示出了这样的本地自我感知智能系统控制框图。该示例性系统中的本地主控制器503包括智能处理引擎1201，其向IIM 300提供智能和独立决策制定能力。附接到电力线的传感器感测并提取它们所耦合到的HV传输线的状况。在一个实施例中，传感器通常向公共设施提供所感测的信息，并且在这里描述的另一个实施例中，信息被本地感测并且被提供给本地模块，该本地模块是标识HV传输线的特性中的变化的干扰/流不平衡标识模块1202。

[0062] 在所有情况下，无论其是其中公共设施接收感测信息并且响应于接收到的信息提供命令的实施例，还是其中本地处理感测和流控制的实施例，该公共设施能够向本地IIM提供交互式指令和命令，用于阻抗注入以满足目标电网系统控制目标。在这种情况下，本地干扰/流不平衡标识模块1202未被使用，因为IIM 300交互地响应于来自监督公共设施206的用于阻抗注入的命令和指令。在该实施例中，由IIM 300接收的这些阻抗注入指令被传递到本地注入定义模块1203以供执行。

[0063] 在图12中所示并在本文中描述的实施例中，HV电力线的标识的变化被传递到注入定义模块1203，以用于由干扰/流不平衡标识模块1202进行校正执行。

[0064] 本地注入定义模块1203使用从第一实施例中的监督公共设施206接收的指令或者来自第二实施例中的1202的标识的干扰数据来定义要注入的响应波形。资源检查和资源标识模块1204通过通信模块1206经由通信链路303与本地IIM 300s和LINC 302高速通信，收集关于资源的可用性的信息以实现必要的注入阻抗波形。注入细节决策模块1205通过对IIM 300而言可用的标识的资源中的每个生成详细的注入需求。标识的资源中的每个的注入时间的开始、注入时间的结束和注入的幅度包括细节。由通信模块1206通过使用无线通信能力410建立的无线连接，通过高速通信链路303将该信息传输到相应的资源IIM 300。一旦建立并传达了对HV传输线上的干扰采取的校正动作的响应能力，注入启动和监视模块1207就经由通信模块1206的高速通信链路启动波形的注入并监视其进展。监视模块1207将继续监视并重复注入，直到不平衡被校正或干扰的根本原因被消除。

[0065] 图13是根据一个实施例的用于使用阻抗的同步注入来提供HV传输线控制的过程的示例性流程图。例如，该过程可以由智能IIM（例如，IIM 300a-d）执行，并且分布式IIM 300使它们的时钟跨电网同步或者交互地响应来自监督公共设施的命令和信息（如通过S1302所定义的那样）。

[0066] 在步骤S1301，耦合到HV电力传输线的传感器感测电网特性（例如，温度增加或振动）和潮流中的变化。

[0067] 存在用于处理感测数据的两个选项，如步骤S1302处所示。

[0068] 在第一实施例（选项1）中，在步骤S1303A处将感测的信息传输到监督公共设施206。监督公共设施处理接收的数据，并生成用于阻抗注入的控制命令，并将其提供回到IIM中的本地主控制器，如步骤S1304A处所示。

[0069] 在第二实施例（选项2）中，如在S1303B处，将感测的数据发送到IIM 300的本地主控制器503。本地主控制器503的干扰标识模块1202从提取的信息标识电网上的本地问题和干扰的类型，并生成用于阻抗注入的指令（S1304B）。

[0070] 具有内置于IIM 300中的智能和处理能力1201的本地主控制器503接收阻抗注入指令并以波形的形式产生阻抗注入解决方案，该解决方案可以解决所标识的问题或干扰并重新建立电网200的HV传输线108的稳定性（S1305）。

[0071] 然后IIM 300利用具有高速链路303的通信能力1206将其连接到本地分布式本地IIM 300s，使用本地主控制器503的资源检查和标识模块1204来标识活跃的资源，该活跃的资源可以是或可以不是可容易获得的FACTS设备和控制器，以生成阻抗注入解决方案的必要波形（S1306）。

[0072] 如果对IIM 300而言可用的本地区域资源不足以生成阻抗注入解决方案的波形，则通过LINC（例如，LINC 302）连接的相邻位置IIM 300或甚至更远之外的资源可用性，在高压传输线上可用的分布式IIM 300被标识，以供在生成阻抗注入波形以解决电网的HV传输线上的问题或干扰时使用（S1307）。

[0073] 例如，IIM 300A使用内置的智能和处理能力，进一步提取标识资源中的每个的能力，并将阻抗生成和注入模式放在一起，该阻抗生成和注入模式具有注入的开始的时间、注入的幅度和注入的停止时间以生成必要的序列，当组合时，该序列产生波形形状和幅度以克服电网200上的问题或干扰（S1308）。

[0074] 用于生成用于注入到HV传输线108上的响应阻抗波形的阻抗注入模式经由高速通信链路303被提供给相应的标识的资源（S1309）。

[0075] 在时间同步中交互地一起起作用的被标识为可用资源的标识的分布式IIM 300能够产生必要的阻抗注入波形并将其注入到电网的高压电力线上（S1310）。

[0076] 由各个注入阻抗波形的聚合生成的组合的注入的伪正弦波形被HV传输线的阻抗平滑，以减少由于阻抗注入引起的任何不想要的振荡，同时为系统控制提供所需的阻抗注入响应（S1311）。

[0077] 尽管使用具体实现作为示例描述了所公开的发明，但是其仅旨在是示例性而非限制性的。本领域的实践者将能够基于新的创新和概念来理解和修改它们，因为它们被制造并且变得可用。本发明旨在包含符合所讨论的发明思想的这些修改。