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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Ändern
eines Leistungsflusses in einem Abschnitt einer Hochspannungsleitung
mit Mehrfachleiter-Phasenleitungen. Im vorliegenden Text wird das,
was der Fachmann im Allgemeinen als "Phase" bezeichnet, als "Phasenleitung" bezeichnet. Die Vorrichtung und das
Verfahren dienen dazu, den Leistungsfluss in einem Leitungsabschnitt
einer Hochspannungsleitung zu ändern und
ermöglichen
unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, eine Hochspannungsleitung
zu enteisen, den Leistungsfluss durch eine Hochspannungsleitung
auf statische oder dynamische Weise zu ändern, ein Hochspannungsleitungsnetz
zu stabilisieren, harmonische Oberschwingungen einer Hochspannungsleitung
zu filtern, in einer Hochspannungsleitung übertragene Energie zu dämpfen oder
zu dissipieren, oder sogar den Strom einer Hochspannungsleitung
zu begrenzen.
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Wie
im Stand der Technik bekannt, gibt es das
US-Patent Nr. US 6,486,569 B2 ,
erteilt am 26. November 2002, das der Anmeldung
WO-A-0035061 entspricht und
als Erfinder M. Pierre COUTURE nennt, der auch der Erfinder der
vorliegenden Erfindung ist. Dieses Patent beschreibt ein Verfahren
zur Steuerung des Leistungsflusses in einem elektrischen Energieübertragungsnetz.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens der Kommutierungseinheiten,
die an isolierten Abschnitten von Masten für Hochspannungsleitungen angebracht werden,
um den Strom mindestens eines Leiters einer Vielzahl von Phasenleitern,
die voneinander elektrisch isoliert sind, zu verschalten, wobei
die Verschaltung von Leitern eine Impedanzänderung ermöglicht, die den Leistungsfluss
moduliert. Das Verfahren umfasst auch einen Schritt der Steuerung
des Leistungsflusses in den Leitungsabschnitten der Hochspannungsleitung
durch Ändern
der Reihenimpedanz der Leitung über
eine Kontrolle der Kommutierungseinheiten.
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Wie
ebenfalls im Stand der Technik bekannt, gibt es die internationale
Veröffentlichung
Nr.
WO 02/41459 A1 ,
veröffentlicht
am 23. Mai 2002, die als Erfinder M. Pierre COUTURE nennt, der auch
der Erfinder der vorliegenden Anmeldung ist. Dieses Patent beschreibt
eine Kommutierungsvorrichtung und ein Kommutierungsverfahren zum
Verändern
der Impedanz einer Phasenleitung eines Leitungsabschnitts einer
Hochspannungsleitung. Für
jeden der mindestens einen der n Leiter der Phasenleitung sind ein passives
Bauteil und ein Paar elektromechanischer und elektronischer Unterbrecher
vorgesehen. Das Unterbrecherpaar ist geeignet, das passive Bauteil im
Ansprechen auf Steuersignale mit dem entsprechenden Leiter selektiv
in Reihe zu schalten und von diesem zu trennen. Außerdem sind
Mittel zum Steuern jedes Unterbrecherpaars in Abhängigkeit
von momentanen Betriebsbedingungen der Phasenleitung vorgesehen.
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Wie
ebenfalls im Stand der Technik bekannt, gibt es die internationale
Veröffentlichung
Nr.
WO 00/35061 , veröffentlicht
am 15. Juni 2000, die als Erfinder M. Pierre COUTURE nennt, der
auch der Erfinder der vorliegenden Anmeldung ist. Ein dieser internationalen
Anmeldung entsprechendes US-Patent wurde ebenfalls am 28. Mai 2002
unter der Nr.
US 6,396,172
B1 erteilt. Diese Druckschriften beschreiben eine Kommutierungsvorrichtung
und ein Kommutierungsverfahren für
einen Leitungsabschnitt einer Hochspannungsleitung mit mehreren
Phasenleitungen. Jede Phasenleitung weist mehrere Leiter auf, die
elektrisch voneinander isoliert und parallelgeschaltet sind, um
einen Phasenstrom zu leiten. Parallelgeschaltete elektromechanische
und elektronische Unterbrecherpaare sind vorgesehen, um die Leiter jeder
Phasenleitung derart selektiv zu öffnen und zu schließen, dass
der entsprechende Phasenstrom durch einen oder mehrere Leiter geleitet
wird. Außerdem
sind Steuermittel zum Steuern der elektromechanischen und elektronischen
Unterbrecherpaare in Abhängigkeit
von den momentanen Betriebsbedingungen des Leitungsabschnitts vorgesehen.
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Einer
der Nachteile, der bei allen vorstehend erwähnten Vorrichtungen und Verfahren
anzutreffen ist, besteht darin, dass die dem Anwender angebotenen
Strategien zum Ändern
des Leistungsflusses in einem Leitungsabschnitt einer Hochspannungsleitung
begrenzt sind. Außerdem
ist die Schaltgeschwindigkeit der Vorrichtungen in Abhängigkeit
von der Frequenz des auf der Übertragungsleitung
fließenden
Stromes begrenzt.
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Eines
der Ziele der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein
Verfahren vorzuschlagen, um den Leistungsfluss in einem Leitungsabschnitt
einer Hochspannungsleitung nach einer wesentlich größeren Anzahl
von Möglichkeiten,
als den im Stand der Technik vorhandenen, auf wirksame und sichere
Weise zu ändern.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem
Stand der Technik schnellere Änderung
des Leistungsflusses zu ermöglichen.
Auf diese Weise kann die Änderung
des Leistungsflusses bei einer mit 60 Hz betriebenen Übertragungsleitung
in einer Zeitspanne erfolgen, die kleiner als 8 Millisekunden ist,
ohne auf den Nulldurchgang des Stroms zu warten.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, das durch eine bevorzugte
Ausführungsform
erreicht wird, ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ändern eines
Leistungsflusses in einem Leitungsabschnitt einer Hochspannungsleitung
vorzuschlagen, die einen direkten Leistungsfluss von dem Abschnitt zu
einem anderen Abschnitt der Hochspannungsleitung ermöglichen.
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Die
Aufgaben, die Vorteile und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden deutlicher bei der Lektüre
der folgenden, nicht beschränkenden Beschreibung
verschiedener bevorzugter Ausführungsformen,
die lediglich als Beispiele angegeben sind, unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ändern eines
Leistungsflusses in einem Leitungsabschnitt einer Hochspannungsleitung,
wobei jeder Leitungsabschnitt Phasenleitungen aufweist, die jeweils
n voneinander elektrisch isolierte und an den Enden des Leitungsabschnitts
kurzgeschlossene Leiter haben und wobei die Vorrichtung eine Leistungsaustauscheinheit
umfasst, die Folgendes aufweist: einen Stromrichter, um Leistung
zwischen ersten und zweiten Klemmenpaaren umzuwandeln, wobei das
erste Klemmenpaar mit einem Leiter des Leitungsabschnitts in Reihe
geschaltet ist; und ein elektrisches Bauelement, das an das zweite Klemmenpaar
angeschlossen ist und Leistung durch den Stromrichter fließen lassen
kann, um den Leistungsfluss zu ändern.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ändern eines
Leistungsflusses in einem Leitungsabschnitt einer Hochspannungsleitung, wobei
jeder Leitungsabschnitt Phasenleitungen aufweist, die jeweils n
voneinander elektrisch isolierte und an den Enden des Leitungsabschnitts
kurzgeschlossene Leiter haben, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Leistungseinheit mit einem
Stromrichter, um Leistung zwischen ersten und zweiten Klemmenpaaren
umzuwandeln und eines elektrischen Bauelements, das an das zweite
Klemmenpaar angeschlossen ist und Leistung durch den Stromrichter
fließen
lassen kann, wobei das erste Klemmenpaar mit mindestens einem Leiter
des Leitungsabschnitts in Reihe geschaltet ist; und b) Umwandeln
von Leistung zwischen den ersten und zweiten Klemmenpaaren mithilfe
des Stromrichter, um den Leistungsfluss zu ändern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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1 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist
ein schematisches Schaltbild, das zwei Abschnitte einer Hochspannungsleitung
und eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Seitenansicht eines eine Hochspannungsleitung stützenden
Masts, an welchem eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung montiert ist.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bauelements der in 10 gezeigten
Vorrichtung.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht eines weiteren Bauelements der in 10 gezeigten Vorrichtung.
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13 ist
eine Frontansicht des in 10 gezeigten
Masts.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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Es
wird nun Bezug genommen auf 1, in der
ein schematisches Schaltbild zu sehen ist, das zwei Abschnitte 6 und 8 einer
Hochspannungsleitung zeigt. Eine Energieübertragungsleitung kann natürlich in
eine Vielzahl von Abschnitte segmentiert sein. Im Allgemeinen umfasst
eine Hochspannungsleitung drei Phasenleitungen A, B und C. In dieser 1 und in
den 2 bis 9, wird, um die Figuren nicht
zu überladen,
nur eine einzige Phasenleitung A pro Abschnitt gezeigt, selbst wenn
ein Abschnitt normalerweise mehrere Phasenleitungen umfasst. Außerdem ist
es wichtig, zu verstehen, dass in jedem in den 1 bis 9 gezeigten
Fall eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung an jeder Phasenleitung des Leitungsabschnitts installiert
werden kann. Jede Phasenleitung hat n voneinander elektrisch isolierte
und an den Enden 14 jedes Leitungsabschnitts kurzgeschlossene
Leiter 10 und 12. Für jeden Leitungsabschnitt ist
ein Ersatzschaltbild der Eigeninduktivität L, der Gegeninduktivität M und
des Widerstands R angegeben. Für
die Diskussion werden die kapazitiven Wirkungen der Leitung vernachlässigt. Die
Phasenleitung A des Leitungsabschnitts 6 ist mit einer
Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Leistungsaustauscheinheit 16 mit
einem Stromrichter 18, um Leistung zwischen ersten und
zweiten Klemmenpaaren 20 und 22 umzuwandeln. Das
Klemmenpaar 20 ist mit mindestens einem Leiter 12 des
Leitungsabschnitts 6 in Reihe geschaltet. Die Leistungsaustauscheinheit
umfasst außerdem
ein elektrisches Bauelement 24, das an das Klemmenpaar 22 angeschlossen
ist. Dieses elektrische Bauelement 24 kann durch den Stromrichter 18 Leistung
durch den Stromrichter fließen lassen,
um den Leistungsfluss in dem Abschnitt 6 der Hochspannungsleitung
zu ändern.
Vorzugsweise umfasst die Leistungsaustauscheinheit außerdem einen
Schalter 26, um das Klemmenpaar 20 im Ansprechen
auf Kontrollsignale selektiv mit dem Leiter 12 des Abschnitts 6 in
Reihe zu schalten und von diesem zu trennen. Vorzugsweise umfasst
die Vorrichtung n-1 Leistungseinheiten, wobei n die Anzahl der Leiter
ist, die einen Abschnitt bilden.
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Beispielsweise
ist die Phasenleitung A des Abschnitts 6 im vorliegenden
Fall aus zwei Leitern gebildet, folglich ist die Anzahl n gleich
2.
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Im
Allgemeinen können
gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
die n-1 Leistungseinheiten über
ihren Schalter 26 jeweils an n-1 Leiter einer zu dem Abschnitt
gehörenden
Phasenleitung angeschlossen werden. Im vorliegenden Fall, in dem
die Anzahl der Leiter gleich 2 ist, kann die Leistungsaustauscheinheit über ihren
Schalter 26 an den Leiter 12 der zu dem Leitungsabschnitt 6 gehörenden Phasenleitung
A angeschlossen werden. Vorzugsweise wird das elektrische Bauelement 24 unter
den folgenden elektrischen Bauelementen ausgewählt: ein Kondensator 28,
eine Batterie 30, ein induktiver Widerstand 32,
ein Widerstand 34 und ein zu einem Kondensator 36 parallelgeschalteter
Widerstand. Vorzugsweise ist der Stromrichter 18 ein in
eine Phasenleitung der Hochspannungsleitung integrierter Stromrichter.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht jeder Abschnitt vorzugsweise aus einer Übertragungsleitung
mit mehreren Phasenleitungen, an welcher eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung montiert ist. Die Leitung wird wie ein Koppeltransformator
verwendet. Der Stromrichter 18 und das elektrische Bauelement 24 wirken
als Energiequelle oder Drain die/der mit Spannung oder mit Strom
steuerbar ist. Der Stromrichter kontrolliert die Phase, die Amplitude
und in einigen Fällen
die Frequenz, derart, dass er Funktionen bereitstellt, die unter
der englischen Bezeichnung "flexible
AC transmission system" (FACTS)
bekannt sind. Ein FACTS ermöglicht
es, eine Impedanzkontrolle, eine Stabilisierung, eine Filtration,
eine Strombegrenzung, eine Strombremsung etc. durchzuführen. Das
elektrische Bauelement kann auch die Funktion einer Speichereinheit
erfüllen,
wenn es beispielsweise als ein Kondensator, eine Batterie, eine
Brennstoffzelle etc. ausgeführt
ist. Das Ersetzen einer Speichereinheit durch einen elektrischen
Widerstand oder durch eine Kombination eines Widerstands mit einem
Kondensator ermöglicht
es, Wirkleistung zu entnehmen. Der elektrische Widerstand kann ein
variabler Widerstand sein.
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Der
Stromrichter 18 kann aus einer einfachen Diodenbrücke, aus
Thyristoren oder aus einem Impulsbreitenmodulator (PWV) bestehen.
Die in dem Stromrichter verwendeten Schalter (nicht gezeigt) können Dioden,
Thyristoren, Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT),
Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren
(MOSFET), MCT (Metal Oxide Semiconductor Controlled Thyristor [Metall-Oxid-Halbleitergesteuerte
Thyristoren]), GTO (Gate Turn Off Semiconductor [abschaltbare Halbleiter])
etc. sein. Der Stromrichter 18, sowie das elektrische Bauelement 24 werden
direkt an die Phasenleitung A des Abschnitts 6 montiert,
ohne Bezug zur Masse oder zu den anderen Phasen. Das elektrische Bauelement 24 kann,
wenn es als Speichereinheit ausgeführt ist, ein Kondensator, ein
induktiver Widerstand, eine Batterie oder eine Brennstoffzelle sein. Die
Verwendung eines Abschnitts einer Hochspannungsleitung als Koppeltransformator
und die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ermöglichen
es, den Herstellungsaufwands eines FACTS zu reduzieren. Die Abschnitte mit
Stromrichtern können
entlang einer Übertragungsleitung
verteilt sein. Diese Technologie weist den Vorteil auf, dass sie
nur auf einen Teil der auf der Leitung übertragenen Leistung wirkt.
Dieser betroffene Leistungsanteil hängt von der Anzahl der Abschnitte
mit Stromrichtern und von der Anzahl der Leiter mit Stromrichtern
ab.
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Die
Spannung an den Anschlüssen
der Stromrichter ist zu der Länge
des Abschnitts und dem Strom in der Phasenleitung proportional.
Die Verteilung der Abschnitte mit Stromrichtern entlang einer Hochspannungsleitung
ermöglicht
eine Serienherstellung der Stromrichter und macht die Stromrichter darüber hinaus
kostengünstiger.
Diese Verteilung der Stromrichter entlang einer Hochspannungsleitung
erhöht
die Zuverlässigkeit
des Systems, da der Ausfall eines Stromrichters nicht die Funktionsfähigkeit
der anderen, entlang der Leitung angeordneten Stromrichter beeinträchtigt und
da sie es ermöglicht,
den Leistungsfluss durch die Leitung mit einer reduzierten Modulationshüllkurve
weiterhin zu ändern.
Weil die Leistungseinheiten gemäß der vorliegenden
Erfindung direkt an der Leitung installiert werden können, wird
eine Reduzierung des am Boden benötigten Raums ermöglicht.
Vorzugsweise wirkt bei einem Abschnitt mit drei Phasenleitungen
eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gleichzeitig auf die drei Phasen ein. In einigen Fällen könnte die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung allerdings nur auf eine oder zwei der Phasen einwirken, um
eine oder zwei Phasen abzugleichen.
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Der
Schalter 26, der ein mechanischer, elektronischer oder
elektromechanischer Schalter sein kann, kann dazu verwendet werden,
die Leitung, wenn dies erforderlich ist, in ihrem ursprünglichen Zustand
wiederherzustellen. Im Falle eines Leitungsabschnitts mit mehr als
zwei Leitern pro Phasenleitung kann jeder der Leiter mit einem Stromrichter
verbunden werden, oder die Leiter können nach verschiedenen Konfigurationen
gruppiert werden. Bei einer 735 kV-Leitung mit vier Leitern pro
Phasenleitung können
beispielsweise verschiedene Anordnungen von einfachen oder doppelten
Stromrichtern vorgesehen werden, die unter Bezugnahme auf die 2 bis 9 gezeigt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es außerdem,
ein Verfahren zum Ändern
des Leistungsflusses in einem Abschnitt einer Hochspannungsleitung
durchzuführen.
Das Verfahren umfasst den Schritt a) des Bereitstellens einer Leistungseinheit, die
einen Stromrichter 18 umfasst, um Leistung zwischen den
ersten und zweiten Klemmenpaaren 20 und 22 und
einem elektrischen Bauelement 24 umzuwandeln, das an das
zweite Klemmenpaar 22 angeschlossen ist und Leistung durch
den Stromrichter fließen
lassen kann. Das erste Klemmenpaar ist natürlich mit dem Leiter 12 der
Phasenleitung A des Leitungsabschnitts 6 in Reihe geschaltet.
Das Verfahren umfasst außerdem
den Schritt b) des Umwandelns von Leistung zwischen den ersten und
zweiten Klemmenpaaren 20 und 22 mithilfe des Stromrichters 18, um
den Leistungsfluss in dem Abschnitt 6 zu ändern. Vorzugsweise
umfasst das Verfahren außerdem
den Schritt c) des selektiven In-Reihe-Schaltens und Trennens des
ersten Klemmenpaars 20 mit/von dem Leiter 12 über den
Schalter 26 im Ansprechen auf Kontrollsignale. Vorzugsweise
werden im Verfahrensschritt a) n-1 Leistungsaustauscheinheiten bereitgestellt,
wird im Verfahrensschritt b) die Leistung durch mindestens einen
der n-1 Stromrichter umgewandelt und werden im Verfahrensschritt
c) die n-1 Leistungseinheiten über
ihren Schalter 26 jeweils an n-1 Leiter der Phasenleitung
A des Abschnitts 6 angeschlossen und von diesen getrennt.
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Im
Folgenden wird auf 2 Bezug genommen, in der die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
mindestens eine zusätzliche
Leistungseinheit zur Bildung eines Satzes von n Leistungseinheiten
umfasst. In diesem Fall ist die Anzahl n gleich 2. Die beiden Leistungseinheiten 15 und 16 können über ihren
Schalter 26 jeweils an die beiden Leiter 10 und 12 der
zu dem Leitungsabschnitt 6 gehörenden Phasenleitung A angeschlossen
werden.
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Im
vorliegenden Fall ist es aus Sicherheitsgründen wichtig, dass alle Schalter
26,
die ein und derselben Phasenleitung zugeordnet sind, von ein und
derselben Schaltvorrichtung zusammengefasst werden, um zu verhindern,
dass alle Leiter ein und desselben Abschnitts sich gleichzeitig öffnen. Diese Sicherheitsschaltvorrichtung,
die das gleichzeitige Öffnen
aller Leiter ein und derselben Phasenleitung verhindert, könnte beispielsweise
diejenige sein, die in der unter der Nr.
WO 00/35061 veröffentlichten internationalen
Anmeldung vorgeschlagen wird.
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Im
vorliegenden Fall wird gemäß dem von der
vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahren im Verfahrensschritt
a) eine zusätzliche
Leistungseinheit bereitgestellt zur Bildung eines Satzes von zwei
Leistungseinheiten 15 und 16; wird im Verfahrensschritt
b) die Leistung durch mindestens einen der beiden Stromrichter 18 umgewandelt;
und werden im Verfahrensschritt c) die beiden Leistungseinheiten 15 und 16 über ihren
Schalter 26 jeweils an die beiden Leiter 10 und 12 der
Phasenleitung A des Abschnitts 6 angeschlossen und von
diesen getrennt. Es sei auch darauf hingewiesen, dass natürlich vorzugsweise
in der vorliegenden Ausführungsform,
der Stromrichter 18 und das elektrische Bauelement 24 der
Leistungseinheit 15 weggelassen werden könnten, um
einfach den Schalter 26 mit dem Leiter 10 in Reihe
geschaltet beizubehalten. Die in 2 gezeigte
Anordnung könnte
es ermöglichen, die
Leiter der Phasenleitungen des Abschnitts 6 zu enteisen
und FACTS-Funktionen durchzuführen.
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Im
Folgenden wird auf 3 Bezug genommen, in der die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine zusätzliche
Leistungseinheit 15 umfasst zur Bildung eines Satzes von
zwei Leistungseinheiten 15 und 16. Die beiden
Leistungseinheiten 15 und 16 können über ihren Schalter 26 jeweils
an den Leiter 12 der jeweils zu den Leitungsabschnitten 6 und 8 gehörenden Phasenleitung
A angeschlossen werden. Die beiden Leistungseinheiten 15 und 16 teilen
sich ein gemeinsames elektrisches Bauelement 24, um einen
Leistungsfluss zwischen den beiden Leitungsabschnitten 6 und 8 zu
ermöglichen.
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In
dieser
3 werden außer
dem Controller
40, eine Versorgung
42 und ein
Transceiver
44 gezeigt. Die zuvor erwähnten Bauelemente mit Sensoren
(nicht gezeigt) ermöglichen eine
Kontrolle der Stromrichter
18 von einer Leitstelle aus
(nicht gezeigt), um so FACTS-Funktionen durchzuführen zur Kontrolle des Leistungsflusses
in den Leitungsabschnitten
6 und
8 und daraus
resultierend des Leistungsflusses in einem elektrischen Energieübertragungsnetz.
Die Versorgung
42 kann durch kapazitive Ankopplung oder
durch induktive Kopplung oder mithilfe eines Solarpanels oder einer
Kombination dieser Bauelemente betrieben werden. Die Controller
40,
die Versorgung
42 und der Transceiver
44 können natürlich mit
jeder der in den
1 bis
9 gezeigten
Ausführungsformen
verwendet werden. Diese Kontrollmittel, d.h. die Controller
40,
die Versorgung
42 und der Transceiver
44 könnten derart
ausgeführt
sein, wie dies in der unter der Nr.
WO 02/41459 veröffentlichten
internationalen Anmeldung vorgeschlagen wird.
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Die
in 3 gezeigte Ausführungsform ermöglicht es,
einen doppelten Stromrichter herzustellen, der in eine Phasenleitung
einer Übertragungsleitung,
die mit hohen und sehr hohen Spannungen betrieben wird, integriert
ist. Die aus dem Abschnitt 6 entnommene Wirk- oder Blindleistung
wird in das elektrische Bauelement 24 eingelagert und mithilfe des
Stromrichters 18 der Leistungseinheit 15 in den Abschnitt 8 eingekoppelt.
Die Phase, die Spannungsamplitude oder die Stromamplitude und die
Frequenz können
am Stromrichter 18 der Einheit 16 oder am Stromrichter 18 der
Einheit 15 getrennt kontrolliert werden in Abhängigkeit
von der gewünschten
Wirkung. Normalerweise sind die Anschlüsse 20 zur Aufnahme
eines Wechselstroms und die Anschlüsse 22 zur Aufnahme
eines Gleichstroms geeignet. Es ist allerdings nicht ausgeschlossen,
dass die Anschlüsse 22 zur
Aufnahme eines Wechselstroms geeignet sind. Die Wirk- oder Blindleistung
könnte
auch umgekehrt werden und auf diese Weise von dem Abschnitt 8 durch
die Stromrichter 18 der Einheiten 15 und 16 zum
Abschnitt 6 fließen.
In anderen Fällen
können die
beiden Stromrichter parallel arbeiten und die Leistung des elektrischen
Bauelements 24, das ein Speicher- oder Verlustmodul darstellen kann,
auszukoppeln oder einkoppeln. Die beiden Stromrichter und das elektrische
Bauelement können
sich in denselben Gehäusen
befinden, um so die elektromagnetischen Emissionen und die Kosten
zu reduzieren. Das System kann es ermöglichen, Kontrollfunktionen
des statischen oder dynamischen Leistungsflusses durchzuführen, harmonische
oder subharmonische Filterfunktionen durchzuführen, dissipative Funktionen
durchzuführen,
kann das Enteisen der Leitungen ermöglichen etc.. Die Kommunikation
zwischen den Stromrichtern kann über
Funk oder mithilfe einer optischen Faser erfolgen.
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Die
in 3 gezeigte Vorrichtung könnte verwendet werden, um einen
untersynchronen, nicht-dissipativen Filter zu erzeugen. Der Stromrichter 18 der
Einheit 16 entnimmt dann aus dem Abschnitt 6 Leistung
der Subharmonischen derart, dass diese Subharmonische reduziert
wird, und überträgt sie in
das elektrische Bauelement 24, das als eine kapazitive
Speichereinheit ausgeführt
ist. Der Stromrichter 18 der Einheit 15 nimmt
dann diese Leistung des elektrischen Bauelements 24 und
koppelt sie bei Netzfrequenz zurück
in den Abschnitt 8.
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Die
in 3 gezeigte Vorrichtung kann auf einem Bus an einer
Verbindungsstation mehrerer Hochspannungsleitungen installiert sein.
Für den Fall,
dass die Abschnitte 6 und 8 zu zwei verschiedenen
Hochspannungsleitungen gehören,
ist es daher möglich,
mit der in 3 gezeigten Vorrichtung eine Leistungsübertragung
von einer der Übertragungsleitungen
zu einer anderen vorzunehmen.
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Im
vorliegenden Fall wird nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
im Verfahrensschritt a) eine zusätzliche
Leistungseinheit bereitgestellt zur Bildung eines Satzes von zwei
Leistungseinheiten 18; im Verfahrensschritt b) wird die Leistung
mithilfe der beiden Stromrichter 18 umgewandelt; und im
Verfahrensschritt c) werden die beiden Leistungseinheiten über ihren
Schalter 26 jeweils an den Leiter 12 der jeweils
zu den Leitungsabschnitten 6 und 8 gehörenden Phasenleitung
A angeschlossen und von diesen getrennt, wobei sich die Leistungseinheiten 15 und 16 ein
gemeinsames elektrisches Bauelement 24 teilen, um einen
Leistungsfluss zwischen den beiden Leitungsabschnitten 6 und 8 zu
ermöglichen.
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Im
Folgenden wird auf 4 Bezug genommen. Der Schalter 26 jeder
Leistungseinheit 15 oder 16 ist geeignet, für die Phasenleitung
A des entsprechenden Abschnitts 6 oder 8 n-1 Leiter,
die auf beiden Seiten des Schalters miteinander kurzgeschlossen
sind, zu verbinden und zu trennen. Im vorliegenden Fall, in dem
die Anzahl der Leiter gleich 4 ist, sind drei Leiter auf beiden
Seiten des entsprechenden Schalters miteinander kurzgeschlossen.
Im vorliegenden Fall verbindet und trennt nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung im Verfahrensschritt c) der Schalter 26 jeder
Leistungseinheit 15 oder 16 für die Phasenleitung A des Abschnitts 6 oder 8 drei
Leiter, die auf beiden Seiten des Schalters miteinander kurzgeschlossen
sind.
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Im
Folgenden wird auf 5 Bezug genommen. Der Schalter 26 jeder
Leistungseinheit 15 oder 16 ist geeignet, für die Phasenleitung
A des entsprechenden Abschnitts 6 oder 8 mehr
als einen und maximal n-1 Leiter, die auf beiden Seiten des entsprechenden
Schalters 26 miteinander kurzgeschlossen sind, zu verbinden
und zu trennen. Im vorliegenden Fall ist die Anzahl der Leiter gleich
vier und zwei der vier Leiter sind auf beiden Seiten des entsprechenden
Schalters miteinander kurzgeschlossen. Im vorliegenden Fall verbindet
und trennt nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
im Verfahrensschritt c) der Schalter 26 jeder Leistungseinheit 15 oder 16 für die Phasenleitung
A des entsprechenden Abschnitts 6 oder 8 zwei
Leiter, die auf beiden Seiten des Schalters 26 miteinander
kurzgeschlossen sind.
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Im
Folgenden wird auf die 6 und 7 Bezug
genommen. Der Schalter 26 ist geeignet, mehr als einen
und maximal n-1 Leiter der Phasenleitung A des Abschnitts 6 zu
verbinden und zu trennen, wobei die mehr als ein und maximal n-1
Leiter auf beiden Seiten des Schalters 26 miteinander kurzgeschlossen
sind. Im vorliegenden Fall, in 6, ist die Anzahl
der Leiter vier, wobei drei der vier Leiter auf beiden Seiten des
Schalters 26 miteinander kurzgeschlossen sind. Im Fall
der 7, ist die Anzahl der Leiter vier, aber nur zwei
der vier Leiter sind auf beiden Seiten des Schalters 26 miteinander
kurzgeschlossen. Im vorliegenden Fall verbindet und trennt nach
dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung im Verfahrensschritt c) der Schalter 26 drei (6)
oder zwei (7) Leiter der zu dem Leitungsabschnitt 6 gehörenden Phasenleitung
A. Die drei (6) oder die zwei (7)
Leiter sind auf beiden Seiten des Schalters 26 miteinander
kurzgeschlossen.
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Im
Folgenden wird auf 8 Bezug genommen, in der die
Vorrichtung mindestens eine zusätzliche
Leistungseinheit zur Bildung eines ersten Satzes von n-1 Leistungseinheiten
umfasst. Im vorliegenden Fall besteht der erste Satz von Leistungseinheiten aus
drei Einheiten, da die Anzahl der Leiter vier beträgt. Die
Schalter 26 der drei Leistungseinheiten sind geeignet,
jeweils drei Leiter 11, 12 und 13 der zum
Leitungsabschnitt 6 gehörenden
Phasenleitung A zu verbinden und zu trennen. Die drei Leiter 11, 12 und 13 sind
auf einer Seite der Schalter 26 miteinander kurzgeschlossen.
Im vorliegenden Fall werden nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung im Verfahrensschritt a) zwei zusätzliche Leistungseinheiten
bereitgestellt zur Bildung des ersten Satzes von drei Leistungseinheiten;
im Verfahrensschritt b) wird die Leistung durch die drei Stromrichter 18 umgewandelt;
und im Verfahrensschritt c) werden die drei Leistungseinheiten 16 über ihren
Schalter 26 jeweils an die drei Leiter 11, 12 und 13 der
zum Leitungsabschnitt 6 gehörenden Phasenleitung A angeschlossen
und von diesen getrennt, wobei die drei Leiter 11, 12 und 13 auf
einer Seite der Schalter 26 miteinander kurzgeschlossen
sind.
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Im
Folgenden wird auf 9 Bezug genommen, in der die
Vorrichtung mindestens eine zusätzliche
Leistungseinheit zur Bildung eines zweiten Satzes von n-1 Leistungseinheiten
umfasst. Im vorliegenden Fall werden drei zusätzliche Leistungseinheiten 15 benötigt zur
Bildung des zweiten Satzes von drei Leistungseinheiten 15,
da die Anzahl n der Leiter der Phasenleitung A gleich vier ist.
Die Schalter 26 der drei Leistungseinheiten 15 des
zweiten Satzes sind geeignet, die drei Leiter 11, 12 und 13 der
zum Leitungsabschnitt 8 gehörenden Phasenleitung A zu verbinden
und zu trennen. Die drei Leiter der Phasenleitung A des Abschnitts 8 sind
auf einer Seite der Schalter 26 der Einheiten 15 miteinander
kurzgeschlossen. Die ersten und zweiten Sätze von Leistungseinheiten 15 und 16 teilen
sich gemeinsame elektrische Bauelemente 24, um einen Leistungsfluss
zwischen den beiden Leitungsabschnitten 6 und 8 zu
ermöglichen.
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Im
vorliegenden Fall werden nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
im Verfahrensschritt a) drei zusätzliche
Leistungseinheiten 15 bereitgestellt zur Bildung des zweiten
Satzes von drei Leistungseinheiten 15; im Verfahrensschritt
b) wird die Leistung über
mindestens zwei der Stromrichter 18 umgewandelt, die jeweils
zum ersten und zweiten Satz gehören
und die durch ein gemeinsames elektrisches Bauelement 24 fest
verbunden sind; im Verfahrensschritt c) werden die drei Leistungseinheiten 15 des
zweiten Satzes über
ihren Schalter 26 jeweils an die drei Leiter 11, 12 und 13 der
zu dem Leitungsabschnitt 8 gehörenden Phasenleitung A angeschlossen
und von diesen getrennt. Die drei Leiter 11, 12 und 13 der
Phasenleitung A des Abschnitts 8 sind auf einer Seite der
entsprechenden Schalter 26 miteinander kurzgeschlossen.
Die mindestens zwei Stromrichter ermöglichen einen Leistungsfluss
zwischen den beiden Leitungsabschnitten 6 und 8.
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Im
Folgenden wird auf die 10 bis 13 Bezug
genommen, die einen mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
versehenen Masten zeigen. Die Stromrichter 18 und das elektrische Bauelement 24 können wie
in diesen Figuren gezeigt montiert werden. Die Stromrichter 18 werden
von Halteeinrichtungen 52 gehalten. In 10 ist
zu sehen, dass die Stromrichter 18 nicht die mechanische Spannung
ertragen müssen,
die in der Übertragungsleitung 94 vorhanden
ist. Leitungsbrücken 50 halten
die Stromrichter 18. Die elektrischen Bauelemente 24,
wie Kondensatoren, Widerstände
oder Batterien können,
wenn dies erforderlich ist, sich im Inneren des Raumes befinden,
der durch die Leiter einer Phasenleitung des Abschnitts, wie in
den 10 und 11 gezeigt,
definiert ist. Wenn die zu installierende Leistungseinheit relativ
groß ist,
kann die Verwendung einer Plattform in Betracht gezogen werden.