一种应用于电力传输的电力补偿变电系统的制作方法

本发明涉及一种应用于电力传输的电力补偿变电系统，应用于供电或配电的电路装置或系统技术领域。

背景技术：

负荷分散地区的电网建设经济效益差、投入产出比低是全世界电网公司普遍面对的问题。南非eskom电力公司和澳大利亚countryenergy电力公司研究表明，传统的发电—配电系统仅适用于人口密度较高的居民区，对于用户密度较低(低于70户/km²)的农村地区，由于供电半径较大，容易出现线路末端供电电压偏低，电能质量不合格的问题。此外，随着用户负荷的不断增大，以及单点大负荷的不断增多，位于线路尾部的用户的供电质量会受到更大的影响。人口密度较低的地区，负荷分散、负荷率低，而配电网造价高、投入产出比低，电网建成后将面临电网利用效率低、运行维护成本高等诸多问题，如何以较经济的方式为偏远地区的人口提供适合的供电服务，成为世界性的热点议题。

对于气候特点突出的国家，主要通过充分利用气候优势，大力发展新能源发电来实现区域集中供电。而我国气候条件复杂，不能够单一的依托分布式新能源发电来全面解决偏远地区的供电问题，应综合考虑多种能源形成互补系统。形如青海省等内陆高海拔地区，由于地区海拔较高，气候条件恶劣，电网的建设与维护过程异常艰辛，投资与运维费用却远高于东部发达地区。负荷分散，变配电站供电半径有限，往往需要较长的中压线路和分散的变配电站才能实现整个区域的供电，而分散的变电站主变压器的利用率低，一大部分的功率损失在了线路传输的过程中，且主要是因有功电流流经较长的输电线路造成的损耗，无法通过简单地并联无功补偿设备改善末端电压特性。为确保末端用户的用电质量、减小线路损耗，传统的方案是靠近负荷点新建变电站。这种方案虽然确保了用户端的电压合格，但高昂的投资建设成本、较低的变电站资源利用率，严重地违背了智能电网经济、可靠、安全、高效地运行要求，不利于智能电网的建设和发展。因此，亟需一种低成本、高可靠性的全面补偿方案，能够实现在负荷波动的情况下，仍能调节输电线路的阻抗特性，实现阻抗补偿，从而提高功率输送效率，稳定末端电压，消除谐波电流，在用电高峰与低谷的时候实现峰谷平衡，优化节能，真正地实现电网安全、经济、高效地运行。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于电力传输的电力补偿变电系统，该系统包括：电流控电压源子系统、电流控电流源子系统、供电电源变换子系统及公共直流母线等四部分。电流控电压源子系统串联于输电线路中，其输出电压受线路电流控制，具有电压提升、阻抗补偿等功能；电流控电流源子系统并联于输电线路中，除实现动态无功补偿等基本功能外，一方面可与电流控电压源子系统进行协同阻抗补偿，协同改变电力传输线的等效阻抗，提高功率传输效率；另一方面通过与包括电池在内的储能设备的交互，进行充放电双工作，实现了电网能量的平衡与调整，有效解决了电网峰谷平衡的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于电力传输的电力补偿变电系统，其包括电流控电压源子系统、电流控电流源子系统、供电电源变换子系统和公共直流母线；

电流控电压源子系统串联于电力传输线路中，其输入端为供电端三相相线端子，其输出端为受电端三相相线端子，电流控电压源子系统所产生的电压的幅值、相位根据电力线路的电流进行控制，电流控电压源子系统用于实现电力传输线路的电压补偿、阻抗补偿等功能；

电流控电流源子系统并联于电力传输线路中，即接至三相相线端子与中性线端子之间，电流控电流源子系统用于实现电力传输线路的电流补偿、阻抗补偿以及功率平衡等功能；

电流控电压源子系统与电流控电流源子系统的连接关系包括两种拓扑；其中，

第一种拓扑为电流控电流源子系统靠近供电端三相相线端子，电流控电压源子系统靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统经电流控电压源子系统后与受电端三相相线连接；

第二种拓扑为电流控电压源子系统靠近供电端三相相线端子，电流控电流源子系统靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统直接与受电端三相相线连接；

供电电源变换子系统分别与电流控电压源子系统、电流控电流源子系统并联共同接至公共直流母线上，用于为上述电流控电压源子系统、电流控电流源子系统两个子系统提供外部能量来源接口，切换其供电模式，当选择新能源以及储能设备接入模式时，供电电源变换子系统取代电流控电压源子系统以及电流控电流源子系统中的各自的独立供电电源，为上述两个子系统供电；

公共直流母线与电流控电压源子系统、电流控电流源子系统以及供电电源变换子系统相连，用于实现系统内部的能量传递。

优选地，电流控电压源子系统包括电压源独立供电电源、电压源功率变换器、电压源控制器和变压器，电压源独立供电电源通过隔离变压器，将电网的交流电整流后得到直流电输出给电压源功率变换器，用于为其提供独立的能量来源；电压源功率变换器采用逆变器拓扑，其直流侧与电压源独立供电电源的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子，用于与公共直流母线相连，其交流侧与变压器的一次侧绕组相连，用于根据电压源控制器的控制信号产生相应的补偿电压；变压器的一次侧绕组与电压源功率变换器的交流侧相连，二次侧绕组串联在电力传输线路中，用于将电压源功率变换器产生的补偿电压补偿至输电线路中，以实现电压补偿或阻抗补偿的功能；电压源控制器采用电压给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，计算求解出不同工作模式下的电压给定值，并据此输出相应的控制指令至电压源功率变换器，用于控制器产生不同工作模式下所需要的补偿电压。

优选地，电流控电流源子系统包括电流源独立供电电源、电流源功率变换器、电流源控制器和电抗器，电流源独立供电电源通过隔离变压器将电网的交流电整流后得到直流电输出给电流源功率变换器，用于为其提供独立的能量来源；电流源功率变换器采用逆变器拓扑，其直流侧与电流源独立供电电源的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子，用于与公共直流母线相连，其交流侧中性点输出端口与电力传输线路的中性线相接，三相输出端口与电抗器相连，用于根据电流源控制器的控制信号实现不同工作模式下的电能转换，实现整流或逆变；电抗器一侧与电流源功率变换器的三相输出端相连，另一侧与电力传输线三相相线相连，用于向电网注入补偿电流或接收电网回馈电流；电流源控制器采用电流给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，根据不同的工作模式，产生不同的pwm控制指令至电流源功率变换器，用于控制其工作于整流或逆变状态，从而使其产生所需的补偿电流或将接收电网的回馈电流转换为直流电经公共直流母线，并传输至供电电源变换子系统接入的储能装置中进行电能储存。

优选地，供电电源变换子系统包括储能电池变换器、风能接入变换器、光伏接入变换器和供电电源变换控制器，储能电池变换器采用直流斩波电路拓扑，其直流端一侧与外部储能电池接入端口相连，另一侧接至公共直流母线，用于实现储能电池的充放电功能；风能接入变换器采用整流电路拓扑，其交流侧与外部的风电机组接入端口相连，其直流侧接至公共直流母线，用于接入风力发电所产生的电能；光伏接入变换器采用直流斩波电路拓扑，其直流端一侧与外部光伏板接入端口相连，另一侧接至公共直流母线，用于接入光伏发电所产生的电能；供电电源变换控制器分别与储能电池变换器、风能接入变换器、光伏接入变换器三个变换器相连，用于控制上述三个变换器的直流输出端产生与公共直流母线电压幅值相同的直流电。

优选地，其工作模式采用电流控电压源单独补偿模式、电流控电流源单独补偿模式和协同补偿模式中的至少一种。

优选地，电流控电压源单独补偿模式采用电压提升模式和阻抗补偿模式中的至少一种，电压提升模式用于提升电力线路传输电压，确保末端电压合格，同时减少线路损耗；阻抗补偿模式用于改变电力传输线路的等效阻抗，提高功率输送效率。

优选地，电流控电流源单独补偿模式采用阻抗补偿模式、电流补偿模式、功率平衡模式中的至少一种，阻抗补偿模式用于改变电力传输线路的等效阻抗，提高功率输送效率；电流补偿模式用于提供无功补偿，谐波补偿，三相不平衡补偿，提高线路的功率因数；功率平衡模式用于接收电网回馈的电能，与储能设备相配合，实现电网—负荷的平衡控制，实现电力平衡，解决峰谷平衡问题。

优选地，协同补偿模式采用以下模式中的至少一种：

a.协同阻抗补偿模式：

电流控电压源子系统与电流控电流源子系统均工作于阻抗补偿模式并进行统一协调控制，调节控制整个系统的总等效阻抗，从而改变输电线路的等效阻抗，提高功率输送效率；

b.阻抗-电流补偿模式：

电流控电压源子系统工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统工作于电流补偿模式，并统一协调控制；

c.阻抗-功率平衡模式：

电流控电压源子系统工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统工作于功率平衡模式，并统一协调控制；

d.电压-电流补偿模式：

电流控电压源子系统工作于电压提升模式，电流控电流源子系统工作于电流补偿模式，并统一协调控制。

与现有技术相比，本发明具有以下显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：

(1)本发明应用于电力传输的电力补偿变电系统具有阻抗补偿、电压补偿和功率平衡等多种功能；电流控制电流源子系统、电流控制电压源子系统均可单独工作实现相应的不同模式的补偿，也可以协同运行，能够根据电力线路的实际传输情况，切换整个变电系统的工作模式，以达到最理想的电力线路传输效果；

(2)本发明应用于电力传输的电力补偿变电系统中的供电变换子系统中能量来源广泛，包括储能装置，电网以及光伏、风电等新能源，使得系统的能量配置灵活，并不依赖单一的能量来源，多种能量共同形成了互补系统；加之加入了储能模块，通过其与电流控电流源子系统的配合使用，可有效地解决因负荷波动、气候波动、昼夜变化等因素造成的能量需求量剧变、能量来源不稳定造成的无法补偿的情况；

(3)本发明应用于电力传输的电力补偿变电系统中的电流控电压源模块，由于pwm整流(逆变)器具有能量双向流动的特性，因此可根据线路的潮流情况，切换储能与放电两种工作模式；当电能需求量较大，该模块工作在放电模式时，可向线路中注入电流进行补偿，能够有效消除无功、谐波、三相不平衡等问题；当负荷低谷时，该模块工作在功率平衡模式，将电网的能量进行整流，回馈至储能装置中去，能够在不对电力需求侧强制管理的情况下，解决峰谷负荷平衡问题实现优化节能。

附图说明

图1为本发明的电力补偿变电系统一种具体实施结构示意图，采用第一种拓扑。

图2为本发明的电流控制电压源子系统结构示意图。

图3为本发明的电流控制电压源子系统工作模式示意图。

图4为本发明的电流控制电流源子系统结构示意图。

图5为本发明的电流控制电流源子系统工作模式示意图。

图6为本发明的供电电源变换子系统结构示意图。

图7为本发明的电力补偿变电系统一种具体实施结构示意图，采用第二种拓扑。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，以便于理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例，对本发明作进一步详细说明。应理解，下述的实施实例仅用于说明本发明，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例一：

在本实施例中，如图1和图7所示，一种应用于电力传输的电力补偿变电系统，其包括电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2、供电电源变换子系统3和公共直流母线4；

电流控电压源子系统1串联于电力传输线路中，其输入端为供电端三相相线端子，其输出端为受电端三相相线端子，电流控电压源子系统所产生的电压的幅值、相位根据电力线路的电流进行控制，电流控电压源子系统用于实现电力传输线路的电压补偿、阻抗补偿等功能；

电流控电流源子系统2并联于电力传输线路中，即接至三相相线端子与中性线端子之间，电流控电流源子系统用于实现电力传输线路的电流补偿、阻抗补偿以及功率平衡等功能；

电流控电压源子系统1与电流控电流源子系统2的连接关系包括两种拓扑；其中，

第一种拓扑为电流控电流源子系统2靠近供电端三相相线端子，电流控电压源子系统1靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统2经电流控电压源子系统1后与受电端三相相线连接；

第二种拓扑为电流控电压源子系统1靠近供电端三相相线端子，电流控电流源子系统2靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统2直接与受电端三相相线连接；

供电电源变换子系统3分别与电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2并联共同接至公共直流母线4上，用于为上述电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2两个子系统提供外部能量来源接口，切换其供电模式，当选择新能源以及储能设备接入模式时，供电电源变换子系统3取代电流控电压源子系统1以及电流控电流源子系统2中的各自的独立供电电源，为上述两个子系统供电；

公共直流母线4与电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2以及供电电源变换子系统3相连，用于实现系统内部的能量传递。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

在本实施例，参见图1-图7，在应用于电力传输的电力补偿变电系统中，电流控电压源子系统1包括：电压源独立供电电源11、电压源功率变换器12、电压源控制器13和变压器14，电压源独立供电电源11通过隔离变压器，将电网的交流电整流后得到直流电输出给电压源功率变换器12，用于为其提供独立的能量来源；电压源功率变换器12采用逆变器拓扑，其直流侧与电压源独立供电电源11的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子，用于与公共直流母线4相连，其交流侧与变压器14的一次侧绕组相连，用于根据电压源控制器13的控制信号产生相应的补偿电压；变压器14的一次侧绕组与电压源功率变换器12的交流侧相连，二次侧绕组串联在电力传输线路中，用于将电压源功率变换器12产生的补偿电压补偿至输电线路中，以实现电压补偿或阻抗补偿的功能；电压源控制器13采用电压给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，计算求解出不同工作模式下的电压给定值，并据此输出相应的控制指令至电压源功率变换器12，用于控制器产生不同工作模式下所需要的补偿电压。

在本实施例，电流控电流源子系统2包括电流源独立供电电源21、电流源功率变换器22、电流源控制器23和电抗器24，电流源独立供电电源21通过隔离变压器将电网的交流电整流后得到直流电输出给电流源功率变换器22，用于为其提供独立的能量来源；电流源功率变换器22采用逆变器拓扑，其直流侧与电流源独立供电电源21的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子，用于与公共直流母线4相连，其交流侧中性点输出端口与电力传输线路的中性线相接，三相输出端口与电抗器24相连，用于根据电流源控制器23的控制信号实现不同工作模式下的电能转换，实现整流或逆变；电抗器24一侧与电流源功率变换器22的三相输出端相连，另一侧与电力传输线三相相线相连，用于向电网注入补偿电流或接收电网回馈电流；电流源控制器23采用电流给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，根据不同的工作模式，产生不同的pwm控制指令至电流源功率变换器22，用于控制其工作于整流或逆变状态，从而使其产生所需的补偿电流或将接收电网的回馈电流转换为直流电经公共直流母线4，并传输至供电电源变换子系统3接入的储能装置中进行电能储存。

在本实施例，供电电源变换子系统3包括储能电池变换器31、风能接入变换器32、光伏接入变换器33和供电电源变换控制器34，储能电池变换器采用直流斩波电路拓扑，其直流端一侧与外部储能电池接入端口相连，另一侧接至公共直流母线4，用于实现储能电池的充放电功能；风能接入变换器采用整流电路拓扑，其交流侧与外部的风电机组接入端口相连，其直流侧接至公共直流母线4，用于接入风力发电所产生的电能；光伏接入变换器采用直流斩波电路拓扑，其直流端一侧与外部光伏板接入端口相连，另一侧接至公共直流母线4，用于接入光伏发电所产生的电能；供电电源变换控制器34分别与储能电池变换器31、风能接入变换器32、光伏接入变换器33三个变换器相连，用于控制上述三个变换器的直流输出端产生与公共直流母线4电压幅值相同的直流电。

在本实施例，其工作模式采用电流控电压源单独补偿模式、电流控电流源单独补偿模式和协同补偿模式中的至少一种。

在本实施例，电流控电压源单独补偿模式采用电压提升模式和阻抗补偿模式中的至少一种，电压提升模式用于提升电力线路传输电压，确保末端电压合格，同时减少线路损耗；阻抗补偿模式用于改变电力传输线路的等效阻抗，提高功率输送效率。

在本实施例，电流控电流源单独补偿模式采用阻抗补偿模式、电流补偿模式、功率平衡模式中的至少一种，阻抗补偿模式用于改变电力传输线路的等效阻抗，提高功率输送效率；电流补偿模式用于提供无功补偿，谐波补偿，提高线路的功率因数；功率平衡模式用于接收电网回馈的电能，与储能设备相配合，实现电网—负荷的平衡控制，实现电力平衡，解决峰谷平衡问题。

在本实施例，协同补偿模式采用以下模式中的至少一种：

a.协同阻抗补偿模式：

电流控电压源子系统1与电流控电流源子系统2均工作于阻抗补偿模式并进行统一协调控制，调节控制整个系统的总等效阻抗，从而改变输电线路的等效阻抗，提高功率输送效率；

b.阻抗-电流补偿模式：

电流控电压源子系统1工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统2工作于电流补偿模式，并统一协调控制；

c.阻抗-功率平衡模式：

电流控电压源子系统1工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统2工作于功率平衡模式，并统一协调控制；

d.电压-电流补偿模式：

电流控电压源子系统1工作于电压提升模式，电流控电流源子系统2工作于电流补偿模式，并统一协调控制。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处如下：

在本实施例中，一种应用于电力传输的电力补偿变电系统，包括电流控电压源子系统1，电流控电流源子系统2，供电电源变换子系统3和公共直流母线4；

电流控电压源子系统1串联于电力传输线路中，其输入端为供电端三相相线端子，其输出端为受电端三相相线端子；电流控电压源子系统所产生的电压的幅值、相位根据电力线路的电流进行控制，独立运行时可实现电力传输线路的电压补偿、阻抗补偿等功能；

电流控电流源子系统2并联于电力传输线路中，即接至供电端三相相线端子与供电端中性线端子之间，独立运行时电流控电流源子系统可实现电力传输线路的电流补偿、阻抗补偿以及功率平衡等功能；

电流控电压源子系统1与电流控电流源子系统2的具体连接关系为：电流控电流源子系统靠近供电端三相相线端子，电流控电压源子系统1靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统2经电流控电压源子系统1后与受电端三相相线连接；

供电电源变换子系统3与电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2并联共同接至公共直流母线4上，用于为上述两个子系统提供外部能量来源接口，切换其供电模式，当选择新能源以及储能设备接入模式时，供电电源变换子系统会取代电流控电压源子系统1以及电流控电流源子系统2中的各自的独立供电电源为上述两个子系统供电；

公共直流母线4与电流控电压源子系统1、电流控电流源子系统2以及供电电源变换子系统3相连，用于实现系统内部的能量传递。

在本实施例中，上述的电流控电压源子系统，如图2所示，包括电压源独立供电电源、电压源功率变换器、电压源控制器，变压器。其中，电压源独立供电电源通过隔离变压器将电网的交流电整流后得到直流电输出给电压源功率变换器，为其提供独立的能量来源；电压源功率变换器采用逆变器拓扑，其直流侧与电压源独立供电电源的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子与公共直流母线相连，其交流侧与变压器的一次侧绕组相连，可根据电压源控制器的控制信号产生相应的补偿电压。变压器的一次侧绕组与电压源功率变换器的交流侧相连，二次侧绕组串联在电力传输线路中，将电压源功率变换器产生的补偿电压补偿至输电线路中，以实现电压补偿或阻抗补偿的功能。电压源控制器采用电压给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，计算求解出不同工作模式下的电压给定值，并据此输出相应的控制指令至电压源功率变换器，用于控制器产生不同工作模式下所需要的补偿电压。具体运行原理分析如下：

假设：供电端三相相线电压用表示，受电端的三相相线电压用表示，电流控电压源子系统产生的补偿电压用表示，基于基尔霍夫节点电压定理可知：因电流控制电压源子系统所产生的补偿电压的幅值、相位受输配电线路中的电流控制，即产生的补偿电压与线路中的电流呈可调的相位差，可调的幅值比例，故其所产生的补偿电压可用公式：来表示，zs为电流控电压源的转移电阻参数，它反映了电流控电压源子系统产生的补偿电压与线路电流的具体关系。将电流控电压源子系统串联在供电线路中，根据该子系统两端的电压、电流特性从供电端或受电端看去，该子系统可等效视为一个串联在输电线路中的阻抗，其电压与线路电流成正比关系，阻抗值为zs。通过调节zs可以改变其串联接入输电线路的补偿电压从而改变线路受电端的电压实现电压提升。此外，由于所产生的补偿电压与线路电流的相位可以成任意角度，因此zs可视为电容、电阻、电感共同组成的复合阻抗，通过改变zs能够在负荷波动的情况下实时地根据潮流情况进行调节，实现阻抗补偿，从而提高功率传输效率。

上述的电流控电压源子系统单独运行时主要包括电压提升与阻抗补偿两种工作模式，如图3所示，两种工作模式下电压源控制器产生的电压给定控制信号的依据不同，虽然两者均以线路电流信号作为相位参考给定，但电压提升工作模式下给定的补偿电压幅值相位的设定主要依据使受电端电压符合电力系统电压幅值范围为依据得出相应的补偿电压给定信号进行控制，而阻抗补偿工作模式下给定补偿电压幅值相位的设定主要根据线路的阻抗特性，使电流控电压源子系统的等效阻抗zs与输电线路的原阻抗zl(包括该时刻负荷阻抗的整体等效阻抗)进行匹配为依据得出相应的补偿电压给定信号进行控制。

在本实施例中，上述的电流控电流源子系统，如图4所示，包括：电流源独立供电电源、电流源功率变换器、电流源控制器，电抗器。其中：电流源独立供电电源通过隔离变压器将电网的交流电整流后得到直流电输出给电流源功率变换器，为其提供独立的能量来源；电流源功率变换器采用逆变器拓扑，其直流侧与电流源独立供电电源的直流输出端相连，并在其连接处引出公共直流母线接入端子与公共直流母线相连，其交流侧中性点输出端口与电力传输线路的中性线相接，三相输出端口与电抗器相连，用于根据电流源控制器的控制信号实现不同工作模式下的电能转换，进行整流或逆变；电抗器一侧与电流源功率变换器的三相输出端相连，另一侧与电力传输线三相相线相连，用于向电网注入补偿电流或接收电网回馈电流；电流源控制器采用电流给定型pwm控制器，以电力传输线路的电流信号作为相位参考给定，根据不同的工作模式产生不同的pwm控制指令至电流源功率变换器，用于控制其工作于整流或逆变状态，从而使其产生所需的补偿电流或将接收电网的回馈电流转换为直流电经公共直流母线传输至储能装置中进行电能储存。具体运行原理分析如下：

假设：供电端三相相线电流用表示，受电端三相相线电流用表示，流经电流控电压源子系统的电流用表示，则基于基尔霍夫节点电流定理可知：不同工作模式下，电流的流向不同，电流源功率变换器工作状态不同，控制目标也不相同，具体分析如下：

在本实施例中，如图5所示，当电流控电流源工作在阻抗补偿模式下，流经电流控电压源子系统的电流的流动方向为由电流控电流源子系统向电网注入电流，其注入电流的幅值与相位受线路原电流控制，故ki为电流控电流源的电流放大系数，它反映了电流控电流源子系统产生的补偿电流与原线路电流的具体关系，电流源功率变换器工作在逆变状态。电流源控制器所产生的电流给定控制信号主要依据输电线路的阻抗特性匹配为控制目标，以实现线路阻抗特性的调整与匹配。当电流控电流源工作在电流补偿模式下，流经电流控电压源子系统的电流的流动方向为由系统向电网注入或从电网吸收电流，该模式下主要基于有源补偿原理，使电流源功率变换器电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿、电压动态控制的目的，同时能够消除谐波，三相不平衡现象，提高线路功率因数。当电流控电流源工作在功能平衡模式下，流经电流控电压源子系统的电流的流动方向为由电网注入电流控电流源子系统，该模式下，电流源功率变换器工作在整流状态，在电网供电端输送功率大于受电端接收功率的情况下，在负荷低谷时段，将这部分功率将通过电力变换后经公共直流母线传输至供电电源变换子系统的储能电池中存储起来，实现电网能量的回收。当电网供电端输送功率小于受电端接收功率时再经电流补偿模式重新注入到电网中去，有效地实现线路能量的平衡与调整，解决了峰谷平衡问题。

上述的供电电源变换子系统，如图6所示，包括：储能电池变换器、风能接入变换器、光伏接入变换器、供电电源变换控制器。其中，储能电池变换器采用直流斩波电路拓扑(dc/dc)，其直流端一侧与外部储能电池接入端口相连，另一侧接至公共直流母线，用于实现储能电池的充放电功能；风能接入变换器采用整流电路拓扑(ac/dc)，其交流侧与外部的风电机组接入端口相连，其直流侧接至公共直流母线，用于接入风力发电所产生的电能；光伏接入变换器采用直流斩波电路拓扑(dc/dc)，其直流端一侧与外部光伏板接入端口相连，另一侧接至公共直流母线，用于接入光伏发电所产生的电能；供电电源变换控制器分别与上述三个变换器相连，用于控制上述三个变换器的直流输出端产生与公共直流母线电压幅值相同的直流电。由此可见：对于该供电电源变换子系统而言，其能量来源主要包括两类：一类是通过电流控电流源子系统与包括电池的储能设备配合，在负荷波谷时吸收电网的功率，实现电网的功率—负荷平衡，另一类是通过新能源接入包括风电、光伏端口的端口接入新能源，形成多元能量融合系统。

上述的电力补偿变电系统的工作模式包括：电流控电压源单独补偿模式、电流控电流源单独补偿模式、协同补偿模式，本发明的电力变电系统会根据电力线路的潮流状态切换合适的工作模式。特别地，系统采用协同工作时，如表1所示，具体包括以下几种工作模式：

协同阻抗补偿模式：电流控电压源子系统与电流控电流源子系统均工作于阻抗补偿模式并统一协调控制，控制改变整个系统的总等效阻抗，从而改变输电线路的等效阻抗，进行阻抗补偿，提高传输效率。在本实施例中，从负荷端看，加入变电系统后电力传输线路的等效阻抗为：

其中：zline为从负荷端看原线路的等效阻抗；z′line为补偿后从负荷端看输电线路的等效阻抗；ki为电流控电流源子系统电流放大系数，具体反映了电流控电流源子系统产生的补偿电流与线路电流的关系；zs为电流控电压源子系统转移阻抗，具体反映了电流控电压源子系统产生的补偿电压与线路电流的关系。

阻抗-电流补偿模式：电流控电压源子系统工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统工作于电流补偿模式并统一协调控制。在本实施例中，此模式下，电力线路先通过动态无功补偿，消除谐波电流后再通过电流控电压源子系统来改变线路的等效阻抗。

阻抗-功率平衡模式：电流控电压源子系统工作于阻抗补偿模式，电流控电流源子系统工作于功率平衡模式并统一协调控制。在本实施例中，此模式下，电流控电流源子系统吸收电网电流进行储能，而该操作也会改变线路的阻抗特性，因此可通过电流控电压源子系统阻抗补偿消除其影响，稳定电力传输系统的阻抗特性。

电压-电流补偿模式：电流控电压源子系统工作于电压提升模式，电流控电流源子系统工作于电流补偿模式并统一协调控制，以实现电能质量的全面提升。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，如图7所示，电流控电压源子系统与电流控电流源子系统的具体连接关系为：电流控电压源子系统靠近供电端三相相线端子，电流控电流源子系统靠近受电端三相相线端子，即电流控电流源子系统直接与受电端三相相线连接；在这种情况下，进行协同阻抗补偿模式时，输电线路的等效特性阻抗发生了变化，因此在进行相应的补偿时求解出的控制信号也会发生变化。在本实施例中，从负荷端看，加入变电系统后电力传输线路的特性阻抗为为：

其中：zline为从负荷端看原线路的等效阻抗；z′line为补偿后从负荷端看输电线路的等效阻抗；ki为电流控电流源子系统电流放大系数，具体反映了电流控电流源子系统产生的补偿电流与线路电流的关系；zs为电流控电压源子系统转移阻抗，具体反映了电流控电压源子系统产生的补偿电压与线路电流的关系。

需要注意的是，上述所说的协同补偿模式并不简单得等于两种独立补偿模式相加。在产生变电系统产生相应的补偿信号的时候，会统一协调两个子系统的输出，使得输电线路的功率传输特性达到最优，参加表1。

表1.本发明系统协同工作模式表

综上所述，本发明应用于电力传输的电力补偿变电系统包括电流控电压源子系统、电流控电流源子系统、供电电源变换子系统及公共直流母线。电流控电压源子系统串联于输电线路中，其输出电压受线路电流控制，具有电压提升、阻抗补偿等功能；电流控电流源子系统并联于输电线路中，除实现动态无功补偿等基本功能外，一方面可与电流控电压源子系统进行协同阻抗补偿，提高功率传输效率；另一方面通过与储能设备的交互，进充放电双工作，实现了电网能量的平衡与调整，有效解决了电网峰谷平衡的问题。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。