电力系统稳定设备 本发明涉及一种用以改善现有电力系统输电容量的电力系统稳定设备，特别涉及其中采用了电力电子技术的设备。
近来，对电力的需求量增加了，但电源位置和输电线路系统布局的制约也越严重了。输电线路系统能传输的功率取决于电力系统(也仅称为系统)的稳定性，其值较小，仅为由输电线路系统热容量决定的功率传输极限的一半或三分之一。因而，主要在欧洲和美国，电力电子技术被尝试用来传输相当于输电线路系统全部热容量的功率。如果这种尝试成功的话，不用新架输电线路就可改善输电线路系统的功率传输能力。例如，由于长距离输电线的电感大，其静态功率传输极限由输电线的阻抗决定。作为针对大电感的一种对应措施，采用一种串联电容补偿措施(将电力电容器串联插在输电线路中)来降低电感和输电线路的视在长度。但是如果插入电力电容器，在某些情况下会产生由插入电容器的电容和电感的组合而造成的串联电气谐振现象。而且，如果谐振频率接近与发电机—汽轮机系统的机械特征频率之间的一种特定关系，就会造成发电机—汽轮机系统的轴系扭振。尤其是如果串联电容器的电容值大，就非常容易引起轴系扭振，因为谐振频率降低并接近发电机—汽轮机系统地机械特征频率。这就是说，如果在输电线上提供大电容值的电容器来增加输电线的功率传输能力，发生轴系扭振的可能性就会增大。于是，作为解决此问题的的尝试，报导了几种采用小电容串联电容器或者在采用串联电容器的同时采取一些克服此问题的措施的方案。此外，还有关于不采用串联电容器的方案的报导。
由于最近大功率容量电力半导体的实现，使得利用这样的电力半导体实现功率元件的高速切换成为可能。例如，已经有尝试通过将一电抗器和一晶闸管与电容器并联并控制流经电抗器的电流来等价改变电力电容器的电容。于是，由于这种组成可以改变电气谐振频率，因而有可能防止轴系扭振。如果能够防止发电机—汽轮机系统的轴系扭振，就可以不需新架输电线而提高功率传输能力，因为输电线路系统的电感可利用大电容值的串联电容器得到补偿。
若送端电压用Vs表示，受端电压用Vr表示，输电线路系统的阻抗用X表示，而送端与受端电压间的相角差用θ表示，则输电线路系统传送的功率P表示为如下已知的方程式。P=Vs•VrXsinθ-------...(1)]]>
增加输电线路系统传送的功率就是增加上述方程式中的P。在上面提及的串联电容器补偿方法中，所传送的功率是通过降低上述方程式中的X来提高的。作为其他方法，还产生了如下的方法，即控制有功功率P自身，Vs和Vr，以及控制θ的方法。例如，制动电阻被用于控制有功功率P的方法，无功补偿设备被用于控制Vs和Vr的方法，而移相器被用于控制θ的方法。通过在设备上应用电力电子技术可实现上述设备的高速运行，但至今还没有明确公开在何处以及如何采用这样的设备。
为了改善由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统的输电能力，本发明提供一种通过按依据电力系统中系统稳定单元的运行特性和功能的适当方式安装一种包括半导体开关的系统稳定单元，以及通过根据利用检测出的电力系统状态量而得出的系统稳定指令信号来控制该半导体开关而保持电力系统稳定和抑制电力系统功率摇摆的电力系统稳定设备。
本发明的一个目的是提高由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统的输电能力。
为达到此目的，本发明提供一种电力系统稳定设备，包括：使电力系统保持稳定的装置(此稳定装置包括半导体开关并按依据该稳定装置的运行特性和功能的适当方式安装)；用来检测电力系统状态量(电压、电流、功率、频率、相角等)的装置；通过根据利用检测出的状态量而产生系统稳定指令信号的装置；以及根据该系统稳定指令信号来控制该半导体开关的装置。
为提高由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统的输电能力，在电力系统中按依据该系统稳定单元的运行特性和功能的适当方式采用一种包括半导体开关的一种系统稳定单元。
下面解释本发明的电力系统稳定设备的构成举例。首先，在由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统中，在与电力系统相连的电厂的送端与输电线系统并联安装一种包括半导体开关的能量控制型系统稳定单元。接着，在由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统中，在负荷系统的接入点或电厂与通过输电线路系统接入电力系统的负荷系统的中间点与输电线系统并联安装一种包括半导体开关的用于控制电力系统电压的电压控制型系统稳定单元。然后，在由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统中，在连接发电厂和负荷系统的输电线中至少一条上与输电线系统串联安装一种包括半导体开关的阻抗或相角控制型系统稳定单元。此外，在由多个电厂、负荷系统、以及其他输电元件有组织地连接在一起的电力系统中，在与核电厂或火电厂相连的大阻抗输电线上与输电线系统串联安装一种包括半导体开关的阻抗或相角控制型系统稳定单元。然后，系统稳定单元的半导体开关根据利用检测出的状态量(电压、电流、功率、频率、相角及它们的改变值)得出的系统稳定指令信号对电力系统进行控制。此外，通过在故障解除后3个周波内使包括本发明的系统稳定单元的系统稳定设备动作，就可使电力系统保持稳定，功率摇摆也得到了抑制。
然后，通过利用该系统稳定设备在电力系统发生异常或事故时使功率传输保持稳定，可减少过多的功率传输裕度，且通常可按对应于输电线路热容量的满功率水平传送功率。
图1表示本发明的利用能量控制型系统稳定单元的一实施例。
图2表示本发明的在包括多台发电机的电力系统中利用能量控制型系统稳定单元的一实施例。
图3是解释系统稳定设备的运行的图。
图4表示本发明的利用电压控制型系统稳定单元的一实施例。
图5表示本发明的利用并由负荷系统的电压信号控制电压控制型系统稳定单元的一实施例。
图6表示本发明的利用并由负荷系统和发送端的电压信号控制能量控制型系统稳定单元的一实施例。
图7表示本发明的在包括多台发电机和多条输电线的电力系统中利用阻抗或相角控制型系统稳定单元的一实施例。
图8表示本发明的在包括多台发电机和多条输电线的电力系统中利用阻抗或相角控制型系统稳定单元的一实施例。
图9表示本发明的在包括多台发电机和一条输电线的电力系统中利用阻抗或相角控制型系统稳定单元的一实施例。
图10是阻抗控制型系统稳定单元的一构成举例。
图11是相角控制型系统稳定单元的一构成举例。
图12是本发明的利用多种类型稳定控制单元的一实施例。
图13是本发明的在包括多台发电机和多条输电线的电力系统中利用阻抗或相角控制型系统稳定单元的另一实施例。
图14是解释系统稳定设备的运行的图。
本发明的一实施例如图1所示。图1表示在通过输电线路系统将发电厂发出的功率送至负荷系统的电力系统中安装一能量控制型系统稳定单元的情况。图1中用数字表示的元件或回路如下：数字10表示发电机，数字20表示升压变压器，数字31和32表示用来将功率送至包括发电机的负荷系统40的输电线，数字50表示用作能量控制型系统稳定单元的变速飞轮(fly-wheel)发电机，它由将变速飞轮发电机接入电力系统的变压器51、变速运行的发电机52、发电机的飞轮521、供给对用于发电机转子的励磁线圈进行交流励磁的电流的变压器53、发电机的励磁线圈54、用来将商业电力的频率转换为不同频率电流来对励磁线圈进行交流励磁的循环换流器542组成。以及数字541表示控制循环换流器542的控制回路，数字101表示用来检测发电机转速的控制发电机(pilotgenerator)数字102表示用来根据检测到的发电机转速来得到加速或减速的加速检测回路。
控制单元的运行用图3解释。图3中分别表示出输电线31或32上发生接地故障时电厂发送端交流电压Vac的变换，发电机输出功率Pg的变化，功率累积/释放信号A/D的变化，以及无功控制信号Q的变化。由于在接地故障期间Tf内电厂发送端的电压为0，发电机输出功率也变为0。然后，由于发电机的机械输入功率大于电气输出功率，发电机被加速。如果接地故障清除，根据电力系统的特性交流电压会恢复。由于如果交流电压得到恢复则发电机的输出功率也会恢复，发电机在故障期间积累的能量就会释放，而如果系统保持稳定，发电机输出功率就在一新的稳态水平上振荡。
在这种情况下，变速飞轮发电机通过在发电机加速阶段从电力系统接收能量而在发电机减速阶段向电力系统释放能量可改善电力系统暂态稳定。在图1所示的实施例中，提供有控制发电机101和加速检测回路102。控制发电机输出与发电机10的转速成正比的电压，加速检测回路将该输出电压对时间进行微分。从该微分值可如图3所示获得能量累积/释放信号A/D的变化。当该信号A/D为正，即发电机加速时，变速飞轮发电机从发电机接收能量，而当该信号A/D为负，即发电机减速时，变速飞轮发电机向发电机释放能量。因而，飞轮发电机根据信号A/D运行以接收或释放能量。这种运行是通过控制循环换流器542的点燃角来实现的。如果通过增加用于循环换流器的交流励磁电压的频率使变速飞轮发电机输出的交流电压的相角超前于电力系统的电压相角，能量就从飞轮发电机流向电力系统，反之亦然。
上面解释的是利用变速飞轮发电机的通—断运行来接收/释放能量，当然也可按正比于加速检测回路102检测到的微分值连续地改变飞轮发电机接收或释放的能量。于是，在上述解释中，利用了循环换流器来对变速飞轮发电机进行交流励磁。此外，由诸如具有自消弧功能的GTO(栅极关断晶闸管)、IGBT(栅极关断绝缘双极晶体管)等组成的逆变器也可用于飞轮发电机的交流励磁。然后，在发电机轴上提供用作加速检测回路的控制发电机101，因为电力系统稳定设备安装在电厂的发电机附近。当然，利用交流母线上检测到的电压或电流也可检测出发电机的加速，但这种检测方法存在一个问题，在电力系统故障时，由于交流电压或电流的波形是不规则的或畸变的，除S/N比的问题外，也不能准确测量出发电机的加速。在本实施例中，由于电力系统稳定设备是安装在电厂或其附近，还可通过感光器检测发电机转数来检测发电机的加速。该方法以及利用控制换流器的方法都没有S/N比的问题和在电力系统故障时不准确测量的问题。
图1所示的电力系统稳定设备是通过执行能量(有功)控制使电力系统稳定的，但还可以利用具有除控制有功外也控制无功的功能的系统稳定单元来使电力系统更有效地实现稳定。例如上述飞轮发电机或超导磁储能设施(SMES)就可控制有功和无功二者。在控制有功和无功二者的方法中，通过控制无功调整图3所示的交流电压Vac保持为恒定值。即：当系统稳定单元向系统释放能量时，由于电力系统电压上升，系统稳定单元通过释放滞后无功使电压下降；而当系统稳定单元从电力系统吸收能量时，由于电力系统电压下降，系统稳定单元就通过释放超前无功使电压上升。通过这种方法，可使电力系统更好地稳定。
如上所述，同样在故障发生时，由于利用采用能量控制型系统稳定单元并将其安装在电厂的发送端的电力系统稳定设备可使电力系统保持稳定运行，因而就有可能增加正常输送的功率。此外，通过在电力系统稳定设备中采用电力电子技术，如果故障清除后交流电压得到恢复，电力系统稳定设备就会立即或在短时间内动作。即：在发生故障时，从故障检测到通过断路器实现故障清除所需时间最多为4个周波，而在另一方面，由于采用电力电子技术的设备中不必要有任何机械部件操作，因而它在故障时可在大约3个周波内启动。因而，这种设备比采用诸如机械断路器的常规装置设备的电力系统稳定设备能使电力系统更稳定地运行，后者需6个周波的时间来起动电力系统稳定设备。
控制电力系统稳定设备所用的信号是目标电厂、负荷系统等的状态量，即电压、电流、功率、相角、角速度、和频率，以及这些状态量的微分值。
构造如图1所示的电力传输系统中适合于采用能量控制型系统稳定单元的电力系统稳定设备，其原因是采用能量控制型系统稳定单元的电力系统稳定设备具有吸收/释放发电机能量的功能，这是防止在将发电机发出的功率传送到负荷系统的输电线故障时从发电机流出的能量流中断所造成的系统不稳定所需要的。
作为利用电力电子技术的能量控制型系统稳定单元，除可变速飞轮发电机外，还可采用由半导体器件控制的制动电阻、超导磁贮能设施(SMES)等。虽然制动电阻能吸收但不能释放能量，它对于使电力系统稳定仍然是有效的。
然后，虽然电力系统稳定设备可接在发电机的出口端，但将稳定设备接在送端的交流母线上是有利的，因为这样即使电厂内有多台发电机也可由一个电力系统稳定设备实现发电机能量的接收/释放。这种情况的系统构造举例如图2所示。下面解释图1中没有表示但图2中有的数字。数字11和12表示发电机，数字21和22表示升压变压器，数字1011和1012表示脉冲发生器，它们分别检测发电机11和12的转速，数字1021和1022表示加速检测回路，它们利用检测到的转速分别检测发电机11和12的加速，数字5410表示用来检测所检测到的加速值的最大绝对值的最大值检测回路。该实施例的运行和图1所示的实施例的运行基本相同，区别在于接收/释放能量是根据所检测到的多台发电机的加速的最大绝对值来控制的。即：电力系统稳定设备对应于加速最大的发电机吸收能量，而对应于减速绝对值最大的发电机释放能量。利用上述运行，可通过一台电力系统稳定设备使包括多台发电机的电力系统稳定。为何要对应于加速或减速绝对值最大的发电机吸收或释放能量是因为电力系统的稳定是由相角偏移最大，即加速或减速绝对值最大的发电机的运行决定的。虽然由于小容量发电机与大容量发电机的运行一致，通常小容量发电机的加速或减速绝对值最大，但这样的控制也适合于包括多台同容量的发电机的系统。
正常输电容量一般由输电线路系统的暂态稳定决定，而输电线路系统能传送的最大功率由线路系统的静态稳定决定。因此如果想要使传输功率增加到由静态稳定决定的最大功率，电力系统稳定设备所需的功率容量就等于由静态稳定决定的容量与由暂态稳定决定的容量的差值。如果要通过应用电力系统稳定设备来增加传输容量，一般该稳定设备的容量要大于所要增加的功率容量。
另一实施例如图4所示。在图4所示的实施例的含有电源的负荷系统通过输电线与其相连电力送出系统构造中，在负荷系统连接点安装有静态型无功补偿单元，用作稳定系统电压的电压控制型系统稳定单元。在图中，数字41和42表示包括电源的负荷系统，数字33和34表示输电线路，数字60表示静态型无功补偿单元(SVC)，作为电压控制型系统稳定单元的一个示例，它由用来接收电力系统的超前功率的电力电容器和用来控制用来接收电力系统的滞后功率的电抗器63中的电流的晶闸管逆变器62组成。以及，数字601表示用来检测负荷系统连接点的电压的电压互感器，数字602表示用来产生晶闸管逆变器62的点燃指令的控制指令发生回路，根据对检测到的连接点处的电压是否高于预定值的判断，如果检测到的电压上升它就发增加电抗器63中电流的指令，反之就发降低电流的指令，数字603表示控制晶闸管逆变器的脉冲控制回路。
下面参照图14解释本实施例的运行。假设输电线路33或34上发生接地故障，Vac表示负荷系统连接点L的电压，如果Vac高于由图中虚线表示的预定水平，控制指令发生回路602就发出控制指令使稳定单元接收超前无功，反之就接收滞后无功。控制指令信号举例如图14的无功控制信号Q所示。正的Q值表示接收超前无功的控制，负的Q值表示接收滞后无功的控制。接收超前或滞后无功的控制是通过控制晶闸管逆变器的点燃角调整流经电抗器的电流来执行的。即：在产生超前无功时将点燃角延迟以降低电抗器63中的电流，反之亦然。然后，通过图14中所示的Q值的改变这样的开关式(bang-bang)控制来调整无功功率。此外，当然也可按与系统电压和预定电压的差成比例来控制无功功率。然后，由于通过上述无功控制改善了系统稳定，就可增加输电线路33和34上的正常输电功率。此外，通过在电力系统稳定设备中应用电力电子技术，如果故障清除后交流电压得到恢复，电力系统稳定设备就会立即或在短时间内(例如3个周波内)动作。因而，这种设备比采用诸如机械断路器的常规装置的电力系统稳定设备能使电力系统更稳定地运行，后者需6个周波的时间来起动电力系统稳定设备。
为什么电压控制型系统稳定单元对构造如图4所示的实施例的电力传输系统中电力系统的稳定有效的原因是由于会在图1所示的系统构造中发生的因从发电机流出的能量流中断而引起的失步在图4所示的系统构造中不会发生，因为由输电线路系统联接在一起的两负荷系统可通过控制输电线路上的电压保持恒定来保持稳定。
作为采用电力电子技术的电压控制型系统稳定单元，除了上述SVC外，也可采用自励磁无功补偿发电机(SVG)、晶闸管控制并联电容器(TSC)等。
图5表示图4所示的实施例的一个修改。虽然图4中系统稳定单元60与接有负荷系统42的交流母线相连，但在图5中系统稳定单元则与另一负荷系统41的交流母线相连，而从负荷系统42的交流母线(负荷系统连接点)获得用于产生控制信号的输入信号。该实施例的运行与图4所示的实施例的运行一样。由于负荷系统的电压是经由输电线路33和34来控制的，所以此实施例的电压控制效果要低于图4所示的实施例。然而该实施例适用于在负荷系统42的交流母线侧无法准备出足以安装系统稳定单元60的区域的情况，或者也想要利用系统稳定单元使负荷系统41保持稳定的情况。对于后者的情况，系统稳定单元是利用从负荷系统41发出的信号控制的。除了图4中已有的数字外，图5中的数字如下：数字621表示用来检测表示负荷系统41的交流母线上的电压(负荷系统连接点的电压)的电压互感器，数字624表示用来根据对检测到的连接点处的电压是否高于预定值的判断而产生点燃指令以保持负荷系统连接点处的电压位于预定范围内的控制指令发生回路，数字604表示根据来自图中没有表示的指令回路的信号S来选择指令发生回路602和624的两个输出信号之一作为至脉冲控制回路603的输入信号的开关回路。除了不同于图4的实施例所用的输入信号被输入到每一控制指令发生回路以外，该实施例的运行与图4所示的实施例的运行一样。利用此实施例，可使得负荷系统41和42二者保持稳定。通过利用除具有能量控制功能外还具有电压控制功能的系统稳定单元，例如可控制图5所示的实施例电力传输系统构造中的有功(能量)和无功(电压)的飞轮发电机，也可控制和稳定负荷系统的电压。由于总体上说这样的系统稳定单元可单独控制有功和无功，因而可采用图1所示的电力传输系统构造来控制有功，进而采用图4所示的负荷系统的电压信号来控制无功。这样的系统构造举例如图6所示。在图6中，循环换流器551利用加速检测回路102的输出信号作为控制无功的吸收/释放的信号，并提供一用来利用电压控制回路(或无功控制回路)的输出信号来控制无功的脉冲信号，该输出信号是根据电压互感器601的输出信号和预定电压水平Vp的差值得出的，并输入到循环换流器542。在此实施例中，用循环换流器替代上面提到的GTO逆变器。
另一实施例如图7所示。在此实施例中，在由多台发电机发出的电能经过多条输电线送往负荷系统的电力传输系统构造中，阻抗控制型和/或电压控制型系统稳定单元被与输电线串联。在图中，数字11、12和13表示多台发电机，数字21、22和23表示升压变压器，数字35、36和37表示多条输电线，数字40表示包含电源的负荷系统，数字71表示阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元，数字72表示另一阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元，数字73表示用来检测多台发电机联接的母线上的电压的电压互感器，数字711和721表示电流互感器，它们分别用来检测输电线路36和37上的电流，数字712和712分别表示用来获得输电线路36和37上的流过的功率和准备控制指令来抑制功率摇摆并保持功率为预定值的控制指令发生回路，数字713和723分别表示用来根据控制指令输出控制脉冲信号的控制单元。
下面解释在图7所示的电力传输系统构造中的实施例的运行。接在送端公共母线上的三台发电机发出的电能通过与负荷系统相连的公共母线L传输到负荷系统40。由于在发端和受端有三条传输线路相连，因而所传送的功率根据线路阻抗在每条线路中分流。在每台发电机的功率均由一条输电线路送至负荷系统的电力传输系统构造中，如果输电线路上发生故障功率就无法被传送。但相反在本实施例中，一条或两条线路上发生故障不会导致功率传输不能进行，因为通过将发生故障的线路切除，功率可通过剩余的健全输电线路传送，从而改善了输电可靠性。
在这样的电力传输系统构造中，假设由于某种扰动使线路35的阻抗变得低于其他线路。由于被传输的功率主要流经线路35，线路进入过负荷状态。在这种情形下，如果系统稳定单元71和72是阻抗控制型的，它们就在收到增加每条线路的功率的指令时就会动作来降低线路36和37的阻抗。如方程1所表明的，当输电线路的阻抗X降低时，所传送的功率就增加，然后，输电线路35的过负荷状态就会缓和。在此实施例中，由于三台发电机发出的功率经过三条线路35、36和37送至负荷系统，如果能够控制并确定两条线路中流过的功率，剩下那条线路中流过的功率就可唯一确定，因而没必要在所有三条线路上都提供阻抗控制型系统稳定单元。
而且，假设负荷系统40发生故障，并在输电线路35、36和37上造成功率摇摆。在此情形下，控制指令发生回路712和722产生控制指令来抑制输电线路36和37上的功率摇摆。由于功率摇摆的幅值等价于发电机的加速/减速，因而可利用根据检测到的发电机的加速/减速所获得的控制指令来抑制。本实施例利用改变输电线路阻抗值以抑制功率摇摆来使功率摇摆稳定。
由于阻抗控制型系统稳定单元可降低输电线路阻抗，因而这样的系统稳定单元可有效地应用于诸如大阻抗的长距离输电线这样的输电线路上，且仅需要对大阻抗进行静态补偿以降低其阻抗。
然后，在系统稳定单元71和72是相角控制型的情况，由于输电线路流过的功率可通过偏移相角来改变，因而通过如上所述根据所产生的控制指令来控制相角，相角控制型的可实现与阻抗控制型的同样的控制效果。
图8表示了用来增加现有电力系统功率传输能力的一实施例，其中采用了阻抗控制型和/或相角控制型系统稳定单元来使功率摇摆稳定。在图中，数字1011-1013表示在发电机轴上提供的控制发电机，它们分别用来检测每一发电机的转数，数值1021-1023表示加速检测回路，它们分别利用检测到的转数来检测发电机的加速/减速，数字5411-5413表示通过利用加速检测回路1021-1023的输出信号来产生和发出控制指令给阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元71-73的控制指令发生回路，数值7131-7133表示用来根据控制指令来输出控制脉冲信号的脉冲控制回路。本实施例的运行和图2所示的相同。即：在发电机的加速阶段至少一个阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元71-73会动作，从而通过降低输电线路阻抗(增加线路相角)来使电力系统吸收发电机的功率，反之亦然。
由于即使在故障发生时本实施例也可抑制发电机的功率摇摆，因而电力系统可在提高了的正常功率容量下运行。
虽然在本实施例中电力系统是通过在每台发电机上应用系统稳定单元并抑制每台发电机的功率摇摆来保持稳定的，但也可以在图1所示的电力传输系统构造中利用一台系统稳定单元来使包括多台发电机的电力系统稳定。实现上述系统稳定的实施例如图9所示。于是，由于设备的控制范围变宽，电力系统稳定设备所需的功率容量要比图8所示的实施例大。
由于即时在故障发生时本实施例也可抑制发电机的功率摇摆，因而电力系统可在提高了的正常功率容量下运行。
阻抗控制型系统稳定单元的一构成举例如图10所示。所示的单元为由晶闸管控制的串联电容器。而且，该单元由与输电线路36串联的串联电容器C、电抗器L、以及晶闸管开关TH1和TH2组成。流经电抗器L的电流可通过控制晶闸管开关的点燃相角来改变，它们可等价地改变串联电容器的电容。数字700表示由控制指令发生回路(如712)和控制回路(如713)组成的点燃脉冲发生回路。于是通过控制晶闸管开关TH和TH2的点燃相角来改变串联电容器的电容，就可改变输电线路36的阻抗。
此外，相角控制型系统稳定单元的一构成举例如图11所示。所示的单元为由晶闸管控制的移相器。而且，数字701表示利用在二次侧输电线路引入由位于一次侧的逆变器产生的电压来增加输电线路电压的移相变压器，数字702表示用来为逆变器703从输电线路36获得电源的绝缘变压器，数字704表示由控制指令发生回路(如712)和控制回路(如713)组成的点燃脉冲发生回路。于是，由于电力系统送端电压的相角可通过由逆变器产生符合控制指令的大小和相角的电压来移相，流过输电线路的功率可如方程1表明的那样由移相器控制，功率摇摆也可被抑制。
本发明的另一实施例如图12所示。在此实施例中，两台(多台)电力系统稳定设备安装在图1所示的电力传输系统构造中。在此情况下，希望采用不同功能的电力系统稳定设备，可由它们的多重作用进一步改善电力系统稳定，因为每种设备都执行自己的任务来提高电力系统的稳定性。于是，假设系统稳定单元71是阻抗控制型的。在此实施例以及图1所示的实施例中，当输电线路32上发生故障时，控制回路541控制能量控制型系统稳定单元在发电机加速状态吸收发电机的能量，反之就释放能量。至于利用阻抗控制型系统稳定单元的电力系统稳定设备，控制回路713通过降低输电线路的阻抗控制系统稳定单元71在发电机加速状态吸收发电机的能量到电力系统，反之亦然。发电机的加速/减速是通过利用由电流互感器711检测到的电流和由电压互感器73检测到的电压得到的功率变化，并将得到的功率变化对时间微分来测量的。而且，加速测量过程是由控制指令发生回路712实现的。于是，由于功能不同的每种电力系统稳定设备都执行如上所述自己的任务，在采用本实施例的电力传输系统构成中，由于电力系统发生故障而造成的功率摇摆可被快速抑制，因而改善了系统稳定。与图1所示的仅采用能量控制型系统稳定单元的实施例相比，还采用了阻抗控制型系统稳定单元的本实施例可更快地抑制功率摇摆，并降低系统稳定单元所需的功率容量。
虽然上面解释的系统稳定单元是阻抗控制型的，但采用相角控制型的也可得到同样的效果。此外，还可对图12所示的系统构造修改为其中电压控制型系统稳定单元与负荷系统连接点L相连，也可产生与仅采用一个系统稳定单元相比更好的电力系统稳定性。
此外，在图12中虽然仅在输电线路31上提供系统稳定单元71，显然若设想也有在输电线路31上发生故障的情况，还有必要在输电线路32上提供另一个。
还有，图13表示了与上述实施例类似的也采用了不同功能的电力系统稳定设备的实施例。
在图13所示的电力传输系统构造中，结合了图7所示的实施例的其中输电线路的潮流由阻抗控制型系统稳定单元控制的功能和图9所示的实施例的其中使发电机的功率摇摆稳定的功能，它较图7所示的实施例或图9所示的实施例更能够改善系统稳定和提高传输功率。在图中，数字1011-1013表示在发电机轴上提供的控制发电机，它们分别用来检测每一发电机的转数，数值1021-1023表示加速检测回路，它们分别利用检测到的转数来检测发电机的加速/减速，数字5410表示用来检测加速检测回路1021-1023的输出信号的最大值的最大值检测回路，数字5411表示通过利用加速检测回路1021-1023的输出信号来产生和发出控制指令给阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元71的控制指令发生回路，数字713表示用来根据控制指令来输出控制脉冲信号的脉冲控制回路。本实施例的运行和图2所示的相同。即：在发电机的加速阶段至少一个阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元71-73会动作，从而通过降低输电线路阻抗(增加线路相角)来使电力系统吸收发电机的功率，反之亦然。此外，阻抗控制型(或相角控制型)系统稳定单元72通过与系统稳定单元71分担控制任务也适于使电力系统稳定。于是，系统稳定单元72的运行与图7所示的实施例的运行相同，即用来控制输电线路中的潮流的运行。
由于此实施例即使在发生故障时也可实现不停电的稳定电力传输，因而电力系统可在提高了的正常功率容量下运行。
利用本发明，通过在电力系统中提供其中对应于每种类型的系统稳定单元的特性或功能而充分地应用了电力电子技术的系统稳定单元，就可提高现有电力系统的正常传输容量，而毋需架设新的输电线路。