臺灣博碩士論文加值系統

隨著負載大量成長，用戶對供電品質的要求亦日漸提高，供電穩定成為電力公司長期應努力的目標。在供電系統需要調度或維護時，負載常常需要進行電源轉供，為不影響用電品質，均採用不停電轉供方式，此時便會有相關併聯轉供問題產生，由於不同饋線間電壓差及相角差的影響，在併聯轉供投入時會產生循環電流，過大的循環電流可能使保護電驛誤動作，而使饋線跳脫造成用戶停電的困擾。
本論文即是針對負載轉供所衍生之相關問題進行研究，藉由電力電容器穩定系統電壓的功能，以及變壓器有載分接頭切換器電壓調整，探討如何藉由電容器及有載分接頭切換器平衡電壓差，評估轉供期間降低循環電流的方法，並探討併聯轉供時保護電驛的因應措施，以避免誤動作，使得系統併聯轉供得以順利完成。

As the load demand grows, providing steady supply of electric energy has become a long-term goal of power utilities. In the distribution system, feeders are usually switched during load transfer for sakes of system operation and maintenance. In order to keep the power quality, the task of feeder switching needs to be performed without interrupting the supply of electricity, resulting in some related problems. Due to differences in voltages and phases between two feeders, circulating current comes into existence. A large amount of circulating current during load transfer may cause the protective relay to malfunction to trip the distribution feeders, and then to interrupt the supply of electricity.
This thesis is to study some related problems about the switching of distribution feeders for load transfer. The static condenser and on load tap changer of transformers will be considered for reducing the voltage difference between two feeders. Moreover, some strategies are also investigated for preventing the protective relaying system to malfunction during load transfer.

目 錄
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 …..………………………………………… 1
1-2 研究方法與貢獻 …………..………………………………… 3
第二章 併聯轉供問題之探討 5
2-1 前言 ………………………………………………………….. 5
2-2 循環電流 …………………………………………………..… 5
2-3 同步發電機併聯之循環電流 ……………………………….. 9
2-3-1 僅有相角差時投入 …………………………………... 11
2-3-2 僅有電壓大小差時投入 …………………………....... 12
2-3-3 僅有頻率數差時投入 ……………………………..…. 12
2-4 線路併聯之循環電流 ………………………………..…….. 13
2-4-1 僅有電壓大小差時投入 ……………………………... 14
2-4-2 僅有相角差時投入 ……………………………..……. 16
第三章 電壓差的改善 17
3-1 前言 ……………………………..………………………….. 17
3-2 虛功率補償裝置 ………………..………………………….. 17
3-2-1 並聯電力電容器(Static Condenser) …………..……… 18
3-2-2 同步電容器(Synchronous Condenser) …………..…… 19
3-2-3 靜止型虛功率補償裝置(Static Var Conpensator) …… 19
3-2-4 並聯電抗器(Shunt Reactor) ………………………….. 20
3-2-5 串聯電容器(Series Capacitor) ……………………..… 21
3-2-6 串聯電抗器(Series Reactor) …………………………. 23
3-3 電力電容器之應用 ………………………………….…….. 23
3-3-1 模擬案例一 ………………………………….………. 24
3-3-2 模擬案例二 ………………………………….………. 35
3-3-3 轉供案例分析檢討 ………………………….………. 43
3-3-4 虛功率控制檢討 ...………………………….…….…. 48
3-4 變壓器OLTC之應用..……………………………………... 50
3-4-1 OLTC分接頭電壓調整的影響 ……………………… 52
3-4-2 OLTC對循環電流的影響 …………………………… 55
第四章 調相設備及OLTC運用時機與控制探討 58
4-1 前言 ………………………………………………………... 58
4-2 電容設備及主變Tap運用時機 …….…………………….. 58
4-3 電壓自動控制之探討 ……………………….…………….. 63
第五章 保護電驛的標置與設定 69
5-1 前言 ………………………………………………………… 69
5-2 線路的保護 ………………………………………………… 69
5-2-1單向線路的保護(過流電驛) ………………………..… 70
5-2-2兩端有電源或環狀線路的保護(方向性過流電驛) ...... 71
5-2-3測距電驛保護 ………………………………………... 72
5-2-4副線電驛保護 ………………………………………... 75
5-2-5載波保護 …………………………………………..…. 77
5-3 饋線之過電流保護 ………………………………………... 79
5-3-1相間過流保護電驛的設定 …………………………... 80
5-3-2過流保護實例分析 …………………………………... 83
5-3-3接地過電流保護 ……………………………………... 85
5-3-4 LCO於轉供期間應對措施 ………………………….. 86
第六章 結論 88
6-1 研究成果 …………………………………………………... 88
6-2 未來研究方向 ……………………………………………... 89
參考文獻 90

[1] 台灣電力公司網站，http://www.taipower.com.tw。
[2] K. Aoki, K. Nara, M. Iton, T. Satoh and H. Kuwabara, “A new algorithm for service restoration in distribution system,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4, No. 3, July 1989.
[3] H. Saadat, Power System Analysis, McGraw-Hill, 1999.
[4] P. Okanik, B. Kurth, and J. H. Harlow, “An update on the paralleling of OLTC power transformers,” Proceedings of the 1999 IEEE Transmission and Distribution Conference, Vol. 2, pp. 871-875, April 1999.
[5] 林憲章，變電所主變或整個變電所負載轉供分析，國立清華大學電機研究所碩士論文，1996。
[6] R. S. Girgis and C. D. Ko, “Calculation techniques and results of effects of GIC currents as applied to two large power transformers,” Proceedings of the 1991 IEEE Transmission and Distribution Conference 1991, pp. 553 —559, Sept 1991.
[7] A. R. Bergen and V. Vittal, Power System Analysis, Pearson Education, 1999.
[8] 林正仁，有關161kV電壓相角及配電線轉供問題報告，台電台北供電區營運處運轉課技術報告。
[9] 69kV電力系統運用入門，台灣電力公司供電處運維課。
[10] 鄭強，同步發電機併聯電控迴路探討，電驛協會會刊，第六期，第83-88頁
1997年12月。
[11] 翁基振，兩P/S轄區併聯瞬間之研討，台電嘉南供電區營運處。
[12] 陽明P/S轄區系統單線圖，台電台北供電區營運處運轉課，2002。
[13] 吳天得，變電工程，全華科技圖書，1994年3月。
[14] ASPEN OneLiner V5 & V1988.5 User’s Manual, Advanced Systems for Power Engineering, 1988.
[15] 91年夏季尖峰負載分界點電力潮流單線圖，台電台北供電區營運處運轉課，2002。
[16] 台電基隆區域調度中心，ADCS匯流排電壓日報表，台灣電力公司，2003。
[17] 台電基隆區域調度中心，供電系統變壓器一覽表，台灣電力公司，2003。
[18] 台電基隆區域調度中心，饋線日報表，台灣電力公司，2003。
[19] 台電基隆區域調度中心，變電所旬報，台灣電力公司，2003。
[20] 台電基隆區域調度中心，各一次變電所電驛標置，台灣電力公司，2003。
[21] 變壓器技術資料，日本電機工業會，第18-31頁，2003。
[22] T. Gonen, Electric Power Distribution System Engineering, McGraw-Hill, 1986.
[23] J. Shao, N. D. Rao, and Y. Zhang, “An expert system for secondary distribution system design,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 6, No.4, pp.1607-720, August 1995.
[24] 配電技術手冊-架空配電線路設計，台灣電力公司。
[25] 配電技術手冊-地下配電線路設計，台灣電力公司。
[26] 電力系統運轉操作章則彙編，台灣電力公司，2000年8月。
[27] R. L. Sullivan, Power System Planning, McGraw-Hill, 1979.
[28] 羅欽煌，工業配電，全華科技圖書，1992年9月。
[29] 吳清通，靜止形無效電力補償裝置在電力系統之運轉近況，供電技術報導第三期，台灣電力公司供電處，第35-48頁，1986年1月。
[30] 洪瑤，SC運用的探討，供電技術報導第十六期，台灣電力公司供電處，第165-181頁，1985年4月。
[31] B. R. Williams, “Distribution capacitor automation provides integrated control of customer voltage levels and distribution reactive power flow,” Proceedings of the 1995 Power Industry Computer Application Conference, pp. 215—220, May 1995.
[32] A. Kramer and J. Ruff, “Transformers for phase angle regulation considering the selection of on-load tap-changers,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.13, No. 2, pp. 518—525, April 1998.
[33] V. P. Thornley and N. J. Hiscock, “Improved voltage quality through advances in voltage control techniques,” Proceedings of the 2001 Developments in Power System Protection, pp. 355—358, April 2001.
[34] P. Kang and B. Birtwhistle, “Condition assessment of power transformer on load tap changers (OLTC) using wavelet analysis,” Proceedings of the 2001 Power Industry Computer Applications, pp. 330—335, May 2001.
[35] Y. Fukuyama and H. Yoshida, “A particle swarm optimization for reactive power and voltage control in electric power systems,” Proceedings of Congress on Evolutionary Computation, Vol. 1, pp. 87-93, May 2001.
[36] M. Eremia, P. Simon, D. Petricica, and D. Gheorghiu, “Some aspects of hierarchical voltage-reactive power control,” Records of IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, Vol. 2, pp. 872-880, July 2001.
[37] F. C. Lu and Y. Y. Hsu, “Fuzzy dynamic programming approach to reactive power/voltage control in a distribution substation,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 12 No. 2, pp. 681—688, May 1997.
[38] M. Bjelogrlic, M. S. Calovic, B. S. Babic, and P. S. Ristanovic, “Application of Newton's optimal power flow in voltage/reactive power control,” Proceedings of Power Industry Computer Application Conference, pp. 105—111, May 1989.
[39] RPDC功能檢討分析，台灣電力公司基隆區域調度中心。
[40] W. H. Kersting and W. H. Phillips, “Distribution feeder line models,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 31, No 4, pp. 715-720, August 1995.
[41] F. C. Lu and Y. Y. Hsu, “Reactive power/voltage control in a distribution substation using dynamic programming,” Proceedings of IEEE Transmission and Distribution Conference, Vol. 142 No. 6, pp. 639—645, Nov 1995.
[42] Z. C. Hu, X. F. Wang, and H. Y. Chen, “Time-interval based volt/VAr control in distribution systems,” Proceedings of the 2002 Power System Technology, Vol. 1, pp. 81-85, Oct 2002.
[43] 變電工程作業手冊，台灣電力公司輸配電工程處。
[44] 許文興、林裕梁，汽電共生系統責任分界點之電驛標置協調，電驛協會會刊，第十三期，第39-51頁，2001年6月。
[45] R. H. Liang and C. K. Cheng, “Dispatch of main transformer ULTC and capacitors in a distribution system,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.16 No. 4, pp. 625—630, Oct 2001.
[46] 李宏任，實用保護電驛，全華科技圖書，1999年5月。
[47] A. E. Efthymiadis, O. E. Roennspiess, and J. A. Guerra, “Simulation of protective relay performance under short-circuit and transient swing conditions,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 26, No. 6, pp. 1108-1115, Nov.-Dec. 1990.
[48] A. J. Urdaneta, L. G. Perez, and H. Restrepo, “Optimal coordination of directional overcurrent relays considering dynamic changes in the network topology,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, Issue: 4 , pp. 1458 - 1464, Oct. 1997.
[49] C. S. Chen, et al., “Protective relay setting of the tie line tripping and load shedding for the industrial power system,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No.5, pp. 1226-1234, October 2000.
[50] R. Ramaswami and P. F. McGuire, “Integrated coordination and short circuit analysis for system protection,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 7, No. 3, pp.1112—1120, July 1992.
[51] 林義讓、林清樺，電機設備保護，全華科技圖書，1992年5月。
[52] 楊嘉榮，配電線代送時接地過流電驛跳脫回路改善方案探討，電驛協會會刊，第七期，第81-87頁，1998年6月。