臺灣博碩士論文加值系統

摘 要

本論文主要目的在於探討電力系統區域間振盪模式時，並考量利用遠端同步相量量測資訊的量測值，來改善整體電力系統的穩定度。在本論文中，以兩區域四部機及大型電力系統的區域振盪模式為例，分析特徵值、特徵向量以及阻尼比，並探討電力系統穩定器的設計工作包括：安裝位置、訊號的選擇、以及訊號傳輸延遲時間等因素，對整體電力系統穩定性的影響，並分析此類型電力系統穩定器的可行性。

關鍵詞：區域振盪模式、同步相量量測、電力系統穩定器。

Abstract

The main purpose of this thesis is to study the inter-area oscillation mode in power systems, with the application of remote synchronized phasor measurements to the improvement of overall system stability. In this thesis, the corresponding eigenstructure of the inter-area modes of both a two-area-four-generator power system and a large scale power system are investigated in details. Various factors in the design of power system stabilizers, including installation site, signal selection and signal delay, are examined to analyze their effects on system stability and to verify the feasibility the designed power system stabilizers.

Keywords: Inter-area Oscillation Mode, Power System Stabilizer (PSS), Phasor Measurement Unit (PMU).

目 錄

第一章 緒論
1.1 研究動機及目的 1
1.2 研究方法 4
1.3 研究工具軟體 6
1.4 分章內容 6
第二章 動態穩定度分析理論與方法
2.1 穩定度問題 9
2.2 電力系統動態穩定度 11
2.3 電力系統之低頻振盪分析 12
2.4 頻域分析法 14
2.5 時域模擬分析 24
第三章 系統介紹
3.1 模擬系統架構概述. 26
3.1.1兩區域四部機系統 26
3.1.2台灣電力系統架構概述 28
3.2 發電機控制設備 31
3.3 廣域相量量測單元介紹 34
3.4 電力系統穩定器 36
3.4.1電力系統穩定器簡介 36
3.4.2 穩定器的輸入訊號型態 39
3.4.4 具備擷取遠端量測值之電力系統穩定器 40
第四章 系統模擬分析
4.1 系統未裝設電力系統穩定器. 44
4.2 發電機分別裝設電力系統穩定器. 50
4.3 發電機裝設具備擷取遠端量測值之電力系統穩定器 58
4.4 綜合考量訊號傳輸過程延遲下之系統響應分析 68
4.5以台灣電力系統為例 81
第五章 結論
5.1 總結 94
5.2 未來研究方向 95
參考文獻 96

圖目錄

圖3.1 兩區域系統單線圖 26
圖3.2 同步向量量測器之架構圖 35
圖3.3 電力系統穩定器 37
圖3.4 具備擷取遠端量測值之電力系統穩定器模型 40
圖4.1 Mode1之右特徵向量圖 46
圖4.2 Mode2之右特徵向量圖 46
圖4.3 Mode3之右特徵向量圖 47
圖4.4 未裝設PSS之發電機功率響應變化 48
圖4.5 未裝設PSS之發電機轉子轉速響應變化 49
圖4.6 PSS裝設在 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 50
圖4.7 PSS裝設在 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 51
圖4.8 PSS裝設在 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 51
圖4.9 PSS裝設在 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 52
圖4.10 裝設電力系統穩定器之功率響應變化 53
圖4.11 裝設電力系統穩定器之轉子轉速響應變化 54
圖4.12 裝設電力系統穩定器之功率響應變化 54
圖4.13 裝設電力系統穩定器之轉子轉速響應變化 55
圖4.14 裝設電力系統穩定器之功率響應變化 55
圖4.15 裝設電力系統穩定器之轉子轉速響應變化 56
圖4.16 裝設電力系統穩定器之功率響應變化 56
圖4.17 裝設電力系統穩定器之轉子轉速響應變化 57
圖 4.18 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 59
圖4.19 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 59
圖4.20 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 60
圖4.21 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之根軌跡，(Inter-Area Mode) 60
圖4.22 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之功率響應變化 62
圖4.23 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之轉子轉速響應變化 63
圖4.24 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之功率響應變化 63
圖4.25 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之轉子轉速響應變化 64
圖4.26 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之功率響應變化 64
圖4.27 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之轉子轉速響應變化 65
圖4.28 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之功率響應變化 65
圖4.29 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 之轉子轉速響應變化 66
圖 4.30 PSS裝設在 取 、 具有遠端訊號延遲之根軌跡(Mode 3) 69
圖 4.31 PSS裝設在 取 、 具有遠端訊號延遲之根軌跡(Mode 3) 69
圖 4.32 PSS裝設在 取 、 具有遠端訊號延遲之根軌跡(新增模式) 70
圖 4.33 PSS裝設在 取 、 具有遠端訊號延遲之根軌跡(新增模式) 71
圖4.34 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.01秒之功率響應變化 72
圖4.35 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.01秒之轉子轉速變化 73
圖4.36 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.05秒之功率響應變化 73
圖4.37 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.05秒之轉子轉速變化 74
圖4.38 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.12秒之功率響應變化 74
圖4.39 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.12秒之轉子轉速變化 75
圖4.40 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.2秒之功率響應變化 75
圖4.41 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.2秒之轉子轉速變化 76
圖4.42 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.01秒之功率響應變化 76
圖4.43 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.01秒之轉子轉速變化 77
圖4.44 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.05秒之功率響應變化 77
圖4.45 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.05秒之轉子轉速變化 78
圖4.46 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.12秒之功率響應變化 78
圖4.47 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.12秒之轉子轉速變化 79
圖4.48 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.2秒之功率響應變化 79
圖4.49 PSS裝設在 擷取遠端訊號 、 且時間延遲0.2秒之轉子轉速變化 80
圖 4.50 Inter-area Mode之右特徵向量圖(Mode 310) 85
圖4.51 臺電全系統未裝設PSS時之功率響應 86
圖4.52 臺電全系統未裝設PSS時之轉子轉速響應 87
圖4.53 PSS裝設於核三#1(#1001)之根軌跡圖形 88
圖4.54 PSS裝設於核三#1取大潭#1、大潭#2之根軌跡圖形 89
圖4.55 PSS裝設於核三#1之功率響應 91
圖4.56 PSS裝設於核三#1之轉子轉速響應 91
圖4.57 PSS裝設於核三#1取大潭#1、大潭#2遠端訊號之功率響應 92
圖4.58 PSS裝設於核三#1取大潭#1、大潭#2遠端訊號之轉子轉速響應 93

表目錄

表3.1 各區域潮流資料 27
表3.2 各區域間電力潮流融通量 28
表3.3 臺電系統各區域潮流資料 28
表3.4 臺電系統各區域間電力潮流融通量 29
表3.5 尖載時參與運轉機組資料 29
表4.1 未裝設電力系統穩定器時之各個振盪模式 44
表4.2 特徵結構表 45
表4.3 不同地點裝設PSS後Inter-area Mode之特徵值表 52
表4.4 系統結構表 58
表4.5 各發電機裝設具備廣域量測訊號集中式之PSS之特徵值表. 61
表4.6 Mode 3遠端信號傳輸過程具延遲時間之特徵值表 68
表4.7 新增模式遠端信號傳輸過程具延遲時間之特徵值表 70
表4.8 臺電系統未裝設PSS時系統低頻振盪模式 81
表4.9 臺電系統特徵結構表 82
表4.10 Inter-area Mode不同地點裝設PSS之特徵 90

參考文獻

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