臺灣博碩士論文加值系統

本論文之主要目的是研究靜態同步補償器和電力系統穩定器對系統電壓、系統動態電壓的影響。另外，討探系統動態電壓時，也發現了低頻振盪，這是台電系統過去曾經發生的一個問題。
在本研究中將討論，當遇到比較嚴重的事故時，靜態同步補償器的裝設地點、容量及其改善後的穩態電壓。另外，加裝靜態同步補償器後的動態電壓，將會分析其組合比例的阻尼比差異，並觀察其電壓波形。在靜態同步補償器和電力系統穩定器的方面，觀察在嚴重事故發生時，其電壓波形、阻尼比、振盪頻率的變化，來分析兩者之間是否有相互影響的情形發生。
研究結果顯示，靜態同步補償器對穩態電壓有相當不錯的改善效果，而靜態同步補償器和電力系統穩定器在阻尼比上對系統都是正向的幫助；低頻振盪方面，靜態同步補償器同樣也有改善阻尼比的效果，並沒有不良的影響出現。

The main purpose of this thesis is to examine the effect of Static Synchronous Compensators (STATCOMs) and Power System Stabilizers (PSSs) on the voltage and dynamic performance of Taiwan power system. Damping characteristic of low frequency oscillation modes in Taiwan power system was also investigated.
The location and capacities of the STATCOMs are first determined. The dynamic voltage responses and damping ratios for the system with fixed capacitors and STATCOMs are compared. The effects of STATCOMs and PSSs on the damping tatios for the low frequency electromechanical modes are also invertigated.
It is found that the dynamic voltage profile can be improved by the STATCOMs. In addition, both STATCOMs and PSSs can be used to improve the damping ratios for the low frequency oscillation modes.

目錄
摘要………………………………………………………………………i
Abstract ………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………iii
圖目錄 …………………………………………………………………vi
表目錄 …………………………………………………………………xi
第一章 緒論 ……………………………………………………………1
1-1 研究背景與動機……………………………………………1
1-2 研究方法與目的……………………………………………4
1-3 論文內容概述………………………………………………5
第二章 靜態同步補償器控制與特性分析 ……………………………7
2-1前言 …………………………………………………………7
2-2 靜態同步補償器( STATCOM )………………………………9 2-2-1 靜態同步補償器基本特性…………………………9
2-2-2 控制方塊圖 ………………………………………11
第三章 系統簡介 ……………………………………………………13
3-1 系統概述 …………………………………………………13
3-2 系統差異 …………………………………………………17
第四章 台電超高壓輸電系統穩態分析………………………………20
4-1 概述 ………………………………………………………20
4-2 未加入並聯補償之穩態電壓特性 ………………………22
4-3 補償器裝設地點的選定 …………………………………25
4-4 補償器適當容量的選定 …………………………………31
4-5 加入並聯補償之穩態電壓特性 …………………………38
第五章 台電超高壓輸電系統動態分析………………………………44
5-1 本章概述 …………………………………………………44
5-2 Case 3模擬結果 …………………………………………46
5-2-1 未補償與補償STATCOM 800MVAR比較……………46
5-2-2 組合比例……………………………………………48
5-2-3 阻尼變化……………………………………………52
5-3 Case 5 模擬結果…………………………………………54
5-3-1 未補償與補償STATCOM 800MVAR比較……………54
5-3-2 組合比例……………………………………………56
5-3-3 阻尼變化……………………………………………60
第六章 PSS與STATCOM對電壓動態特性之影響……………………62
6-1 本章概述 …………………………………………………62
6-2 PSS 與STATCOM對阻尼的影響……………………………63
6-2-1 CASE 3模擬情形……………………………………64
6-2-2 Case 5模擬情形……………………………………67
6-3 PSS 與STATCOM對電壓的影響……………………………70
6-3-1 Case 3模擬情形……………………………………71
6-3-2 Case 5模擬情形……………………………………79
6-4 振盪模式 …………………………………………………87
6-4-1 Case 5模擬情形……………………………………87
第七章 結論與建議……………………………………………………98
7-1 結論 ………………………………………………………98
7-2 建議 ………………………………………………………99
參考文獻………………………………………………………………100

圖目錄
圖2.1 靜態同步補償器電壓電流特性曲線圖 …………………… 10
圖2.2 靜態同步補償器控制方塊圖…………………………………11
圖3.1 台電系統公元2007年尖載超高壓輸電線路圖 ……………14
圖3.2 公元2007年中部到北部的簡易重要迴路線路圖 …………18
圖5.1 Case 3 板橋(1700)匯流排電壓振盪圖…………………… 46
圖5.2 Case 3 龍潭北(1900)匯流排電壓振盪圖………………… 47
圖5.3 Case 3 龍潭南(1910)匯流排電壓振盪圖………………… 47
圖5.4 Case 3 峨眉(2000)匯流排電壓振盪圖…………………… 48
圖5.5 Case 3 板橋(1700)匯流排電壓振盪圖…………………… 49
圖5.6 Case 3 龍潭北(1900)匯流排電壓振盪圖………………… 49
圖5.7 Case 3 龍潭南(1910)匯流排電壓振盪圖………………… 50
圖5.8 Case 3 峨眉(2000)匯流排電壓振盪圖…………………… 50
圖5.9 Case 3龍潭南(1910)匯流排電壓振盪放大圖………………51
圖5.10 Case 3 峨眉(2000)匯流排電壓振盪放大圖……………… 51
圖5.11 Case 5 板橋(1700)匯流排電壓振盪圖…………………… 54
圖5.12 Case 5 龍潭北(1900)匯流排電壓振盪圖………………… 55
圖5.13 Case 5 龍潭南(1910)匯流排電壓振盪圖………………… 55
圖5.14 Case 5 峨眉(2000)匯流排電壓振盪圖…………………… 56
圖5.15 Case 5 板橋(1700)匯流排電壓振盪圖………………………57
圖5.16 Case 5 龍潭北(1900)匯流排電壓振盪圖……………………57
圖5.17 Case 5 龍潭南(1910)匯流排電壓振盪圖……………………58
圖5.18 Case 5 峨眉(2000)匯流排電壓振盪圖………………………58
圖5.19 Case 5 龍潭南(1910)匯流排電壓振盪放大圖………………59
圖5.20 Case 5 峨眉(2000)匯流排電壓振盪放大圖…………………59
圖6.1 Case 3只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………71
圖6.2 Case 3只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………72
圖6.3 Case 3 全系統PSS OFF 時，有無加入STATCOM，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………73
圖6.4 Case 3 全系統PSS OFF 時，有無加入STATCOM，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………73
圖6.5 Case 3 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………74
圖6.6 Case 3 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖 ……………75
圖6.7 Case 3 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………75
圖6.8 Case 3 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖…………76
圖6.9 Case 3 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………77
圖6.10 Case 3 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖 ……………77
圖6.11 Case 3 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………78
圖6.12 Case 3 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖…………78
圖6.13 Case 5只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………79
圖6.14 Case 5只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………80
圖6.15 Case 5 全系統PSS OFF 時，有無加入STATCOM，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………81
圖6.16 Case 5 全系統PSS OFF 時，有無加入STATCOM，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………81
圖6.17 Case 5有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖 ………………………82
圖6.18 Case 5 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖 ……………83
圖6.19 Case 5 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖……………………83
圖6.20 Case 5 有加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖…………84
圖6.21 Case 5無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪圖……………………… 85
圖6.22 Case 5 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
大潭(300)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖 ……………85
圖6.23 Case 5 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪圖 …………………86
圖6.24 Case 5 無加裝STATCOM時，有無大潭機組(300)的PSS，
龍潭南(1910)345kV匯流排電壓振盪局部放大圖…………86
圖6.25 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM OFF時，
系統振盪模式之特徵向量圖(1HZ)…………………………89
圖6.26 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM OFF時，
系統振盪模式之特徵向量圖(0.7HZ)………………………90
圖6.27 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM ON時，
系統振盪模式之特徵向量圖(1HZ)…………………………91
圖6.28 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM ON時，
系統振盪模式之特徵向量圖(0.7HZ)………………………92
圖6.29 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM OFF時，
系統振盪模式之特徵向量圖(1HZ)…………………………94
圖6.30 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM OFF時，
系統振盪模式之特徵向量圖(0.7HZ)………………………95
圖6.31 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM ON時，
系統振盪模式之特徵向量圖(1HZ)…………………………96
圖6.32 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM ON時，
系統振盪模式之特徵向量圖(0.7HZ)………………………97

表目錄
表3.1 台電系統公元2007 年主要電廠尖載發電量………………15
表3.2 九十六年負載分佈……………………………………………16
表3.3 96年尖載北、中、南部發電量與負載量 …………………… 16
表3.4 負載特性表實功部分…………………………………………19
表3.5 負載特性表虛功部分…………………………………………19
表4.1 停用線路情況及其個案代號表………………………………21
表4.2 Case 1、Case 2、Case 3 未補償時匯流排電壓(尖峰負載時 )………………………………………………………… 23
表4.3 Case 1、Case 4、Case 5 未補償時匯流排電壓(尖峰負載時 )………………………………………………………… 24
表4.4 N-2事故時中部到北部重要匯流排電壓 …………………26
表4.5 Case 3 補償容量500MVAR，不同補償匯流排的各匯流排電壓比較 ………………………………………………………27
表4.6 Case 3補償容量1000MVAR，不同補償匯流排的各匯流排電壓比較 …………………………………………………………29
表4.7 Case 5 補償容量500MVAR，不同補償匯流排的各匯流排電壓比較 …………………………………………………………31
表4.8 Case 5補償容量1000MVAR，不同補償匯流排的各匯流排電壓比較 …………………………………………………………32
表4.9 Case 1不同補償容量時重要匯流排電壓…………………34
表4.10 Case 2不同補償容量時重要匯流排電壓 …………………35
表4.11 Case 3不同補償容量時重要匯流排電壓………………… 37
表4.12 Case 4不同補償容量時重要匯流排電壓………………… 38
表4.13 Case 5不同補償容量時重要匯流排電壓………………… 39
表4.14 不同目標電壓所需之補償器容量 …………………………40
表4.15 Case 1有無加裝並聯補償器的重要匯流排電壓 …………42
表4.16 Case 2 有無加裝並聯補償器的重要匯流排電壓…………43
表4.17 Case 3 有無加裝並聯補償器的重要匯流排電壓…………44
表4.18 Case 4 有無加裝並聯補償器的重要匯流排電壓…………45
表4.19 Case 5 有無加裝並聯補償器的重要匯流排電壓…………46
表5.1 STATCOM及FC組合比例及組合容量 ………………………45
表5.2 Case 3的阻尼表 ……………………………………………53
表5.3 Case 5的阻尼表 ……………………………………………61
表6.1 Case 3全系統PSS OFF時，有無加入STATCOM，
各345kV匯流排的電壓振盪頻率與阻尼比……………… 65
表6.2 Case 3只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
各345kV匯流排的電壓振盪頻率與阻尼比 ………………66
表6.3 Case 5全系統PSS OFF時，有無加入STATCOM，
各345kV匯流排的電壓振盪頻率與阻尼比 ………………68
表6.4 Case 5只運轉大潭機組PSS 時，有無加入STATCOM，
各345kV匯流排的電壓振盪頻率與阻尼比 ………………69
表6.5 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM OFF時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(1Hz)………89
表6.6 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM OFF時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(0.7Hz)……90
表6.7 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM ON時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(1Hz)……………91
表6.8 Case 5 全系統PSS OFF 、STATCOM ON時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(0.7Hz)…………92
表6.9 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM OFF時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(1Hz) …………………………………………………………94
表6.10 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM OFF時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻率(0.7Hz) ……………………………………………………… 95
表6.11 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM ON時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻(1Hz) ………………………………………………………… 96
表6.12 Case 5 只運轉大潭機組(300) PSS 、STATCOM ON時，北中南發電機出口端重要匯流排特徵向量、阻尼比及頻(0.7Hz) ……………………………………………………… 97

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