臺灣博碩士論文加值系統

本論文針對大型電力系統中的大型發電廠進行角度穩定度分析與研究。角度穩定度分析可以分為暫態穩定度分析與小擾動角度穩定度分析兩種，其中暫態穩定度之模擬為系統受到大型嚴重擾動如匯流排短路故障、輸電線短路故障等事故後發電機轉子角度維持同步之能力；小擾動角度穩定度為系統受到小擾動如負載增減量變化、發電量變化等，發電機轉子角度維持同步之能力。
本文利用西門子(Siemens PTI)公司所開發電力系統模擬軟體PSSⓇE對一個大型孤島系統建立系統模擬模型，對於其中的大型發電廠區域進行角度穩定度分析。依照分析結果對於現有的狀況提出建議與可能的改善方案。該系統區域穩定度分析結果顯示，在現有的參數與保護電驛於額定時間內動作的話，皆可以恢復穩定。而需要在非常極端的事故情況下，才會使系統不穩定。可以考慮加強斷路器與保護電驛的維護或是可以進行勵磁參數的優化來加強發電機的穩定性。

This thesis, analysis angle stability of the power plant in the large-scale power system. Angle stability analysis can be divided into two parts, the transient stability and small-disturbance angle stability. Transient stability refers to the system after a large disturbances such as bus fault, transmission line fault, the generator disconnect and so on, the ability for the generator rotor angle to maintain synchronization. Small-disturbance angle stability refers to the ability of the system after a small disturbance like load changes, change in transmission capacity, the generator rotor angle to maintain synchronization.
In this thesis, the system simulation model of a large-scale power system is established by using the power system simulation software PSSE developed by Siemens (PTI), and for one of the large power plants for angular stability analysis. According to the results of the analysis in the existing situation to make recommendations and improve the method. After discussing the results of the system stability analysis, it is shown that the system area can be stabilized when the existing parameters and the protection station operate at rated time. And in the case need to be very extreme in the case of accidents, will make the system unstable. It can consider strengthening the maintenance of the circuit breaker and the protection of the substation or the excitation parameters can be optimized to enhance the stability of the generator.

摘 要 i
ABSTRACT ii
致　謝 iv
目錄 vi
表目錄 1
圖目錄 2
第一章 緒論 5
1.1 研究背景與動機 5
1.2 文獻回顧 6
1.3 研究目的與方法 7
1.4 各章節概述 8
第二章 穩定度分析理論與方法 9
2.1 電力系統穩定度分析 9
2.2 轉子角度穩定度理論 10
2.2.1 暫態穩定度 12
2.2.2 小擾動角度穩定度 14
2.3 PSSⓇE電力系統模擬分析軟體 15
第三章 系統介紹 17
3.1 系統架構介紹 17
3.2 發電廠設備參數介紹 19
3.2.1 發電機模型 19
3.2.2 勵磁機模型 21
3.2.3 電力系統穩定器 23
第四章 角度穩定度案例分析 26
4.1 暫態穩定度分析 27
4.1.1 匯流排短路故障 28
4.1.2 輸電線路短路故障 41
4.1.3 發電機跳脫 57
4.2 小擾動角度穩定度分析 60
4.2.1 負載增量變化 62
4.2.2 輸電線切離影響 67
第五章 結論 72
5.1 結論… ……..72
5.2 未來研究方向 73
參考文獻 74

[1]蔡文達、李建俊、楊志仁，「電力系統穩定度議題之探討」，第二十五屆電力工程研討會論文集，2004，第1464-1468頁。
[2]台灣電力股份有限公司，「核三廠二號機輔助變壓器 MA-X05 故障肇因分析及修復計畫」，2015。
[3]IEEE Std. 1110, IEEE Guide for Synchronous Generator Modeling Practices and Applications in Power System Stability Analyses, 2002.
[4]P. Kundur, J. Paserba, V. Ajjarapu, G. Andersson, A. Bose, C. Canizares, N. Hatziargyriou, D. Hill, A. Stankovic, C. Taylor, T. Van Cutsem, V. Vittal, "Definition and classification of power system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and definitions", IEEE Transactions on Power Systems, vol. 19, no. 2, August 2004.
[5]P. Kundur, J. Paserba, S. Vitet, "Overview on definition and classification of power system stability", Quality and Security of Electric Power Delivery Systems, Canada, 8-10 October 2003.
[6]P. Kundur, Power system stability and control, McGraw-Hill, 1994.
[7]M. Klein, G.J. Rogers, P. Kundur, "A Fundamental Study of Inter-area Oscillations In Power Systems",IEEE Transactions on Power Systems, vol 6, no 3, August 1991.
[8]Akhrif, "Application of a multivariable feedback linearization scheme for rotor angle stability and voltage regulation of power systems",IEEE Transactions on Power Systems vol 14, no 2, pp. 620-628, May 1999.
[9]Eknath Vittal , Mark O’Malley, Andrew Keane, "Rotor Angle Stability With High Penetrations of Wind Generation", IEEE Transactions on Power System, vol. 27, no. 1, February 2012.
[10]李坤益，發電廠動態穩定度分析與改善，碩士論文，國立臺灣海洋大學，電機工程學系，基隆，2006。
[11]鄧為元，汽電共生廠系統分析與卸載策略制定，碩士論文，國立台北科技大學，電機工程學系，台北，2008。
[12]范傳樑，電力系統暫態穩定度預防控制，碩士論文，義守大學，電機工程研究所，高雄，2010。
[13]蔡智仁，發電廠緊急柴油發電機之頻域分析，碩士論文，國立臺灣海洋大學，電機工程學系，基隆，2011。
[14]李昭俊，電力系統小信號穩定度關鍵特徵值分析，博士論文，國立臺灣海洋大學，電機工程學系，基隆，2013。
[15]郭士綱，微型電網發電機轉子轉動慣量影響暫態穩定度之研究，碩士論文，東南科技大學，電機工程研究所，台北，2014。
[16]IEEE Std. 421.1-1986, IEEE Standard Definitions for Excitation Systems for Synchronous Machines, 1996.。
[17]Hadi Saadat, Power System Analysis, 3e, New York: McGraw-Hall,2011.
[18]PSS®E 32.Volum Program Operation Manual, Power Technologies. Inc., June 2009.
[19]林群峰，強化核三廠穩定度之研究完成報告，台灣電力股份有限公司綜合研究所，2011。
[20]張智星，MATLAB程式設計入門篇，2015。