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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張立鋒
研究生(外文):Chang, Li-Feng
論文名稱:基於PSCAD之微電網保護協調
論文名稱(外文):Protection Coordination Of Micro Grids Based On PSCAD
指導教授:楊明達楊明達引用關係
指導教授(外文):Yang, Ming-Ta
口試委員:關錦龍李俊耀張文宇
口試委員(外文):Guan, Jin-LungLee, Chun-YaoChang, Wen-Yeau
口試日期:2012-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:配電系統微電網PSCAD線性規劃法保護協調
外文關鍵詞:power Distribution systemsmicro-gridPSCADprogramming methodprotection coordination
相關次數:
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配電系統與微電網區塊併聯時會對配電系統造成重大的影響,例如增加的故障電流可能造成斷路器容量不足而失效、故障電流之方向改變造成保護電驛誤動作,因此必需重新配置系統中的主保護電驛、後衛保護電驛及協調時間區間(Coordination Time Interval, CTI),將斷電時間及斷電區域減至最小並將未受損之區域做快速的隔離。
本文使用PSCAD軟體建構配電系統與微電網區塊,探討兩者併聯或解聯運轉時發生三相短路故障或單相接地故障之情形,並使用線性規劃法完成保護協調最佳化。另外本文提出當市電端發生故障時,微電網區塊進入孤島模式後,系統結構改變時之保護協調策略。

he parallel operation of distribution systems with micro grids can have a significant influence on the distribution system. For example, increased fault currents may lead to insufficient breaking capacity and subsequent failure; variations in fault current direction can cause relay malfunction. It is therefore necessary to reconfigure the primary relay, the back-up relay, and the coordination time interval (CTI) of the system, to minimize the duration of the outage and the area affected by the outage, and to quickly isolate undamaged areas.
This study uses PSCAD to construct a distribution system and a micro grid. We discuss the three-phase short-circuit faults and single-phase-to-ground faults that occur during the association or disassociation of the distribution system and micro grid. A linear programming approach was applied to optimize protection coordination. Furthermore, this study proposed protection coordination strategies in the event of utility grid malfunctions in which the micro grid switches to islanding mode and the structure of the system changes.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
致 謝 iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vi
表 目 錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻探討 2
1.3 研究方法 2
1.4 論文架構 2
第二章 微電網簡介 5
2.1 微電網 5
2.2 配電系統架構 5
2.3 範例系統之保護協調 6
第三章 範例系統建立 9
3.1 PSCAD簡介 9
3.2 系統建模 9
3.3 微電網區塊 11
3.4 範例系統 14
第四章 軟體模擬 17
4.1 三相短路故障 25
 4.1.1 無微電網區塊併聯 26
 4.1.2 併入微電網區塊 26
4.2 單相接地故障 27
 4.2.1 無微電網區塊併聯 28
 4.2.2 併入微電網區塊 29
4.3 跳脫時間 30
  4.3.1 線性規劃法介紹 30
4.3.2 應用線性規劃法之保護電驛跳脫時間 31
 4.3.3 驗證 42
4.4 孤島模式之系統保護策略 70
第五章 結論與未來研究方向 63
5.1 結論 73
5.2 未來研究方向 73
參考文獻 75

圖 目 錄

圖2.1放射型配電系統結構 6
圖3.1範例系統架構 10
圖3.2風力發電機架構圖 11
圖3.3 Wind Turbine模擬參數設定 12
圖3.4使用PSCAD建構之範例系統 14
圖3.5孤島模式下之範例系統 15
圖4.1三相短路故障微電網區塊解聯之Main CB1故障電流波形 17
圖4.2三相短路故障微電網區塊併聯之Main CB1故障電流波形 17
圖4.3單相接地故障微電網區塊解聯之Main CB1故障電流波形 18
圖4.4單相接地故障微電網區塊併聯之Main CB1故障電流波形 18
圖4.5三相短路故障微電網區塊解聯之FCB2故障電流波形 19
圖4.6三相短路故障微電網區塊併聯之FCB2故障電流波形 19
圖4.7單相接地故障微電網區塊解聯之FCB2故障電流波形 20
圖4.8單相接地故障微電網區塊併聯之FCB2故障電流波形 20
圖4.9三相短路故障微電網區塊解聯之LCB4故障電流波形 21
圖4.10三相短路故障微電網區塊併聯之LCB4故障電流波形 21
圖4.11單相接地故障微電網區塊解聯之LCB4故障電流波形 22
圖4.12單相接地故障微電網區塊併聯之LCB4故障電流波形 22
圖4.13三相短路故障微電網區塊解聯之CB10故障電流波形 23
圖4.14三相短路故障微電網區塊併聯之CB10故障電流波形 23
圖4.15單相接地故障微電網區塊解聯之CB10故障電流波形 24
圖4.16單相接地故障微電網區塊併聯之CB10故障電流波形 24
圖4.17微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB4、CB10之保護協調曲線 43
圖4.18微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB5、CB11之保護協調曲線 44
圖4.19微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB6之保護協調曲線 45
圖4.20微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB3、LCB7、CB12之保護協調曲線 46
圖4.21微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB3、LCB8、CB13之保護協調曲線 47
圖4.22微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB3、LCB9之保護協調曲線 48
圖4.23微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB4、CB10之保護協調曲線 50
圖4.24微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB5、CB11之保護協調曲線 51
圖4.25微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB6之保護協調曲線 52
圖4.26微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB3、LCB7、CB12之保護協調曲線 53
圖4.27微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB3、LCB8、CB13之保護協調曲線 54
圖4.28微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB3、LCB9之保護協調曲線 55
圖4.29微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB4、PE-65之保護協調曲線 57
圖4.30微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB5、PE-65之保護協調曲線 58
圖4.31微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB6之保護協調曲線 59
圖4.32微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB3、LCB7、PE-65之保護協調曲線 60
圖4.33微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB3、LCB8、PE-65之保護協調曲線 61
圖4.34微電網區塊解聯模式Main CB1、FCB2、LCB9之保護協調曲線 62
圖4.35微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB4、PE-65之保護協調曲線 64
圖4.36微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB5、PE-65之保護協調曲線 65
圖4.37微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB6之保護協調曲線 66
圖4.38微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB3、LCB7、PE-65之保護協調曲線 67
圖4.39微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB3、LCB8、PE-65之保護協調曲線 68
圖4.40微電網區塊併聯模式Main CB1、FCB2、LCB9之保護協調曲線 69
圖4.41 IEC 61850通信示意圖 71
圖4.42孤島模式下範例系統LINE8發生故障時之通訊順序圖 72

表目錄

表2.1IEEE反時特性曲線之電驛係數 7
表3.1模擬電網系統架構參數設定 11
表3.2風力發電機建構模型之參數 12
表4.1配電系統過電流保護電驛設定參數 25
表4.2三相短路故障微電網區塊解聯之故障電流 26
表4.3三相短路故障微電網區塊併聯之故障電流 27
表4.4配電系統接地過電流保護電驛參數 28
表4.5單相接地故障微電網區塊解聯之故障電流 28
表4.6單相接地故障微電網區塊併聯之故障電流 29
表4.7利用線性規劃法所得之TDS 33
表4.8三相短路故障微電網區塊解聯跳脫時間 33
表4.9利用線性規劃法所得之TDS 36
表4.10三相短路故障微電網區塊併聯跳脫時間 36
表4.11利用線性規劃法所得之TDS 38
表4.12單相接地故障微電網區塊解聯跳脫時間 39
表4.13利用線性規劃法所得之TDS 41
表4.14單相接地故障微電網區塊併聯跳脫時間 41
表4.15修正前之CB10、CB11、CB12、CB13跳脫時間 42
表4.16修正後之CB10、CB11、CB12、CB13跳脫時間 42
表4.17修正前之CB10、CB11、CB12、CB13跳脫時間 49
表4.18修正後之CB10、CB11、CB12、CB13跳脫時間 49
表4.19修正前之Main CB、FCB、LCB跳脫時間 56
表4.20修正後之Main CB、FCB、LCB跳脫時間 56
表4.21修正前之Main CB、FCB、LCB跳脫時間 63
表4.22修正後之Main CB、FCB、LCB跳脫時間 63
表4.23孤島模式下各故障點之故障電流 71

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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