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研究生:簡士恩
研究生(外文):Shih-En Chien
論文名稱:臺灣本島電力系統穩定度之模擬分析與規劃
論文名稱(外文):Simulation, Analysis and Planning for Stability of Taiwan Island Power System
指導教授:劉志文劉志文引用關係
指導教授(外文):Chih-Wen Liu
口試委員:黃世杰黃培華吳立成俞齊山楊俊哲
口試委員(外文):Shyh-Jier HuangPei-Hwa HuangLi-Cheng WuChi-Shan YuChun-Che Yang
口試日期:2014-07-30
學位類別:博士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:電機工程學研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:120
中文關鍵詞:電力系統穩定度偶發事故分析特殊保護系統全黑啟動電力系統穩定器
外文關鍵詞:power system stabilitycontingency analysisspecial protection systemsblack startpower system stabilizer
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隨著電力系統結構的改變、負載成長等因素,電力公司必須例行性地執行電力系統穩定度分析,以及時掌握最新系統狀況、趁早發現問題並採取必要措施。
本論文以臺灣本島電力系統為研究對象,探討數種穩定度分析相關議題,包含系統模型及參數之合理性探討、電力系統偶發事故分析、防止大停電之特殊保護系統規劃與設計、全黑啟動加壓路徑動態模擬及電力系統穩定器分析等。
主要利用PTI (Power Technologies, Inc.)的PSS/E (Power System Simulator for Engineering)來執行系統模型及參數的檢查、穩態電力潮流模擬、暫態穩定度分析、特殊保護系統的模擬分析與全黑啟動加壓路徑動態模擬;以及EPRI(Electric Power Research Institute)的SSSP(Small Signal Stability Analysis Program)來執行電力系統穩定器頻域分析,並利用PSS/E的時域模擬來驗證頻域分析的結果。
本論文從執行系統模型及參數的檢查結果當中歸結出常見的問題與對策,從偶發事故分析當中提出大量模擬技術並發現系統弱點,從全黑啟動加壓路徑動態模擬當中能提出適合的加壓操作程序以避免電壓問題,從電力系統穩定器分析當中建立機組小信號電腦模型以供未來再度分析小信號穩定度時使用。最後,從特殊保護系統的模擬分析當中提出大台北地區特殊保護系統操作表,可當作防止大台北地區發生大停電之參考。


Due to the factors like change of power system structure, growth of load, etc., power companies have to regularly conduct power system stability analysis to timely know the system conditions, find problems and take necessary remedial actions.
This dissertation is intended to target at the power system of Taiwan island and research several power system stability related issues including system model and parameter examination, contingency analysis, SPS (Special Protection Systems) for prevention of blackouts, dynamic simulations for black-start energizing paths and PSS (power system stabilizer) analysis.
To study the issues, PSS/E (Power System Simulator for Engineering) of PTI (Power Technologies, Inc.) was used to perform the system model and parameter examinations, power-flow analysis, transient stability analysis, SPS simulations and dynamic simulations for black-start energizing paths. In addition, SSSP (Small Signal Stability Analysis Program) of EPRI (Electric Power Research Institute) was taken advantaged to do frequency domain simulations for PSS analysis and the frequency domain analysis results was then verified by time domain simulations of PSS/E.
For the results of system model and parameter examinations, some common problems have been found and correspondent solutions are also been presented. For contingency analysis, mass simulation techniques have been addressed and possible security problems are identified. For dynamic simulations of black-start energizing paths, feasible energizing operation procedures have been suggested to prevent voltage problems. For PSS analysis, small signal machine computer models have been built for the future use of small signal stability analysis. Finally, Taipei area SPS look-up tables have been completed for prevention of Taipei area blackouts.


口試委員審定書 I
誌 謝 II
摘 要 III
ABSTRACT IV
目 錄 V
圖目錄 IX
表目錄 XI
符號表 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與文獻回顧 1
1.2 研究動機與目的 5
1.3 研究成果與貢獻 6
1.4 論文內容概述 6
第二章 臺電系統模型及參數合理性探討 8
2.1 前言. 8
2.2 系統模型及參數資料檢查 8
2.3 參數靈敏度探討 11
2.4 本章小結 19
第三章 臺灣本島電力系統偶發事故分析 21
3.1 前言. 21
3.2 系統描述 21
3.2.1 負載情況及幹線潮流 21
3.2.2 初始運轉點狀態檢查 26
3.2.3 偶發事故種類與選擇 27
3.3 電力調度規則與方法 30
3.3.1 事故時的調度規則 34
3.3.2 調整幹線潮流時的調度規則 35
3.4 研究方法與快速大量模擬技術 35
3.4.1 研究方法 35
3.4.2 快速大量模擬技術 36
3.5 模擬結果 37
3.5.1 穩態安全模擬 37
3.5.2 暫態穩定度時域模擬 48
3.5.3 與加拿大PLI模擬結果之比較 51
3.6 本章小結 51
第四章 防止大停電之特殊保護系統規劃與設計 52
4.1 前言 52
4.2 特殊保護系統簡介 53
4.2.1 特殊保護系統的定義 53
4.2.2 特殊保護系統的應用領域 54
4.2.3 特殊保護系統的基本架構 55
4.2.4 特殊保護系統的分類 57
4.2.5 特殊保護系統的設計 58
4.3 防止大台北大停電之特殊保護系統規劃及設計 60
4.3.1 大台北供電背景 60
4.3.2 系統描述 61
4.3.3 大台北地區特殊保護系統規劃方法 68
4.3.4 偶發事故模擬分析 68
4.3.5 大台北特殊保護系統操作表之設計 70
4.4 本章小結 75
第五章 臺電系統全黑啟動加壓路徑動態模擬 76
5.1 前言. 76
5.2 全黑啟動問題概述 76
5.2.1 全黑啟動的要求 76
5.2.2 全黑啟動電源的選擇與配置 77
5.2.3 系統復電原則 78
5.2.4 系統復電中可能遇到的問題及一般應對策略 78
5.3 全黑啟動加壓路徑動態模擬 81
5.3.1 345kV加壓路徑可行性分析 81
5.3.2 161kV加壓路徑可行性分析 93
5.4 本章小結 100
第六章 臺電公司電力系統穩定器分析 101
6.1 前言. 101
6.2 電力系統穩定器簡介 102
6.2.1 電力系統穩定器原理 102
6.2.2 電力系統穩定器參數調整 103
6.3臺電公司電力系統穩定器之參數調整分析 104
6.4 臺電系統增設電力系統穩定器之需要性檢討 110
6.5 本章小結 111
第七章 總結與未來研究方向 112
7.1 總結. 112
7.2 未來研究方向 112
參考文獻 115
附錄 臺電系統匯流排編號與名稱對照表 118


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