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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳政隆
研究生(外文):Chen Cheng-Lung
論文名稱:台北捷運路網電力系統潮流分析及負載轉供研究
論文名稱(外文):Power Flow Analysis and Load Transfer Study of Taipei Rapid Transit System
指導教授:陳朝順陳朝順引用關係陳南鳴陳南鳴引用關係
指導教授(外文):Chen Chau-ShunChen Nanming
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
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:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:捷運
外文關鍵詞:transit rapid
相關次數:
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中文摘要
本論文的主要目的在探討台北捷運路網供電系統規劃之合理性,並建議適當之供電網路調度方式,提供台北捷運局在建造初期就主變電站作合理的規劃避免投資浪費,在未來營運階段,能有效改善電力設備之負載率,減少電費支出。論文首先介紹捷運供電系統的架構,並說明其功能與設計理念,然後進行供電系統之模擬分析。由於捷運系統的負載與一般用戶不同,可分為靜態的車站負載與隨列車運轉之動態負載。車站負載較為固定且容易估測,但電聯車負載隨著路網特性與班距的不同而有所變化,因此本文首先針對電聯車負載以直流負載分析軟體(Energy Management Model, EMM)進行模擬,探討第三軌之電壓是否符合電聯車正常運轉所允許的變動範圍內,並分析各牽引動力變電站之負載量是否於整流變壓器的額定容量內。在完成直流負載分析後,將牽引動力負載配合車站負載及電力系統架構,以交流負載分析軟體(DAPPER)進行模擬,探討松山線、蘆洲線及信義線所規劃之電力系統於目標年時是否符合需求,同時就主變電站因故停機無法供電時,如何透過相鄰捷運路網,進行電力轉供維持正常營運作檢討。根據模擬結果顯示,在目標年尖峰時刻,第三軌之電壓可維持電聯車之正常營運,且牽引動力負載並未超出整流變壓器之額定。至於所規劃之電力系統主變電站容量,可滿足目標年之電力需求,即使其中一座主變電站因故停機時,亦能透過適當的電力轉供策略,維持捷運系統之正常營運。
ABSTRACT
This thesis is to investigate the power system of Taipei Mass Rapid Transit (MRT) network. The power flow analysis has been performed by considering the dynamic behavior of rolling stock operation. The loading level of main transformers during the peak and off peak operation periods is derived by computer simulation. According to this study, the planning transformer capacity is verified. When one of the bulk power substations is outaged, the load transfer strategy is proposed to maintain the normal operation of MRT train sets by considering the operation constraints of voltage drop and transformer capacity. The power system network of Taipei MRT system has been used for power flow analysis. Both the static station loading and the dynamic traction loading are included in the simulation. The software package of Energy Management Model (EMM) is used to solve the dc load flow analysis for the operation of multiple train sets. The input data of train loading factor, operation headway, track gradient and curvature are prepared. The voltage drop of the third rail and the variation of traction substation loading are calculation. The DAPPER software package is then applied for the a-c load flow analysis by including the bulk power substations, 22kV cables, transformers of station substations and traction substations. The peak loading of main transformers in bulk power substations is solved. In the thesis, the Sung-San Line, Lu-Cho Line and Hsin- Yi Line of Taipei MRT system are selected for load flow analysis. The main transformer loading during the target year with 100% ridership has been solved. When one of the bulk power stations trips, the operation strategy of contingency load transfer by the neighboring transit lines is designed based on the main transformer loading derived. It is concluded that the main transformer capacity of Taipei MRT system can satisfy the peak loading operation condition for the target year. By the load transfer strategy, Taipei MRT system can maintain her normal operation even with the outage of one of the bulk power substations in the power network.
目 錄
中文摘要i
ABSTRACTii
誌謝iii
目錄iv
圖表索引vi
第一章 緒論1
1.1 研究背景1
1.2 研究動機與目的1
1.3 論文內容概述2
第二章 捷運供電系統4
2.1 前言4
2.2 捷運供電系統架構4
2.3 主變電站6
2.4 牽引動力變電站8
2.5 車站變電站9
第三章 直流負載潮流分析12
3.1 前言12
3.2 直流軟體理論基礎13
3.3 電聯車煞車再生發電概述16
3.4 電聯車電能消耗模擬分析18
3.5 淡水線電能消耗模擬分析21
3.6 松山線目標年牽引動力模擬分析31
3.7 蘆洲線目標年牽引動力模擬分析32
3.8 信義線目標年牽引動力模擬分析33
第四章 松山線交流負載潮流分析36
4.1 前言36
4.2 車站用電及牽引動力負載推估37
4.3 松山線供電系統之分析與轉供策略的檢討分析37
4.3.1 探討松山線原始規劃設計二座主變電站之電力潮流37
4.3.2 探討松山線設計一座主變電站之電力潮流42
4.3.3 松山線轉供策略一46
4.3.4 松山線轉供策略二50
4.4 本章結論54
第五章 蘆洲線交流負載潮流分析 55
5.1 前言55
5.2 蘆洲線供電系統之分析與轉供策略的檢討分析56
5.2.1 狀況一之供電模式分析56
5.2.2 狀況二之轉供策略的模擬分析59
5.3 本章結論63
第六章 信義線交流負載潮流分析 64
6.1 前言64
6.2 信義線供電系統之分析與轉供策略的檢討分析65
6.2.1 狀況一之供電模式分析65
6.2.2 狀況二之轉供策略的模擬分析68
6.3 本章結論74
第七章 結論75
參考文獻79
圖表索引
圖2-1 供電系統架構圖5
圖2-2 主變電站單線圖7
圖2-3 牽引變電站單線圖9
圖2-4 車站變電站單線圖11
圖3-1 坡度阻力圖14
圖3-2 變流器系統架構圖16
圖3-3 TSS負載模擬流程圖20
圖3-4 淡水線尖峰時段班距六分鐘時軌道上所有列車瞬間消耗功率曲線圖(考慮煞車再生發電)24
圖3-5 淡水線尖峰時段班距六分鐘時軌道上所有列車瞬間消耗功率曲線圖(不考慮煞車再生發電)24
圖3-6 淡水線離峰時段班距十分鐘時軌道上所有列車瞬間消耗功率曲線圖(考慮煞車再生發電)26
圖3-7 淡水線離峰時段班距十分鐘時軌道上所有列車瞬間消耗功率曲線圖(不考慮煞車再生發電)26
圖3-8 八十七年五月八日(星期五)投捷、華捷實際負載曲線圖29
圖3-9 八十七年五月九日(星期六)投捷、華捷實際負載曲線圖30
圖3-10 松山線目標年尖峰時段電聯車最高與最低電壓的變化32
圖3-11 蘆洲線目標年尖峰時段電聯車最高與最低電壓的變化33
圖3-12 信義線目標年尖峰時段電聯車最高與最低電壓的變化34
圖3-13 台北捷運系統初期及遠期路網圖35
圖4-1 松山線規劃兩座主變電站之供電系統單線圖39
圖4-2 松山線路網圖40
圖4-3 松山線規劃一座主變電站之供電系統單線圖44
圖4-4 松山線轉供策略一之供電系統單線圖48
圖4-5 轉供策略一路網圖49
圖4-6 松山線轉供策略二之供電系統單線圖52
圖4-7 轉供策略二路網圖53
圖5-1 蘆洲線供電系統單線圖57
圖5-2 蘆洲線路網圖58
圖5-3 蘆洲線轉供供電系統單線圖61
圖5-4 蘆洲線路網轉供圖62
圖6-1 信義線供電系統單線圖66
圖6-2 信義線路網圖67
圖6-3 信義線車站負載全由民族公園主變電站供電之供電系統單線圖69
圖6-4 信義線路網轉供圖70
圖6-5 信義線經重新檢討後之供電系統單線圖73
表3-1 模擬淡水線於尖峰時段(班距六分鐘)各牽引動力變電站(TSS)之負載量(考慮煞車再生發電)23
表3-2 模擬淡水線於尖峰時段(班距六分鐘)各牽引動力變電站(TSS)之負載量(不考慮煞車再生發電)23
表3-3 模擬淡水線於離峰時段(班距十分鐘)各牽引動力變電站(TSS)之負載量(考慮煞車再生發電)25
表3-4 模擬淡水線於尖峰時段(班距十分鐘)各牽引動力變電站(TSS)之負載量(不考慮煞車再生發電)25
表3-5 電費資料所推估的車站用電量28
表3-6 牽引動力負縡模擬結果與車站負載加種29
表3-7 松山線目標年牽引動力變電站負載量31
表3-8 蘆洲線目標年牽引動力變電站負載量32
表3-9 信義線目標年牽引動力變電站負載量34
表4-1 松山線興建兩座主變電站時主變壓器負載量40
表4-2 松山線興建兩座主變電站時,各TSS及SSS變電站匯流排之電壓降40
表4-3 松山線興建二座BSS時,各主變電站最重負載之主饋線電流值42
表4-4 松山線僅興建十三號公園主變電站時之主變壓器負載量43
表4-5 松山線僅興建十三號公園主變電站時各TSS及SSS一次側之電壓降43
表4-6 松山線僅興建十三號公園主變電站時最重負載之主饋線電流值43
表4-7 松山線轉供策略一主變電站主變壓器負載量47
表4-8 松山線轉供策略一之新莊線市區段及松山線各TSS一次側之電壓降47
表4-9 松山線轉供策略一之新莊線市區段及松山線各SSS一次側之電壓降47
表4-10 松山線轉供策略一之民族公園主變電站各主饋線電流值49
表4-11 松山線轉供策略二之主變電站主變壓器負載量51
表4-12 松山線轉供策略二之各TSS電壓降51
表4-13 松山線轉供策略二之秀捷主變電站主饋線電流值51
表4-14 松山線轉供策略二之民族公園主變電站主饋線電流值51
表5-1 狀況一:蘆洲機廠主變電站負載量56
表5-2 狀況一:蘆洲機廠主變電站最重負載主饋線電流值58
表5-3 狀況一:蘆洲機廠主變電站正常供電時各TSS及SSS匯流排之電壓降58
表5-4 狀況二:蘆洲機廠主變電站因故停機,執行轉供後各主變電站負載量60
表5-5 狀況二:蘆洲機廠主變電站因故停機,執行轉供後各主變電站最重負載之主饋線電流值60
表5-6 狀況二:蘆洲機廠主變電站因故停機,各主變電站供電範圍較遠端之TSS匯流排電壓降62
表5-7 狀況二:蘆洲機廠主變電站因故停機,各主變電站供電範圍較遠端之SSS匯流排電壓降63
表6-1 狀況一:中強公園主變電站正常供電時之負載量65
表6-2 狀況一:中強公園主變電站正常供電時最重負載主饋線電流值67
表6-3 狀況一:中強公園主變電站正常供電時各TSS匯流排之電壓降67
表6-4 狀況一:中強公園主變電站正常供電時各SSS匯流排之電壓降67
表6-5 狀況二:中強公園主變電站因故停機,車站負載全由秀捷主變電站轉供時,各主變壓器負載量68
表6-6 狀況二:中強公園主變電站因故停機,建議轉供策略後各主變電站負載量72
表6-7 狀況二:中強公園主變電站因故停機,建議轉供策略後各主變電站最重負載之主饋線電流值72
表6-8 狀況二:中強公園主變電站因故停機,各主變電站供電範圍較遠端之TSS匯流排電壓降72
表6-9 中強公園主變電站因故停機,各主變電站供電範圍較遠端之SSS匯流排電壓降74
參考文獻
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