應用虛功補償器於大型風場以改善獨立型電力系統穩定度

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研究生：	魏子程 Zi-Cheng Wei
論文名稱：	應用虛功補償器於大型風場以改善獨立型電力系統穩定度 Application of Reactive Power Compensators in an Isolated Power System with Large Wind Farms to Improve System Stability
指導教授：	郭明哲 Ming-Tse Kuo
口試委員:	吳進忠 Chin-Chung Wu 楊明達 Ming-Ta Yang 郭政謙 Cheng-Chien Kuo
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電機工程系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	123
中文關鍵詞：	風力發電、穩定度、虛功補償器
外文關鍵詞：	Wind power generation, Stability, Reactive Power Compensator
相關次數：	點閱：1482 下載：10
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隨著風力發電技術的進步，風場投資興建隨之興盛，因此風場併聯輸電網後對於系統之影響格外重要。本論文旨在分析虛功補償器對於含有風場的區域輸電網路其改善系統穩定性的效果，本論文並應用電壓穩定度分析及配合適當的搜尋方法來決定系統中設置虛功補償器之適當地點以及容量大小。本論文提出的方法除針對IEEE 14 bus system與IEEE 30 bus system，以及台電東部電力系統進行模擬外，本論文亦利用電力暫態分析軟體ETAP分析東部電力系統之電壓分佈情況，並使用Matlab軟體與PSAT軟體分析風場併網及評估靜態虛功補償器(Static Var Compensator, SVC)和靜態同步補償器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)對系統造成之影響。研究結果顯示，靜態同步補償器與靜態虛功補償器確實能夠有效改善系統在事故干擾下之動態特性，可供虛功補償器設置規劃與風力發電併網分析之參考與應用。

The investment in the construction of the wind farms have flourished with the advanced technology of wind power generation. However, the impacts of the system are extremely important after the wind farms connected to the transmission system. This thesis focuses on analyzing Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS) that can improve stability of the power system with wind farms in the regional transmission network. This thesis determined the proper size and location for the reactive power compensator in the system by Applying voltage stability analysis and appropriate searching methods. The proposed methods in this thesis tested in the cases of the IEEE 14 bus system, IEEE 30 bus system and Taipower Eastern Power System for simulation and verification. The thesis used ETAP to analyze the variations of voltage and utilized Matlab/PSAT (Power System Analysis Toolbox) to estimated the effect in the Static Var Compensator (SVC) and Static Synchronous Compensator (STATCOM) for the system. The research results showed that STATCOM and SVC can really improve dynamic characteristics of the system at the fault interference. They can serve as the reference and application for planning and setting of FACTS and impact study of power systems connected with wind farms.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 IX
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1 研究背景與動機 1
2 文獻探討 2
3 研究目標與方法 3
4 論文架構 4
第二章 風力發電概論及FACTS裝置介紹 5
1 前言 5
2 風力發電現況 5
2.1 全球風力發電現況與動向 5
2.2 我國風力發電現況與動向 8
2.3 風力機組評析 10
3 風力發電機之介紹 11
3.1 型態A：定速型 11
3.2 型態B：限制變速型 12
3.3 型態C：小規模變流器變速型 13
3.4 型態D：全規模變流器變速型 13
4 虛功補償器簡介 14
4.1 串聯補償器 14
4.2 並聯補償器 15
4.3 串-並聯補償器 15
5 並聯虛功補償器的基本原理 16
6 靜態虛功補償器 18
7 靜態同步補償器 20
第三章 電力模擬軟體和資料探勘分群技術簡介 23
1 前言 23
2 PSAT簡介 23
3 執行PSAT 24
2.1 PSAT基本設定 24
2.2 模組資料庫和繪圖介面 25
4 ETAP簡介 26
5 模擬參數 26
6 資料探勘分群分析簡介 26
6.1 分群 27
6.2 最適群集評估 28
6.3 K-means分群演算法 29
6.4 分群結果評估 32
第四章 風場併網和設置虛功補償器之穩定度分析 33
1 前言 33
2 PSAT風力機模型建置 33
3 電壓穩定度分析 35
3.1 虛功補償器設置點選定 36
3.2 電壓穩定度區域劃分 37
3.3 虛功補償器的容量大小選定 39
3.4 虛功補償器的設置對於電壓調整的效益改善 40
4 小訊號穩定度分析 42
5 系統暫態穩定度分析 44
5.1 風力機之低電壓穿越能力 44
5.2 臨界清除時間分析之流程 46
6 模擬流程說明 47
7 模擬案例「IEEE 14 bus system」48
7.1 電壓穩定度分析 49
7.2 電壓穩定度區域劃分和評估補償點 50
7.3 虛功補償器的容量設置 52
7.4 IEEE 14 bus設置SVC及STATCOM 53
7.5 小訊號穩定度分析 54
7.6 暫態穩定度分析 55
7.7 模擬結果 56
8 模擬案例「IEEE 30 bus system」61
8.1 電壓穩定度分析 62
8.2 電壓穩定度區域劃分和評估補償點 62
8.3 虛功補償器的容量設置 65
8.4 IEEE 30 bus設置SVC及STATCOM 65
8.5 小訊號穩定度分析 66
8.6 暫態穩定度分析 67
8.7 模擬結果 68
9 模擬結果與討論 73
第五章 風場併網和東部電力系統穩定度分析 74
1 前言 74
2 東部地區電力系統概況 74
3 東部電力系統網路架構 76
4 東部地區161kV輸電系統模擬情況 77
5 東部地區正常運轉情況 82
6 電壓穩定度分析 85
7 電壓穩定度區域劃分和評估補償點 85
7.1 戴克斯特拉算法 88
8 安裝虛功補償器 91
8.1 虛功補償器的容量設置 91
8.2 東部電力系統設置SVC及STATCOM 92
9 小訊號穩定度分析 94
10 暫態穩定度分析 95
10.1 模擬結果 96
11 探討模擬結果 99
11.1 提出改善方法 104
11.2 改善後模擬結果 106
12 本章結論 117
第六章 結論與未來展望 118
1 結論 118
2 未來展望 119
參考文獻	121

                                

[1]P.C. Thomas, "Placement of STATCOM in a wind integrated power system with storage for improving the loadability of the system," 7th International Conference on Intelligent Systems and Control (ISCO), pp. 31-35.
[2]A. Daneshi, N. S. Momtazi, H. Daneshi and J. Javan, "Impact of SVC and STATCOM on Power System Including a Wind Farm," Proc. of 2010 9th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), Prague (Czech Republic), pp. 117-120
[3]Edrah, Mohamed, Kwok L. Lo, and Olimpo Anaya-Lara. "Impacts of High Penetration of DFIG Wind Turbines on Rotor Angle Stability of Power Systems," IEEE Transactions on Power System, Volume:6, Issue: 3, July 2015 Page(s): 759 – 766.
[4]Lei, T., Tong, W., & WenZhuo, W. (2011, October). "Research on improving the fault ride-through capability wind farm by utilizing STATCOM," In Advanced Power System Automation and Protection (APAP), 2011 International Conference on (Vol. 1, pp. 97-101).
[5]Jian Yang, Fei Tang and Qingfen Liao, "Study on an optimal controlled islanding scheme based on active semi-supervised spectral clustering algorithm[C] Power System Technology (POWERCON)," 2014 International Conference on IEEE, pp. 48-54.
[6]Scarlatache, Florina, et al. "Using k-means clustering method in determination of the optimal placement of distributed generation sources in electrical distribution systems," IEEE, 2012 13th International Conference on (pp. 953-958).
[7]MingKai, Cao, et al. "Optimization of restoration paths considering topological characteristics of power system network," Advanced Power System Automation and Protection (APAP), 2011 International Conference on, Vol. 2, pp. 836-839.
[8]謝昌衡，「電力系統虛功補償器設置地點最佳化研究」，碩士論文，國立台灣科技大學，民國一百年。
[9]F. Milano, Power System Analysis Toolbox Manual-Documentation for PSAT VERSION 2.1.6, May 13, 2010.
[10]潘建宏，「電力系統與離岸風場併接方法之研究」，碩士論文，國立台北科技大學，民國一百年。
[11]詹育泓，「適用於放射型饋線之配電型靜態同步補償器設計」，碩士論文，國立中山大學，民國一百年。
[12]台灣電力公司，「台灣電力公司輸電系統規劃準則」，民國一百零二年。
[13]台灣電力公司，「台灣電力股份有限公司再生能源發電系統併聯技術要點」，民國九十八年。
[14]洪振富，「距離式特徵於資料自動分類之研究」，碩士論文，國立中央大學，民國九十九年。
[15]陳俐雯，「分群效度指標的評估分析與設計」，碩士論文，國立高雄大學，民國一百零一年。
[16]李建霈，「東部系統虛功補償裝置位置及容量之最佳規劃研究」，碩士論文，國立台灣科技大學，民國一百零一年。
[17]李忠達，「區域輸電網路虛功率補償技術」，碩士論文，國立台灣科技大學，民國九十九年。
[18]Hong, Cheng-Hung Chuang, Young-Huei, and Chang, Chung-Liang, The Application of SVCs to Improve Voltage Stability Problems of the Eastern Taipower System, 2010.
[19]「離岸風力發電第一期計畫可行性研究」，台灣電力公司，民國一百零四年。
[20]林啟榮，「主幹導引式最短路徑搜尋演算法」，碩士論文，國立政治大學，民國九十八年。
[21]「離岸風力發展及推動策略」，經濟部能源局，民國一百零四年。
[22]「再生能源發展概況」，台灣電力公司，民國一百零五年。
[23]F. Shahnia, S. Rajakaruna and A. Ghosh, Static Compensators (STATCOMs) in Power Systems, 2014, Springer Press
[24]Haque, M. H., and P. Kumkratug. "Application of Lyapunov stability criterion to determine the control strategy of a STATCOM," Generation, Transmission and Distribution, IEEE Proceedings-. Vol. 151. No. 3. IET, 2004.
[25]Chun, L, Qirong, J, Xiaorong, X, and Zhonghong, W. "Ruledbased control for STATCOM to increase power system stability," Proc. PowerCon, Beijing, China, 1998, Vol. 1, pp. 372–376.
[26]Hossain, Jahangir, and Hemanshu Roy Pota. "Control for Fault Ride-Through Capability Augmentation," Robust Control for Grid Voltage Stability: High Penetration of Renewable Energy. Springer Singapore, 2014. pp. 153-218.
[27]Xie, X. R., and Jiang, Q. R., Flexible AC transmission systems: principles and applications (Second Edition). 2014.
[28]F. Milano, Power System Modelling and Scripting, 2010, Springer.
[29]王曉嬋，「台灣東部地區電力防衛措施之研究」，碩士論文，國立台灣科技大學，民國一百年。
[30]Thomas Ackermann, Wind Power in Power Systems, Wiley, 2005.

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