鐵路牽引系統電力品質之分析與程式開發｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	柯唯翔 Wei-hsiang Ko
論文名稱：	鐵路牽引系統電力品質之分析與程式開發 Power Quality Analysis and Program Development for Railway Traction Systems
指導教授：	辜志承 Jyh-cherng Gu
口試委員:	陳在相 Tsai-hsiang Chen 蕭弘清 Horng-ching Hsiao 楊金石 Jin-shi Yang 蔡孟伸 Men-shen Tsai
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：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	257
中文關鍵詞：	電力品質、牽引系統、諧波分析、諧波濾波器
外文關鍵詞：	power quality, traction system, harmonic analysis, harmonic filter
相關次數：	點閱：299 下載：5
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隨著鐵道運輸系統容量之快速成長，對於鐵路牽引系統電力品質之議題亦逐漸受到重視。由於牽引負載具有隨機波動、變化急劇及含有豐富諧波等特性，於運行時將對於電力系統造成電壓不平衡、負序電流以及諧波汙染等，嚴重影響到電力系統上其他用戶之用電品質。
本文旨在開發一牽引供電系統之諧波分析程式。此分析程式可分析三相電力系統中諧波之分佈與大小，同時可了解牽引網共振點之分佈情形。本研究實際針對牽引變電所進行量測，並藉由實際量測結果與參數建立各種特殊牽引變壓器、牽引負載與牽引網等數學模型。此外，本文同時提出主動式與被動式濾波器等補償改善方案，並探討改善前後之效益。透過圖形化介面之分析程式，於參數輸入與分析計算皆相當方便且快速。於執行分析後可直接檢視分析結果或匯出分析結果，以作為評估與擬定補償改善設備之參考。

With the fast growth of the capacity demand of the railway transportation system, the power supply quality of the railway traction system has become an important issue. The railway traction loads, featuring random fluctuations, rapid changes, plentiful harmonics, etc, will lead to the power supply quality problems, such as voltage unbalances, negative-sequence currents and harmonic pollutions when trains are operated.
This thesis is aim to develop the harmonic analysis program of traction power supply systems. This program can be used to analyze harmonic spectrum as well as amplitude in three-phase power systems. Moreover, the resonance points of traction lines also can be calculated and be located. The actual measurements for traction substations were included in this research. Based on the measurement results and parameters, the mathematical models of special transformers, traction loads, and traction lines were established. In addition, compensation circuits, including active and passive filters, were proposed in this study, and their improvement effectiveness was also discussed. Via the graphical interface of the program, the parameter inputs and the analysis calculations will become very convenient and fast, respectively. After the analysis is finished, users can view the results directly or export the results, which could be the reference of evaluation and design to compensate and improve the related equipment.

中文摘要	I
英文摘要	II
誌謝	III
目錄	V
圖目錄	XI
表目錄	XXIX
第一章 緒論	1
1	研究背景與動機	1
2	研究方法與步驟	3
3	研究貢獻	4
4	論文架構	4
第二章 牽引供電系統諧波與電壓不平衡概論	7
1	前言	7
2	牽引供電系統概論	7
2.1	車站設備變電所	7
2.2	牽引動力變電所	8
2.2.1	牽引電力變壓器	8
2.2.2	饋電系統	9
3	牽引負載特性	11
4	諧波相關定義及標準規範	12
4.1	美國標準	13
4.2	英國標準	14
4.3	日本標準	14
4.4	台灣標準	15
4.5	中國標準	16
5	電壓不平衡率相關定義及標準規範	17
5.1	IEEE	18
5.2	IEC	18
5.3	ANSI	19
5.4	TPC	19
6	本章小結	19
第三章 牽引供電系統諧波量測	21
1	前言	21
2	諧波量測目的	21
3	諧波量測內容	22
4	諧波量測結果	22
4.1	量測時段1	23
4.1.1	過壓時段A	26
4.1.2	過壓時段B	31
4.1.3	過壓時段C	34
4.1.4	過壓時段D	38
4.1.5	過壓時段E	43
4.1.6	過壓時段F	47
4.2	量測時段2	50
4.2.1	過壓時段G	53
4.2.2	過壓時段H	57
5	牽引動力機車諧波電流頻譜	62
5.1	A型動力機車	63
5.2	B型動力機車	63
5.3	C型動力機車	64
6	本章小結	64
第四章 牽引供電系統元件數學模型推導	65
1	前言	65
2	電力系統與牽引變壓器等效阻抗	65
2.1	電力系統等效阻抗	65
2.2	牽引變壓器等效阻抗	66
3	牽引變壓器端口轉換	67
3.1	V型	70
3.2	K&uuml;bler型	72
3.3	Scott型	75
3.4	Y-Δ型	77
3.5	Le Blanc型	79
3.6	Modified-Woodbridge型	81
4	牽引供電網	83
4.1	等效阻抗	84
4.2	等效導納	87
4.3	等效π模型	88
5	牽引負載諧波源	90
5.1	A型動力機車	90
5.2	B型動力機車	90
5.3	C型動力機車	91
6	本章小結	91
第五章 牽引供電系統諧波改善策略	93
1	前言	93
2	被動式濾波器	93
2.1	調諧電抗電容器	93
2.2	單調諧濾波器	94
2.3	雙調諧濾波器	96
2.4	SVC	97
3	主動式濾波器	98
4	諧波改善方案	99
4.1	改善方案1	100
4.2	改善方案2	100
4.3	改善方案3	100
4.4	改善方案4	101
5	本章小結	101
第六章 交談式視窗化諧波分析應用程式開發	103
1	前言	103
2	開發工具	103
3	分析程式架構與規劃	104
4	操作說明	105
4.1	輸入功能	106
4.1.1	電力系統	106
4.1.2	牽引電力變壓器	107
4.1.3	牽引網	108
4.1.4	諧波源	109
4.1.5	α側與β側諧波改善迴路	110
4.2	計算功能	112
4.3	檢視功能	112
4.4	匯出功能	114
5	本章小結	114
第七章 牽引供電系統諧波分析	115
1	前言	115
2	模擬方法與步驟	115
3	牽引供電系統範例參數設定	117
4	牽引供電系統並聯共振點模擬	118
4.1	未改善	120
4.1.1	α側饋線	120
4.1.2	β側饋線	121
4.2	單調諧濾波器	123
4.2.1	α側饋線	123
4.2.2	β側饋線	124
4.3	雙調諧濾波器	125
4.3.1	α側饋線	125
4.3.2	β側饋線	126
4.4	調諧電抗電容器	127
4.4.1	α側饋線	127
4.4.2	β側饋線	128
4.5	模擬結果討論	129
5	模擬情境	130
5.1	模擬情境1	131
5.2	模擬情境2	132
5.3	模擬情境3	132
6	牽引供電系統改善前後模擬結果	132
6.1	模擬情境1	133
6.2	模擬情境2	134
6.3	模擬情境3	136
6.4	模擬結果討論	138
7	本章小結	147
第八章 結論與未來研究方向	149
1	結論	149
2	未來研究方向	151
參考文獻	153
附錄A	157
附錄B	217
作者簡介	219

                                

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[27] IEEE Task Force, “Effects of Harmonics on Equipment. ” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. PWDR-8, No.2, pp. 672-680, April 1993.

全文公開日期 2016/06/21 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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