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研究生: 黃郁文
Yu-Wen Huang
論文名稱: 捷運供電系統分析及負載轉供研究
Power-Supply System Analysis and Load Transfer Study of Mass Rapid Transit System
指導教授: 陳在相
Tsai-Hsiang Chen
口試委員: 陳朝順
none
王文智
none
陳建富
none
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 172
中文關鍵詞: 負載轉供捷運供電系統列車性能直流電力潮流交流電力潮流
外文關鍵詞: Power-Supply System of MRT, Load Transfer, Train Performance, DC Power Flow, AC Power Flow
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本論文旨在研究捷運供電系統之規劃、設計與運轉,並探討已規劃興建中之高雄大眾捷運系統紅、橘兩線路網供電系統規劃之合理性,藉由不同之商用軟體進行交直流電力潮流分析並與機電系統顧問分析結果比較,並探討其適當之供電網路調度方式,以期於未來營運階段能有效改善電力設備負載率,減少電費支出。
本論文首先介紹捷運供電系統架構,說明其功能、規劃設計理念與原則,並針對電聯車負載以列車性能及直流電力潮流分析軟體進行模擬分析,續而將牽引動力負載配合車站負載及電力系統架構,以交流電力潮流分析軟體進行模擬分析,探討高雄紅、橘線所規劃之供電系統於目標年時是否能符合需求,同時討論主變電站因故停機時,進行電力轉供之策略。根據模擬結果可知,主變電站容量可滿足目標年電力需求。本論文將各項研究成果予以彙整、分析、比較與歸納,並以簡明的圖表呈現,可供各界研究捷運供電系統規劃、設計亦或維護現行系統時之參考。


The main purpose of this thesis is to investigate the planning, design, and operation of MRT power-supply system. The reasonability of planning of the KMRT power-supply systems of red and orange lines were examined. The DC traction network and AC power-supply network were analyzed by various commercial software packages. The results of DC and AC power flowers analysis were compared with that of the KMRT consultants. The dispatch methods of the MRT power-supply networks of Kaohsiung and Taipei were also discussed and compared. The results are of value to the future operation of the MRT for improving the load factors of their power equipments and mitigating total power cost.
First of all, the configurations of MRT power-supply systems were introduced, followed by their functions description, and planning and design criteria. Then the train’s performance was simulated and DC power flow was executed. Based on the traction power required and station substation demand obtained, many AC power flows were executed, and the suitability of the planning of the power-supply system of KMRT’s red and orange lines were examined by considering their target year requirements. The dispatch strategics when a bulk substation was outage were also discussed. According to the simulation results of the KMRT power-supply system on the basis of the peak load of the target year, the designs of KMRT bulk substations are all qualified.
For convenience, the analysis and simulation results were presented by means of charts and tables in this thesis. They are of value to the engineers of MRT while planning a new system, and extending or operating an existing system.

論文摘要I AbstractII 誌謝III 目錄IV 圖表索引Ⅹ 第一章 緒論1 1.1 研究背景與動機1 1.2 研究方法與步驟3 1.3 研究貢獻5 1.4 論文架構5 第二章 捷運供電系統架構7 2.1 前言7 2.2 捷運供電系統架構概論7 2.2.1 主變電站8 2.2.2 牽引動力變電站10 2.2.3 車站變電站11 2.2.4 直流饋電系統與電聯車13 2.2.5 緊急電力系統15 2.2.6 機廠變電站16 2.2.7 電力遙控系統16 2.3 高雄捷運系統路線簡介18 2.4 高雄捷運紅、橘線路網供電系統架構20 2.5 台北捷運與高雄捷運供電系統架構比較25 第三章 捷運供電系統規設原則及分析程序與方法27 3.1 前言27 3.2 捷運供電系統規劃與設計原則28 3.3 捷運供電系統規劃與設計分析程序與方法33 3.3.1 直流牽引動力系統分析33 3.3.1.1 列車性能模擬分析34 3.3.1.2 直流電力潮流分析34 3.3.2 交流系統分析34 3.3.2.1 交流電力潮流分析34 3.3.2.2 短路故障分析36 3.3.3 電力諧波分析36 3.3.4 雜散電流分析37 3.3.5 保護協調分析38 3.4 分析軟體簡介38 3.5 選用之分析軟體說明40 3.6 RAILSIM模擬套裝軟體40 3.6.1 說明40 3.6.2 列車性能計算程式之功能與所需參數41 3.6.3 電力潮流分析程式之功能與所需參數41 3.7 Power* Tools for Windows, PTW模擬套裝軟體42 3.7.1 說明42 3.7.2 交流電力潮流分析程式之功能應用與所需資料42 3.7.3 諧波分析程式之功能與所需資料43 第四章 捷運供電系統直流分析44 4.1 前言44 4.2 捷運電聯車推進系統架構概論44 4.2.1 電聯車集電設施45 4.2.2 閘刀開關45 4.2.3 線開關46 4.2.4 線電抗器47 4.2.5 牽引電動機47 4.2.6 推進變流器48 4.2.7 煞車電阻49 4.2.8 駕駛室設備49 4.2.9 輔助電力設備50 4.2.10 電聯車分類50 4.3 電聯車煞車再生發電概論51 4.4 直流分析軟體理論應用公式推論53 4.4.1 列車牽引動力方程式53 4.4.2 列車運行阻力55 4.4.2.1 列車轉動阻力55 4.4.2.2 路線附加阻力59 4.5 列車性能模擬相關參數設定與分析61 4.5.1 列車性能模擬概述61 4.5.2 TPC系統選項設定說明61 4.5.3 TPC列車阻力係數資料輸入說明64 4.5.4 執行設定資料輸入說明65 4.5.5 執行參數資料輸入說明66 4.5.6 列車駐站輸入說明68 4.5.7 起始及結束里程輸入說明69 4.5.8 時刻表餘裕輸入說明70 4.5.9 列車負載輸入說明70 4.5.10 建構列車說明71 4.5.11 列車編組輸入說明73 4.6 高雄捷運橘線列車性能模擬分析結果73 4.6.1 路線資料輸入73 4.6.1.1 資料定義說明73 4.6.1.2 高雄捷運橘線路線輸入資料76 4.6.2 模擬分析結果81 4.7 高雄捷運列車電力負載潮流模擬分析83 4.7.1 說明83 4.7.2 列車電力負載潮流模擬相關參數設定與分析83 4.7.2.1 檔案項目選單84 4.7.2.2 編輯項目選單84 4.7.2.3 Power Cost編輯86 4.7.2.4 Substation Utility編輯86 4.7.2.5 Physical Plant Utility編輯88 4.7.2.6 LFA Event Types89 4.7.2.7 Route Segment Manager91 4.7.2.8 Schedule Utility92 4.7.2.9 Substation Editor93 4.7.2.10 Train Editor93 4.7.2.11 General Load Schedule93 4.7.2.12 Add Switch (Breaker)94 4.7.2.13 TPC Run Selections Manager94 4.7.2.14 Static Load Data Sets Manager95 4.7.2.15 Run Controller96 4.7.2.16 Solver97 4.7.3 電機顧問分析結果討論97 4.7.3.1 說明97 4.7.3.2 電氣網路輸入資料98 4.7.3.3 分析結果100 第五章 高雄捷運供電系統交流分析102 5.1 前言102 5.2 應用商用套裝軟體PTW之相關參數設定與分析流程簡介102 5.2.1 變電所變壓器一次側台電系統參數之設定103 5.2.2 變壓器參數之設定104 5.2.3 匯流排參數之設定105 5.2.4 電纜饋線參數之設定105 5.2.5 負載參數之設定106 5.2.6 緊急發電機參數之設定110 5.3 捷運供電系統交流分析設計審查準則110 5.3.1 應考量之系統狀態110 5.3.2 高壓交流分析設計審查準則111 5.3.3 緊急發電機分析設計審查準則112 5.3.4 諧波分析審查準則112 5.4 交流系統電力潮流模擬分析結果比對討論112 5.4.1 說明112 5.4.2 分析結果比對120 5.4.3 討論123 5.5 捷運緊急發電機穩態運轉分析123 5.5.1 緊急發電機運轉說明123 5.5.2 高雄捷運緊急發電機運轉狀態125 5.5.3 分析結果比對126 5.5.4 討論127 5.6 諧波分析127 5.6.1 說明127 5.6.2 高雄捷運紅、橘線路網交流供電系統特性128 5.6.3 未裝設諧波濾波器時之諧波分析結果130 5.6.4 裝設諧波濾波器時之諧波分析結果134 5.6.5 討論140 第六章 捷運供電系統負載轉供策略分析141 6.1 前言141 6.2 捷運供電系統負載轉供策略概論141 6.2.1 說明141 6.2.2 捷運高壓供電系統模式設計理念142 6.2.3 轉供策略144 6.3 台北捷運交流供電系統轉供策略研討分析145 6.3.1 台北捷運供電模式說明145 6.3.2 轉供策略分析討論146 6.4 高雄捷運交流供電系統轉供策略研討分析148 6.4.1 高雄捷運供電模式說明148 6.4.2 轉供策略模擬分析討論149 6.5 高雄捷運與台北捷運電力系統轉供差異性比較157 6.6 高雄捷運遠期路網供電系統擴充方案160 6.6.1 說明160 6.6.2 方案討論與建議160 第七章 結論與未來研究方向164 7.1 結論164 7.2 建議165 7.3 未來研究方向166 參考文獻168 作者簡介172

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無法下載圖示 全文公開日期 2006/07/25 (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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