研究背景與動機

1. 研究背景與動機 • 電力系統影響國防及國計民生甚鉅，歷年來國內外有許多因電力系統崩潰而造成全面大停電的案例，例如：民國八十八年七月二十九日台電龍崎345kV 輸電塔倒塌，造成全台約83%的用戶斷電；同年九月二十一日的大地震造成約29%的用戶大停電等，接連數次嚴重故障的發生，導致長時間之電力中斷，造成各類型用戶 • 但若能在事故發生時，即時啟動正確的防衛措施，有效地維持系統之穩定性以防止電力系統崩潰，將可大大的減少停電範圍，將損失降至最低。

2. 電力系統穩定度分析 • 負載潮流 負載潮流分析目的為計算系統各匯流排的電壓大小及角度，然後算出各輸電線上的實功率與虛功率。對負載潮流分析而言，電力系統的每一匯流排相關的四個變數為實功率(P)、虛功率(Q)、電壓大小(V)及電壓角度( δ ) ， 每個匯流排須滿足下面的功率平衡方程式(Power-balance equation)，如圖所示

3. 電力系統穩定度分析 • P-V 曲線 在實際應用中常採用P-V 曲線分析電壓崩潰現象，負載匯流排的P-V 特性曲線如圖2 所示。曲線上半部的實功率增加將導致負載匯流排的電壓下降，在功率達到最大值(PRMAX)前，系統的運轉是穩定的。在P-V 曲線的下半部分負載匯流排電壓的下降將導致匯流排吸收功率的減少系統不能穩定運轉，最終發生電壓崩潰。由上圖觀察得，電壓臨界點之上為系統穩定運轉區域，電壓臨界點下為不穩定區域。此外，由工作點到電壓臨點之範圍為電壓裕度(Voltage margin)，工作點到功率限間之範圍為實功率裕度(Power margin)。

4. 電力系統穩定度分析

5. 電力系統穩定度分析 • Q-V 曲線 電壓崩潰分析可以用Q-V 曲線為基礎[6]，其Q-V曲線是連續潮流法(Series of load flow)計算而得。圖3 即為典型之Q-V 曲線，此曲線之最低點即為電壓崩潰點，此點之左邊，代表系統不穩定；反之越往電壓崩潰點右方，代表系統之穩定裕度越大。當電壓崩潰點低於水平軸，其崩潰點與水平軸距離即為虛功率裕度(Reactivepower margin)，其裕度越大代表系統越強健，反之，若越接近於水平軸代表系統穩定性較差。

6. 結論 • 結論 以台電系統尖載運轉狀況為基礎，分析其電壓穩定度與暫態穩定度。此外，在不同匯流排裝設容量100~500Mvar 的靜態虛功補償器，檢視其對電壓與暫態穩定度的改善效益。在P-V曲線分析中，當系統發生N-1事故時，以龍潭北-天輪一回線跳脫時的情況最嚴重，其功率裕度有904MW。在N-2 事故時，也是在龍潭北-天輪兩回線跳脫的事故最嚴重，功率裕度降為830Mvar。而Q-V 曲線的分析部分，N-1 事故也是在龍潭北-天輪一回線跳脫最嚴重，其虛功率裕度有1544Mvar。而N-2 事故時，也是在龍潭北-天輪兩回線跳脫時最嚴重，其虛功率裕度降為1205Mvar。由暫態穩定度可得知，即使系統發生N-2 事故，雖然會造成電壓或實、虛功潮流的振盪，但最後仍可回復穩。在裝設500Mvar之靜態虛功補償器後，各個匯流排電壓大小都有明顯的改善，有效減少台電系統電壓崩潰的危機。且擾動後的振盪幅度可明顯的減少，增強系統穩定的能力。