第二章 臺電系統模型及參數合理性探討
2.2 系統模型及參數資料檢查
PSS/E 計算電力潮流時會自動檢查原始資料檔內容的合理性[24]，也可以從計 算結果得知目前的原始資料能不能使電力潮流收斂。PSS/E 執行動態模擬時會自動 檢查系統的機組參數。無論是在計算電力潮流時或執行動態模擬時，若檔案的格 式或參數值有錯誤時，PSS/E 就不會繼續執行並會顯示所發現的錯誤；若皆無錯誤，
則計算電力潮流時最終將只顯示收斂的結果，執行動態模擬時也能成功地計算各 狀態變數的初始值並能順利繪出動態響應波形。以下將以臺電系統的參數資料為 例作說明。
（1）臺電系統原始資料檢查
先將原始資料讀入 PSS/E，並作電力潮流計算，結果如圖 2.1 所示:
號機
12
(1) 發電機電力潮流參數 PMAX 的影響
PMAX 參數是每一部發電機所能發出實功的最大值。在計算電力潮流時常常 會需要調整發電機輸出實功（PG）的大小，希望使得電力潮流計算結果收斂得較 理想；但PG 的大小不能超過 PMAX 的設定值，PMAX 的值必須符合實際系統情 況，以使得模擬結果切合實際。調整PG 的影響程度則有不同情況，如果只是少數 機組作調整，而且調整幅度不大，那對電力潮流的計算結果影響程度較小；如果 是多部機組作調整，而且調整的幅度較大，則影響程度較大，原先會收斂的原始 資料在調整過後可能變成不收斂，不收斂可能變得能收斂。對 PSS/E 軟體本身而 言，PMAX 如何設定對電力潮流的計算結果沒有影響，除非是特殊的電力潮流計 算，例如最佳電力潮流(optimal power flow)；對於一般的電力潮流計算來說，PG 才是會影響到收斂結果。
(2) 發電機動態模型參數 ZSOURCE 的值與 Xd”及 Xq”的值不一致
ZSOURCE 參數是同步發電機的電源阻抗。如果發電機模型採用次暫態模型，
則此參數必須等值於次暫態電抗；如果發電機模型採用暫態模型或古典模型
（classical model），則此參數必須等值於暫態電抗。在解電力潮流的時候不需用到 此參數，所以此參數不會影響電力潮流的計算結果；但是在作故障分析和動態模 擬的時候會用到。臺電公司對此參數的設定是次暫態電抗，所以 ZSOURCE 的值 必須和 Xd”(發電機直軸次暫態電抗) 及 Xq”(發電機交軸次暫態電抗)的值相同。根 據 ZSOURCE 的定義，此參數的誤差將使得發電機的輸出如功率、電壓及相位也 跟著誤差。以下以臺電民國94 年重載時的資料為例，零秒時在峨眉 345kV 匯流排 發生三相短路故障，故障於4 週波後清除並且持續模擬到 5 秒，然後比較核三機 組(編號 1001)的 ZSOURCE 是 0.26pu(正常設定值)及異常時的 0.20pu 的發電機端電 壓波形。其中圖2.4 顯示核三#1001 的 ZSOURCE 為 0.26pu 時的狀態變數初始值計 算結果為正常；圖2.6 則顯示 ZSOURCE 為 0.20pu 時的狀態變數初始值計算結果 出現提醒訊息。圖2.5 與圖 2.7 分別顯示 ZSOURCE 為 0.26pu 及 0.2pu 時的核三#1001 發電機端電壓波形。
圖2.4 核三
圖2
三#1001 的Z
2.5 核三#100
ZSOURCE 為
01 的ZSOUR
13
為0.26pu 時的
RCE 為0.26p
的狀態變數初
pu 時的發電機
初始值計算結果
電機端電壓波形 結果正常
波形
圖
圖2.6 核三#10
圖2
001 的ZSOU
2.7 核三#100
URCE 為0.20
01 的ZSOUR
14
0pu 時的狀態
RCE 為0.20p
態變數初始值
pu 時的發電機
值計算結果出
電機端電壓波形
出現提醒訊息
波形
息
15
比較圖2.5 及圖 2.7 的波形似乎看不出有什麼不同，但是實際上整個暫態過程 發電機端電壓的變化其實是不同的，表2.1 列出 0 秒到 0.1 秒這段時間兩種不同情 況 發 電 機 端 電 壓 的 變 化 軌 跡 ， 透 過 此 表 就 可 看 出 兩 者 的 差 別 ， 這 也 說 明 了 ZSOURCE 的誤差會影響到發電機端電壓的動態響應，由此推論也會影響到電力潮 流的動態響應。
表2.1 核三#1001 的端電壓在 ZSOURCE 為 0.26pu 及 0.2pu 時的動態響應
TIME(秒)
ZSOURCE 為 0.26pu 時的端電
壓(pu)
ZSOURCE 為 0.2pu 時的端電壓(pu)
0 0.99 0.99 0.005 0.96091 0.96401
0.01 0.95887 0.9618 0.015 0.95704 0.95982 0.02 0.95539 0.95803 0.025 0.9539 0.95641 0.03 0.95256 0.95495 0.035 0.95134 0.95362
0.04 0.95023 0.95241 0.045 0.94923 0.95132 0.0499 0.94832 0.95032 0.0549 0.94749 0.9494 0.0599 0.94674 0.94857 0.0649 0.94606 0.94782 0.0669 0.94581 0.94753 0.0669 0.97147 0.97003 0.0719 0.97336 0.97196 0.0769 0.97498 0.97364 0.0819 0.97647 0.97518 0.0869 0.97786 0.9766 0.0919 0.97915 0.97793 0.0969 0.98036 0.97916 0.1019 0.98151 0.98032
16
(3) 調速機(Governor)動態模型參數 T1、T3 的影響
T1 是控制器的延遲時間，T3 是調速機本身的延遲時間[24]，但是這兩個時間 的和只佔整個調速機迴路的延遲時間的一小部份，通常不會超過一秒，佔比較多 的是T5（蒸汽再熱延遲時間），通常在五秒以上；一般來說，因為調速機的總延遲 時間在10 秒以上，所以在作暫態穩定度分析及其它短期的動態模擬時，模擬結果 不會受這些調速機時間常數的影響；除非想要考慮10 秒以後的情形或者要作長期 的動態分析，那時調速機才會開始影響模擬結果。在作短期動態模擬時一般也使 調速機的輸出機械功率為固定，等同忽略調速機的作用。
(4) 電力系統穩定器模型參數 REMBUS1、REMBUS2 的影響
對於雙輸入的電力系統穩定器模型來說會有這兩種參數，這兩個參數的意思 是說訊號來源的匯流排編號。在臺電所用的PSS2A 的穩定器模型參數當中這兩個 參數之所以要設為零的原因是 PSS2A 的另外兩個參數 ICON(IC1)及 ICON(IC2)不 是被設為1 就是被設為 3，1 或 3 表示輸入訊號是從本身的機組來的，REMBUS1 及REMBUS2 不管設多少都會被忽略，設零以外的值在 PSS/E 的動態模擬畫面上 還會出現警告訊息，如圖2.8，其實可以不理會這些訊息，不會影響模擬結果。
(0.1,
圖
-0.1,5,-1.73
圖2.10 (
圖2.11 激磁 EFD
3)和設為異
激磁機的V (0.1,-0.1,5,-1.7
磁機的VIMA D 波形
常的(0.5,-0
VIMAX 、VI 73)時的EFD
AX 、VIMIN
18
0.5,3,-3)時 E
IMIN、VRM D 波形
N、VRMAX
EFD（激磁
MAX 及VRM
X 及VRMIN
磁機輸出電壓
MIN 設為正常
設為異常的(
壓）的差別
常的
(0.5,-0.5,3,-3) 別。
)時的
19
圖2.10 和圖 2.11 的刻度相同，從中可明顯看出在 0.5 秒之前 VIMAX 、VIMIN、
VRMAX 及 VRMIN 設定為(0.5,-0.5,3,-3)時的 EFD 比設定為正常時的還小許多。所 以這四個參數誤差對激磁機輸出電壓會有影響。
(6) 激磁機模型種類誤差
(7) 電力系統穩定器模型種類誤差
第六類及第七類問題也會直接影響激磁激的輸出電壓EFD 的大小，模擬前必 須確認所使用的模型符合實際系統情形。
2.4 本章小結
本章首先利用 PSS/E 軟體來檢查系統的原始資料及機組參數，PSS/E 軟體計算 電力潮流時會自動檢查原始資料檔內容的合理性，執行動態模擬時會自動檢查系 統的機組參數，無論是在計算電力潮流時或執行動態模擬時，若檔案的格式或參 數值有錯誤時，PSS/E 就不會繼續執行並會顯示所發現的錯誤。
在系統模型及參數資料檢查當中，筆者根據經驗，把曾發現過的臺電模型或 參數問題分成以下七大類：
（1）發電機電力潮流參數 PMAX 的影響
（2）發電機動態模型參數 ZSOURCE 的值與 Xd”
及Xq”的值不一致
（3）調速機動態模型參數 T1、T3 的影響
（4）電力系統穩定器模型參數 REMBUS1、REMBUS2 的影響
（5）激磁機模型參數 VIMAX 、VIMIN、VRMAX 及 VRMIN 誤差
（6）激磁機模型種類誤差
（7）電力系統穩定器模型種類誤差
其中 PMAX 會影響到人員調整發電機輸出實功 PG 的大小，進而影響到電力 潮流的解；ZSOURCE 的誤差會直接影響發電機的各項輸出值，如功率、電壓及相 位；T1、T3 的誤差會影響長期動態穩定度的模擬結果，若是短期的暫態穩定度模
20
擬則可忽略其影響；REMBUS1、REMBUS2 是指訊號來源的匯流排編號，如果都 是本地的匯流排，則此兩參數值的設定並不影響模擬結果的正確性；激磁機模型 參數 VIMAX 、VIMIN、VRMAX 及 VRMIN 以及激磁機模型種類和電力系統穩 定器模型種類都會直接影響到激磁機輸出電壓的大小。
21
第三章 臺灣本島電力系統偶發事故分析
3.1 前言
電力系統偶發事故分析是電力系統運轉與規劃當中相當重要的一環，往往須 進行包含各種偶發事故的大量模擬分析，期能預先發現電力系統的弱點，並思考 解決方案。本章在前一章的基礎下，即是已具備合理的臺電系統模型及參數，將 繼續利用PSS/E 模擬軟體對臺電民國 94 年系統進行偶發事故的模擬與分析，主要 將探討穩態下的潮流情形以及暫態穩定度。除了將描述基本的模擬分析步驟外，
亦將分享快速的大量模擬技術。
3.2 系統描述
3.2.1 負載情況及幹線潮流
臺電系統的負載情況可分成以下三種 : 重載(peak)、中載(medium)及輕載 (light)。臺電公司將本島電力系統分成北、中、南、東四個區域。各區域或多或少 有電力過剩或短缺的情形，因此產生所謂的南電北送的幹線潮流，分作南電中送 及中電北送。臺電南電北送目前共有三路，依建設的時間先後順序，分為南北一 路、南北二路及南北三路。南北一路北起板橋超高壓變電所，途經天輪超高壓變 電所，南迄高港超高壓變電所；南北二路北起龍潭超高壓變電所，途經中寮及中 港超高壓變電所，南迄龍崎超高壓變電所；南北三路與二路的起迄點相同，只是 途經的變電所不同，南北三路走的是峨眉及嘉民超高壓變電所。
每一種負載情況下的幹線潮流(transfer level)又可分作三種 :強(maximum)、中 (medium)、弱(base)。所以三種負載情況乘以三種幹線潮流，總共有九種情形，如 表3.1 所示，每一種情形都有對應的系統原始資料檔。
本章所依據的臺電系統南電中送的上限是 3800MW，中電北送的上限是
22
5800MW。為使幹線潮流調整到接近此上限，也就是 maximum 的情況，在重載時 停用北部核二廠的兩部機組；在中載和輕載時除了停用核二廠的兩部機組，還停 用一部核一廠的機組。為使幹線潮流調整到 medium 的情況，就是南電中送介於 2000MW~3000MW，中電北送介於 2000MW~5000MW，三種負載情況都停用核二 廠的一部機組。而幹線潮流為base 則是沒有停用任何機組的情況。
表3.1 臺電 94 年系統的南電北送幹線潮流情況 負載情況及
（幹線潮流等級）
幹線潮流
南-中 (MW) 中-北 (MW) 重載（弱） 1981 4113 重載（中） 2969 4935 重載（強） 3807 5801 中載（弱） 2575 3523 中載（中） 3023 4256 中載（強） 3793 5795 輕載（弱） 2302 1704 輕載（中） 2218 1967 輕載（強） 3135 3475
臺電94年南電中送的幹線共有八迴線，含六個345kV迴線及兩個161kV迴線，
如表3.2所示：
23
表3.2 臺電94年南電中送幹線
線路在南區bus編號 線路在中區bus編號 線路ID 電壓等級（kV）
2660 (龍崎南) 2490 (中寮南) W 345
2500 (嘉民) 2490 (中寮南) 3 345
2500 (嘉民) 2480 (中寮北) 1 345
2500 (嘉民) 2480 (中寮北) 2 345
2650 (龍崎北) 2100 (天輪) S 345
2660 (龍崎南) 2100 (天輪) M 345
6009 (斗工) 850 (鉅工) S 161
6009 (斗工) 850 (鉅工) M 161
臺電94年中電北送的幹線共有六迴線，都是345kV，如表3.3所示：
表3.3 臺電94年中電北送幹線
表3.3 臺電94年中電北送幹線