負載轉供點之選定原則

如第六章所述，典型的 Type I、Type II.1 及 Type II.2 三種常閉環 路系統中兩常閉環路間有互連之機制，提供相互支援的功能，萬一主 變壓器或配電變電所因故停電，可迅速恢復供電，提升系統的供電可 靠度。因此，在確定各常閉環路之配電站個數及位置後，便須選定互 連配電站的位置，此一互連位置的決定會直接影響到系統在非常態情 況下的運轉性能，例如互連配電站兩側饋線電流分配、系統損失、線 路電壓降、短路容量以及電壓與電流三相不平衡情形等。是故，有必 要審慎選擇以期在較佳的系統運轉性能下適時發揮功能。

一般而言，以負載轉供後由互連配電站看入受轉供常閉環路兩側 饋線的電流可得到較為均勻的分佈為主要考量原則，以避免負載過度 集中於某一側饋線造成該側饋線有超載之虞，進而確保負載轉供後系 統得以正常運轉，即互連配電站的較佳位置應為該常閉環路饋線的負 載中心(電氣中心點)，換句話說，該常閉環路饋線負載分佈若較為均 勻，則其互連位置可選擇在饋線的中點附近；反之，若饋線負載分佈 不均勻，則需以接近全饋線的最低電壓點附近為原則，亦即需使互連 配電站左右兩側饋線的負載量約略相等。然而，值得注意的是該互連 配電站為整條常閉環路饋線最低電壓點，而事故饋線即連接至最低電 壓點，因此必須特別注意受轉供饋線末端電壓降是否超過最大電壓降 限制值。除了導線的額定安全電流以及線路電壓降必須符合規範，以

確保系統正常運轉外，此一互連轉供機制原則上需考量較長時間的相 互支援，因此本文以負載轉供後之最小化線路損失為觀點尋求其最佳 之互連配電站對。綜合上述可知，決定互連位置的關鍵考慮因素為饋 線沿線的負載時變特性、負載密度與分佈，以及連絡饋線佈設的路徑 與長度等，是故，為審慎評估起見，上述因素均應綜合納入考量。資 詳述本文所提求解方法、步驟，並舉實例驗證其有效性如下：

A. 求解方法與步驟

互連配電站的主要功能是提供常閉環路饋線因主變壓器或配電變 電所因故停電或在維修情況下，導致該環路所屬負載被迫停電時，提 供兩常閉環路間之相互支援的連絡饋線連接位置，此一連絡點攸關系 統在非常態情況下之運轉性能，一般而言，正常運轉之常閉環路饋線 必須能額外負擔事故常閉環路饋線所有負載量而不致於過載，以及線 路電壓降必須符合規定等基本要求；此外，系統亦必須盡可能運轉在 線路損失較小的情況下，因此，兩互連配電站位置的決定為系統在規 劃、設計階段不可輕忽的環節。

欲求解常閉環路饋線的最佳互連位置，首先，必須建立標的系統 的數學模型；其次，計算各負載點的等效負載量；最後，再以此負載 量執行電力潮流程式，模擬在不同位置互連時系統的性能，再綜合模 擬結果的各項評估指標，即可求得最佳負載轉供點；然而，若兩常閉 環路饋線分別有 m 及 n 個配電站，則互連配電站的選擇組合方式共有 個，若完全配對尋求最佳互連配電站則必須執行 m 次電力潮 流後才能排序找出最佳解，若再考慮負載的時變性，其計算量不言可 喻，有鑑於此，本文提出一可大幅度簡化計算過程及節省計算時間的 快速求解方法，以最小化線路損失為目標，近似求解出最佳互連配電 站對，其求解流程如圖 7-1 所示。

m n× ×n

由圖 7-1 可知，本文所提出之求解近似最佳互連配電站對的首要

day hour

h=1

day hour

h=1

month day

d=1

month day

d=1

annual month

m=1

P = 1 P m

12

∑

^{) (7-5)}

( [ ]

12

2

annual month

m=1

Q = 1 Q m

12

∑

^{) (7-6)}

開始

計算各配電站年等效負載

利用簡化功率損失之饋線模型估算事 故環路線路損失以及連絡饋線損失

考慮互連配電站兩側常閉環路因故停 電互為轉供情況下之線路總損失

以最小化線路損失為目標將所有組合 排序後，擇優執行電力潮流程式找出 符合相關限制條件下之線路損失最小

的最佳互連配電站

結束

所有互連配電站均 完成計算？

否

是

圖 7-1 求解近似最佳互連配電站對之流程圖

開始

day hour

h=1

month day

d=1

momth day

d =1

annual month

m=1

圖 7-3 所示，單端饋電饋線上任一離散負載可用電流源模型表示，並

L rated

P jQ

算事故環路饋線以及連絡饋線之線路總損失，如圖 7-4 所示為事故環 路饋線以放射狀架構經連絡饋線轉供之電路模型，一般而言，兩互連 配電站有兩種可能的轉供情況，以第六章圖 6-5 為例，配電變電所 A 所屬常閉環路饋線因主變壓器或配電變電所事故停電必須由配電變電 所 B 所屬常閉環路饋線轉供，此時事故環路饋線以及連絡饋線之線路 總損失可表示如式(7-11)所示；相似地，若由配電變電所 B 所屬常閉 環路饋線由配電變電所 A 所屬常閉環路饋線轉供，則線路總損失可表 示為式(7-12)，綜合以上兩種情況，可將線路損失指標表示為式(7-13)。

, A B

loss TL loss L loss

TL ^→ =P + P_,

,

(7-11)

, B A

loss TL loss L loss

TL ^→ =P + P (7-12)

A B B

loss loss loss

TL =TL ^→ +TL ^→A (7-13)

由式(7-13)可知，該指標並未考慮正常運轉之常閉環路線路損 失，僅以事故環路及連絡饋線所造成之線路損失作為求解近似最佳互 連配電站對的目標函數，主要的理由可分為兩個部份加以說明，其一 為任一常閉環路之互連配電站，如圖 7-4 之Vj點，不僅是支援另一事 故常閉環路之負載電流匯入點，亦是在事故情況下由正常運轉之常閉 環路轉供至事故環路的負載電流匯出處，因此，以電路理論的觀點可 以推論，若在事故情況下所求得之事故環路饋線損失為最小之互連配 電站對大致可推定為該環路之負載中心點，是故，一旦此一環路由該 點支援另一事故環路時，在正常運轉之常閉環路上饋入該處兩側的電 流最為均勻，所造成之損失亦最小，據此，可以在不影響最後結論之 正確性的情況下，僅考慮事故環路之線路損失而不必計算正常運轉環 路之線路損失，此一作法可避免執行過多的電力潮流程式，此為本文 所提出方法的主要優點；此外，連絡饋線的長度則為另一個主要的關

鍵因素，因為所有事故環路之負載電流流經聯絡饋線後所產生的損失

loss TL

P

B. 實際案例分析

CB1 CB2 CB3 CB4

Loop A Loop B

圖 7-5 求解近似最佳互連配電站對所採用之範例系統

表 7-3 標的饋線互連配電站對實際距離

從母線編 號 到母線編 號 長度 從母線編 號 到母線編 號 長度

A1 B1 20 m A3 B4 406 m

A1 B2 352 m A3 B5 925 m

A1 B3 848 m A3 B6 1337 m

A1 B4 1254 m A4 B1 1254 m

A1 B5 1779 m A4 B2 902 m

A1 B6 2185 m A4 B3 406 m

A2 B1 352 m A4 B4 20 m

A2 B2 20 m A4 B5 519 m

A2 B3 496 m A4 B6 931 m

A2 B4 902 m A5 B1 1514 m

A2 B5 1421 m A5 B2 1162 m

A2 B6 1833 m A5 B3 666 m

A3 B1 848 m A5 B4 260 m

A3 B2 496 m A5 B5 1185 m

A3 B3 20 m A5 B6 1597 m

表 7-4 標的饋線各母線的年等效負載

母線編 號 實功率 虛功率 備註

A1 0 0 備用電源，A1 與 B1 為同一配電站之兩組四路開關

A2 6902 kW 2269 kvar ^經常電源

A3 5681 kW 1867 kvar ^經常電源

A4 2408 kW 792 kvar ^經常電源

A5 741 kW 244 kvar ^經常電源

B1 5061 kW 1663 kvar ^經常電源

B2 0 0 備用電源，A2 與 B2 為同一配電站之兩組四路開關

B3 0 0 備用電源，A3 與 B3 為同一配電站之兩組四路開關

B4 0 0 備用電源，A4 與 B4 為同一配電站之兩組四路開關

B5 1702 kW 559 kvar ^經常電源

B6 4320 kW 1420 kvar ^經常電源

表 7-5 Loop A 電源事故由 Loop B 轉供之線路損失估算表

表 7-7 同時考量兩種事故之線路損失估算表

互連配電站對 事故環路線路總損失 連絡饋線總損失 總損失 排序

A1 B1 46.23 kW 1.695 kW 47.925 kW 4 A1 B2 45.31 kW 29.84 kW 75.15 kW 11 A1 B3 44.16 kW 71.89 kW 116.05 kW 20 A1 B4 43.16 kW 106.31 kW 149.47 kW 25 A1 B5 41.89 kW 150.8 kW 192.69 kW 29 A1 B6 44.44 kW 185.23 kW 229.67 kW 30 A2 B1 26.3 kW 29.84 kW 56.14 kW 6 A2 B2 25.38 kW 1.695 kW 27.075 kW 1 A2 B3 24.23 kW 42.05 kW 66.28 kW 8 A2 B4 23.23 kW 76.47 kW 99.7 kW 15 A2 B5 21.96 kW 92.62 kW 114.58 kW 19 A2 B6 24.51 kW 155.42 kW 179.93 kW 28 A3 B1 22.88 kW 71.89 kW 94.77 kW 13 A3 B2 21.96 kW 42.05 kW 64.01 kW 7 A3 B3 34.58 kW 1.695 kW 36.275 kW 3 A3 B4 19.81 kW 34.42 kW 54.23 kW 5 A3 B5 18.54 kW 78.42 kW 96.96 kW 14 A3 B6 21.09 kW 113.35 kW 134.44 kW 21 A4 B1 36.65 kW 106.31 kW 142.96 kW 22 A4 B2 35.73 kW 76.47 kW 112.2 kW 17 A4 B3 34.58 kW 34.42 kW 69 kW 10 A4 B4 33.58 kW 1.695 kW 35.275 kW 2 A4 B5 32.31 kW 44 kW 76.31 kW 12 A4 B6 34.86 kW 78.93 kW 113.79 kW 18 A5 B1 49.98 kW 128.36 kW 178.34 kW 27 A5 B2 49.06 kW 98.51 kW 147.57 kW 24 A5 B3 47.91 kW 56.47 kW 104.38 kW 16 A5 B4 46.91 kW 22.04 kW 68.95 kW 9 A5 B5 45.64 kW 100.46 kW 146.1 kW 23 A5 B6 48.19 kW 105.14 kW 153.33 kW 26

表 7-8 候選互連配電站對各項指標模擬結果及評比 母線編 號

TLloss I_{max .} VD_{max .} I_TL 評比

B2 A2 245.0 kW 438 A 1.17 % 417 A ÕÕÕ A3 B3 251.5 kW 364 A 1.1 % 418 A ÕÕ A4 B4 252.0 kW 415 A 1 % 421 A Õ A1 B1 237.8 kW 492 A 1.56 % 419 A ± A3 B4 284.0 kW 416 A 1.21 % 421 A

A2 B1 264.5 kW 493 A 1.56 % 421 A ± A3 B2 288.0 kW 440 A 1.36 % 421 A

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