行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
子計畫二：因應分散型發電之配電系統保護協調研究
計畫類別： 整合型計畫
計畫編號： NSC94-2213-E-011-077-
執行期間： 94 年 08 月 01 日至 95 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣科技大學電機工程系
計畫主持人： 辜志承
報告類型： 精簡報告
報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文
處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢
中 華 民 國 95 年 9 月 8 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ■■■■ 成 果 報 告成 果 報 告成 果 報 告成 果 報 告
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□□期中進度報告期中進度報告期中進度報告期中進度報告
因應分散型發電之配電系統設計與運轉研究(I)—子計畫二：因 應分散型發電之配電系統保護協調研究
計畫類別：□ 個別型計畫 ■ 整合型計畫 計畫編號：
執行期間：94 年 08 月 01 日至 95 年 07 月 31 日
計畫主持人：辜志承 共同主持人：
計畫參與人員：廖文彬、許家榮、陳建宇
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告 □完整報告
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
■出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、列管 計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年■二年後可公開查詢
執行單位：國立台灣科技大學/電機工程系
因應分散型發電之配電系統保護協調研究 因應分散型發電之配電系統保護協調研究 因應分散型發電之配電系統保護協調研究 因應分散型發電之配電系統保護協調研究
A Study of the Protective Device Coordination for Distribution Systems with Distributed Generation.
計劃編號：NSC 94－2213－E011－077 執行期限：94 年 8 月 1 日至 95 年 7 月 31 日 主持人：辜志承 國立台灣科技大學 電機系
計劃參與人員：廖文彬、許家榮、陳建宇 國立台灣科技大學 電機系
摘要 摘要 摘要
摘要：本計畫擬開發一套專為分散式電源併聯(1)幅射型(2)常閉環路型(3)其他常見型態配電 系統運轉所需之保護電驛，特別是風力發電系統。電驛利用追蹤電壓及頻率之變動、結合模糊 理論運算方式，來檢測系統孤島運轉，亦提供短路保護，過載保護、高低電壓保護、高低頻保 護、復歸時之同步保護，而對設備因停機後重新投入時之暫態現象，也有相關的對應機制。本 計畫使用一套快速原型機開發系統，做為分散式電源保護電驛之開發工具，此開發系統包含了 DSP 開發模組及相關軟體,其軟體包含 Matlab、Simulink 等模擬軟體和即時信號工作平台 (Real-Time Workshop) 。利用此開發軟體設計虛擬之電驛模型，然後利用電力即時模擬軟體 DIgSILENT 建立所欲執行保護之配電網路的模擬系統，並將設計完成之虛擬電驛型加入此模擬 系統,模擬各種故障及非故障狀況，虛擬電驛的信號處理演算法及保護決策之參數經測試無誤後 將利用 Real-Time Workshop 軟體載入相關硬體模組，即完成電驛原型機之開發，然後此電驛原 型機將經由電驛測試平台測試電驛之效能。本計畫屬三年期計畫，本報告將呈現第一年期執行 之相關成果。
關鍵字 關鍵字關鍵字
關鍵字：即時模擬、電驛測試、測試平台、電力保護系統之效能
Abstract: This project is proposed to develop a protective relay for (1) radial type (2) close-loop type (3) other normal type of distribution systems embeded with a distributed wind generation system. The relay must be provided for dispersed storage and generation unit installations to protect personnel utility facilities, and equipment of other customers from the abnormal voltage and frequency that may occur when the DSG is operating as an island. Specifically, relays must operate for short circuits, overload, how or high voltage, and low or high frequency, and must prevent out-of-phase reclosing and energizing of a dead supply line by the dispersed storage and generation unit. Relays are designed and implemented on a low-cost rapid-prototyping system.
The rapid prototyping system connects the Mathworks development software MATLAB, Simulink and real-time workshop with Evaluation Module. It provides an automatic and seamless implementation of MATLAB and Simulink graphical signal processing of the relay protection algorithm. The transient simulator DIgSILENT configured to investigate the effect or a simulated relay of faults on the desired protections networks with distributed generator. The simulated relay accurately models the operating behavior of the actual relay and has proved to be a valuable tool in its design and evaluation.
Keywords: Islanding, IED, Distributed Generation, Simulator
一 一 一
一、、、前言、前言前言 前言
隨著電業自由化逐步開放，和再生能源發電的大力提倡，以及輸配電運轉技術的進步，使 得分散型電源供電方式在世界各國均呈現快速的成長，台灣由於能源短缺，長久以來均仰賴進 口，所以再生能源發電一直是政府大力倡導的政策，也是政府能源政策的重大方針，所以與再 生能源發電相關的研究更是國內外學者專家研討的熱門課題，依照發電廠與系統連接狀況可以
分成四種併聯型式:
(1) 不與系統連接之獨立型發電裝置，獨立供應負載，沒有與市電供電網相連結。
(2) 與市電供電網併聯發電但不逆送電力之電網，平時與電力網併聯，電力供應以分散型電 源為主，若用戶負載大於分散型電力時由市電供給補足，通常為容量容量較小的家用太陽能發 電系統或小型風力發電機。
(3) 併聯發電裝置為電力網發電裝置之一，有逆送電力至市電網，當用戶負載少於分散型發 電裝置之電力時，剩餘電力轉售電力公司，若用戶負載大於分散型電力時則由市電網供給不足 之電力，如麥寮風力發電廠。
(4) 併聯發電機視為電力系統重要機組，因為其容量較大直接併聯於輸電系統，非一般的家 用或工業用分散型電源。
由於第四種併聯方式對於市電網的衝擊較大所以大多數仍以前三種為主，但不管以何種方式 併聯，及所併入之系統型態為幅射式、閉環路式、或其他型式，為了確保電力系統的供電品質 及保障電廠維修人員的安全，完善的保護電驛裝設是系統運轉所不可或缺的。
二 二 二
二、、、、研究目的研究目的研究目的 研究目的
本計畫研究目的是建立一套含分散型電源配電網路之保護電驛原型機之快速開發系統，電驛 設計者可以利用此開發系統，針對各種不同配電系統型式，輕易地設計且製作出適用於含分散 式電源配電網路之保護電驛原型機，且利用電驛測試平台驗證其效能，並建立此原型機之實際 電驛模型，然後利用此電驛模型及模擬平台求得電驛最佳保護協調參數，本研究目的主要可以 細分成四大目標:
(1) 藉由電力即時模擬軟體建構含分散型電源配電系統網路暫態之模擬平台,用以模擬各種 不同型式之配電系統事故, 分析電驛裝設點之電壓電流波形。
(2) 完成分散型電源電驛之各項保護演算法則，且利用 MATLAB 完成可供模擬平台模擬之 虛擬電驛模型。
(3) 利用 Real-Time workshop 將虛擬電驛製作成電驛之原機型，且利用電驛測試平台驗證其 效能，並建立此原型機之實際電驛模型。
(4) 利用實際電驛模型及模擬平台，模擬且求得電驛保護協調之適當參數。
三 三 三
三、、、、文獻探討文獻探討文獻探討 文獻探討
1. 國內方面國內方面國內方面國內方面
台電曾針對尖山電廠八部風力機組進行電力潮流，故障電流，電壓變動，啟動壓降分析[1]。
對於風力發電併入系統的響應與運轉有初步的了解，可以對保護電驛的協調設定提供一些參考 資訊，另外，台大、清大、成大、中山、中正、大同、長庚、中原、逢甲、雲科大、台科大等 校，近年來亦有老師投入分散型供電相關課題的研究，其中與本研究計畫較相關者有「與市電 並聯系統之模擬研究」、「孤島運轉檢測法之研究」、「分散型電源於常閉環路的保護電驛之衝擊 分析」、「太陽能發電保護研究」，以及台電所訂之「互聯基準」等相關研究[2-6]，這些現有的相 關研究結果，對本計畫進行電驛模型開發及保護協調策略訂定，均俱參考價值。
2. 國外方面國外方面國外方面國外方面
在國外方面， Alshamali 等曾針對分散式電源機組加入配電饋線所造成之衝擊進行研究 [7-14]，主要針對於配電饋線發生非對稱短路故障時，在 DG 與系統並聯端所造成之電壓降，其 值端視其距故障點的遠近而定，嚴重時有可能造成 DG 的誤動作。
Ｈaslam 等曾經設計風力發電機之保護設備[20]，Borle 等曾經開發太陽能供電之配電系統之 保護設備及其孤島運轉偵測之研究[24], Jang 等對風力機並聯電網之保護協調做過個案分析, 而 IEEE 亦成立工作小組且提出分散式發電機與市電網並聯所需之保護設備[25] 。
另外有許多相關於孤島運轉檢測法之研究[15-23]，Kim 等提出”電壓幅度變動法”，其原理係 利用 DG 與系統並聯時與 DG 孤島運轉時，因負載潮流於並聯點所造成之電壓變動幅度會明顯 不同，Salman 等則提出除利用電壓變動法之外，另外加入功率因數變動之偵測，會有較好之效 果，Guillot 等利用”頻率變動法”亦可用於孤島運轉之偵測。
四 四 四
四、、、、研究方法研究方法研究方法 研究方法
本計畫將依『分散式型電源供電系統保護電驛之規劃』及『分散型發電之配電系統保護電驛 製作與協調』兩階段執行，其研究方法與進行步驟分述如下:
A. 分散式型電源供電系統保護電驛之規劃:
當分散式發電併入電力系統中，同一條饋線上有二處及二處以上的電源，系統中的電力潮流 將重新分配，而電壓和頻率也會跟著變動，此時電力潮流和電壓變動必須重新規劃，保護電驛 的參數也必需重新設定。以下介紹對分散式發電併入電力系統中的電壓驟降、頻率變動、保護 協調及保護電驛之規劃。
(a) 電壓驟降
在 IEEE P1547 互聯標準內提到互聯系統電壓驟降的量測點應為共同耦合點(Point of Common Coupling, PCC)或互聯點(Point of Interconnection, PI)，量測相對地間之電壓有效值。電 壓驟降程度與對應之解聯時間要求如表一所示，而當符合下列三種情況時，可依表 1 來設定解 聯時間。
(1) 連接單一個 DR 系統，容量小於或等於 30 kW。
(2) DR 系統通過非孤島運轉的系統測試。
(3) DR 總容量少於該饋線容量的 50 %，且 DR 不可有逆送實功或虛功至電力系統。
(b) 頻率變動
DG 和電力系統互聯，頻率變動應控制在 59.3 Hz ~ 60.5 Hz 範圍內(以 60Hz 為基準值)，如表 2 所示。
表 1 互聯系統電壓驟降與對應之解聯時間 表 2 互聯系統頻率變動與對應之解聯時間
電 壓 範 圍 電 壓 範 圍 電 壓 範 圍 電 壓 範 圍(% 電電電電 壓基準值壓基準值
壓基準值壓基準值) 最大清除時間最大清除時間(最大清除時間最大清除時間S) V < 50 0.16
50≤ V < 88 2
110<V< 120 1
V ≥ 120 0.16
註：
(a) 依 ANSI C84.1 規定，電壓基準值為標稱系統 電壓。
(b) 本表為 DR ≤ 30 kW之最大清除時間；DR >
30 kW沒有定義清除時間。
DR大小大小大小大小 頻 率 的 範 圍頻 率 的 範 圍頻 率 的 範 圍頻 率 的 範 圍 (Hz)
最 大 清 除 最 大 清 除 最 大 清 除 最 大 清 除 時間時間 時間時間(S)
>60.5 0.16
≤30kW
<59.3 0.16
>60.5 0.16
<59.8~57 (可調設定點)
可 調
0.16~300
>30kW
<57 0.16 註：本表為 DR ≤ 30 kW之最大清除時間；DR >
30kW沒有定義清除時間
(c) 保護電驛
美國郊區電氣協會(The National Rural Electric Cooperative Association, NRECA)對於容量小 於 100kVA 並裝置有轉換器之 DG 與系統互聯時所建議的保護方式，如圖 1 所示。
圖 1 中 PCC 點為電力公司和用戶的責任分界點，此 DG 經由 Y- ∆ 變壓器與系統併聯運轉，
變壓器 Y 側中性點經由限流電抗接地，以抑制接地故障時之零序電流，在 ∆ 側接欠壓電驛(27)、
過壓/瞬時過壓電驛(59/59I)、過/欠頻率電驛(81H/L)及過電流電驛(51)，另外加裝一抑制鐵磁共 振電阻器 R，避免共振使電驛產生誤動作。若 DG 不可逆送電力回系統，則需在此加裝一逆電 力電驛(32)。在 PI 點裝上一同步儀(25)，以供 DG 於 PI 點與系統同步併聯用。若 DG 容量 > 100 kVA，則可再加入負相序電驛(46)及相序電壓電驛(47)來增強保護範圍，另外在 PI 出口端加一瞬 跳型欠壓電驛(27R)來快速跳脫 DG。
圖 1 小型含分散型電源配電網路電驛保護單線圖
(d) 孤島運轉研究
有關分散型發電系統的單獨運轉檢出之相關技術已發展出各種型態的方法，除了傳統的轉移 跳脫(Transfer Trip)方式，其他較被認同的方式為被動型的電壓大小檢出、頻率變化率檢出、相 位移檢出、電流第三諧波變動偵測等方法。然而此等方法目前仍然存在著許多需要解決的技術 問題，尤其在分散型電源系統所供應的負載在單獨運轉前後的變化量極小的情況下，以上各種 檢出方式將難以準確的檢測出單獨運轉的情形發生。
B.分散型發電配電系統保護電驛製作及協調
計劃擬利用電力即時模擬軟體中之信號處理工具，建立各型虛擬數位保護電驛，且將這些虛 擬電驛置入所欲研究之分散型供電配電網路，建立含虛擬電驛之「分散型供電配電系統」之模 擬平台，再模擬此配電網路在各種運轉狀況下(含正常及各項事故)，各虛擬電驛之響應，並協
調各虛擬電驛之參數設定，一直到滿足各電驛均能快速且正常地動作，然後再利用德儀公司出 產之數位信號處理器發展系統及其相關之開發軟體(Real-Time Workshop)，將虛擬電驛之演算法 載入發展系統之硬體中，製成適用於分散型電源配電網路之保護電驛原型機，此原型機再利用 電驛測試平台，驗證其效能，並建立此原型機之實際電驛模型，而再將此真實電驛之模型置回 即時模擬平台中模擬，並評估真實保護系統可能之效能，必要時可再調整電驛之參數以得到更 佳之保護效能，其工作流程如圖 2 所示，玆將執行步驟敘述如下:
(1) 國內外分散型發電配電網路保護電驛之相關文獻收集: 廣泛收集國內外分散型發電配電 網路保護電驛之相關技術文獻、論文、著作，以充分掌握時下各國最新的發展方向及相關技術。
(2) 建立虛擬數位保護電驛: 利用 Matlab 及 Simulink 之信號處理工具，建立各型虛擬數位保 護電譯，其工作流程如圖 3，首先取樣各相電壓、各相電流值，然後以離散符立葉轉換方法求 得各相電壓、各相電流的實部與虛部，再算出各相量之大小及角度，再經計算，完成過流、方 向過流、過/欠壓、逆電力及負相序過流等電驛，並利用計算單位時間正相序電壓的變化率，求 得頻率的變化率並製成高/低頻電驛，且利用零點交越及時間計算完成同步電驛。
(3) 孤島運轉檢測: 在圖 3 各項電驛信號處理流程圖中，會獲得各相電壓的大小，頻率的變 動值，實功與虛功值及三次諧波值，本計劃將利用此四項數值以模糊理論的估測方式，決定系 統是否處於孤島運轉狀態，其工作流程如圖 4 所示。
(4) 含虛擬電驛之「分散型供電配電系統」模擬平台之建立: 將步驟(2)、(3)、所建立。之虛 擬電驛及孤島運轉檢測機制，置入電力即時模擬軟體中，並建置含虛擬電驛之「分散型供電配 電系統」模擬平台、如圖 5 所示。
選 取 欲 保 護 之 分 散 型 發 電 配 電 系 統 ( 新 建 立 或 已 存 在 )
虛 擬 電 驛 之 建 立 與 模 擬
建 立 含 分 散 型 電 源 配 電 保 護 系 統 之 模 擬 平 台
電 驛 原 型 機 製 作
單 一 原 型 電 驛 之 實 測 及 電 驛 模 型 之 建 立
將 電 驛 模 型 置 入 模 擬 平 台 並 模 擬 事 故 以 測 試 保 護 系 統
評 估 保 護 系 統 效 能
電 驛 參 數 調 整
電 驛 協 調 結 束
圖 2 因應分散型發電之配電系統保護協調研究之流程
(5) 虛擬電驛之協調: 利用步驟(4)所建之模擬平台，改變各電驛之協調參數，並模擬配電網 路可能之各種運轉狀況(含正常及各型事故)，找出適當的電驛設定以符合此配電網路使用。
(6) 電 驛 原 型 機 之 製 作 : 利 用 數 位 信 號 處 理 器 開 發 系 統 之 開 發 軟 體 RTW(Real-Time Workshop)，將虛擬電驛之各項演算法載入開發系統之硬體模組，製成實際電驛之原型機，如圖 6 所示。
(每相電壓,電流)取樣
計算各相電壓相電 流基頻的實部與虛
部 執行DFT
三次諧波分析
零點交越及相位檢測
實功率,虛功率計
算 負相序電流計算 正序電壓計算 計算相電壓,相電流,振幅
逆向電力 功因計算
電驛 負相序電流電驛
頻率變化計 算
高/低頻電驛 過電 流電 驛
高/低電壓電驛 方向性電 流電驛
圖 3 各項電驛信號處理流程
圖 4 孤島運轉檢測信號處理流程
(7) 電驛性能測試平台製作: 以即時模擬軟體結合介面技術、人機介面及電壓、電流放大 器，製成電驛性能測試平台，此平台可以產生電力即時模擬器模擬事故所得之電壓、電流信號 或真實故障時，由數位記錄器記錄所得之故障電流與電壓信號。
取樣 (每相電壓電流)
基頻實部與虛部計算 (相電壓；相電流)
三次諧波計算 實功與虛功計算 正序電壓相位角計算 相電壓值計算
模糊理論決策
孤島運轉檢測
圖 5 含虛擬電驛之「分散型供電配電系擬平台
圖 6 電驛原型機之製作
(8) 電驛原型機性能測試: 利用步驟(7)所得之電驛性能測試平台測試步驟(6)所得之電驛原型 機，如圖 7 所示，驗證此原型機之工作效能。
(9) 電驛模型之建立: 利用步驟(8)之測試結果與虛擬電驛之間的差異，修改虛擬電驛之模型，
使虛擬電驛之行為更接近真實電驛、如圖 8 所示。
(10) 實際電驛之保護協調: 將步驟(9)所得之真實電驛模型置入步驟(5)所建立模擬平台，執行事 故模擬，找出各電驛之適當協調參數、如圖 9 所示。
圖 7 電驛原型機性能測試平台 圖 8 電驛模型之建立
圖 9 利用電驛模型及模擬平台求得各電驛適當之保護協調參數
五 五 五
五、、、、結果與討論結果與討論結果與討論結果與討論
本計畫第一年期執行成果豐碩，包括文獻蒐集與整理、 建構「含分散型電源幅射式配電系 統」之故障分析模擬平台，建立過電流、過/欠電壓、高/低頻、逆電力及同步等相關電驛之演 算法及虛擬電驛，相關電驛及孤島運轉檢測技術矽智產建構，其成果報告如下:
本計劃已完成之項目 1. 文獻蒐集與整理
有關於分散式型電源供電系統保護電驛之裝設規定、正常允許之電壓變動範圍及頻率變動範圉 標準之相關文獻已整理並陳述於研究方法中，而近來相關於孤島運轉之檢測方法之論文則有許 多學者發表，玆將各種方法整理如下：
孤島運轉之檢測技術可以分成遠端技術法及區域技術法兩大類，其中遠端技術法是利用通 訊的方式將電網開關的狀態傳送至分散式電源端，執行方式包括電力線載波及 SCADA 系統兩 種，此類方法的偵知效果最佳，但由於成本的考量及斷路器監測的複雜度較高，遠端技術法較 少被討論。多數的研究方法均集中於區域技術法，而此類方法又分成主動型及被動型兩種，其 中主動型檢測法又包括輸出功率變動法、主動頻率偏移法、滑動模式頻率偏移法、阻抗量測法 及電壓或電流擾動法等，主動型的無法檢知之區域較小，但由於必須控制分散式電源的頻率、
發電量或注入擾動源，執行時較為複雜，通常使用於換流器併聯型之分散式電源，且其檢測功 能亦和換流器合併設計。
利用保護電驛來做孤島運轉檢知者則是屬於被動型，常被使用者包括相位偏移法、電壓變 動法、頻率變動法、實功變動法、虛功變動法及電壓諧波檢測法。由於系統允許電壓及頻率在 一定範圍內變動，所以用單一參數指標的方法均存在不小的無法檢知區域，或易受貞載變動、
電力變壓器激磁及非線性負載而產生誤判。要增加有效的檢知效能，結合電壓、相位、頻率、
波形失真等多項參敷指標研究，以經驗法則為基礎的智慧型電驛是可行的方法[16-26]。
2. 建構「含分散型電源輻射式配電系統」之故障分析模擬平台
圖 10 所示此為一個含分散型電源輻射式配電系統，也是用來作為故障分析模擬的 Matlab 平台，
圖中藍色方塊是感應發電機、渦輪機和功因改善電容組，紅色方塊則是模擬故障點，左下角淡 黃色方塊是過電流電驛，其輸出接到斷路器的訊號端，當電流超過設定時，過電流電驛送出一 個訊號致能斷路器，使之跳脫。
圖 11 所示，為未接上過電流電驛，而發生三相短路故障波形，圖 12 則為接上過電流電 驛，故障發生後電驛迅速跳脫，電流變為零。
圖 10 含分散型電源輻射式配電系統
圖 11 未接上過電流電驛，故障發生時電流波形
圖 12 接上過電流電驛，故障發生時電流波形 3. 建立相關電驛技術之演算法
(a). 過電流電驛模型建構
利用比流器取出二次側電流給電驛使用，二次側電流經由傅立葉轉換取出基本波電流之實 部、虛部，再計算有效值 Irms，將 Irms 與始動電流 Tap 做比較，若比較後 Irms 小於 Tap 則程 式跳回原點且計數器重置，而當 Irms 大於 Tap 則計數器計數，並利用 ANSI/IEC 過電流反時特 性曲線計算出跳脫的時間 ttrip，當 Irms大於 Tap 且計數器值 tcount大於跳脫時間 ttrip即送出跳脫訊 號。圖 13 是以 Matlab 完成之過電流電驛。
圖 13 過電流電驛演算法方塊圖
(b).欠電壓與過電壓電驛模型建構
此電驛之演算法與過電流電驛相同，只不
過用的是電壓的信號且多一個低壓的判斷，圖 14 是以 Matlab 完成之欠電壓與過電壓電驛。
圖 14 過/欠電壓電驛演算法方塊圖 (c).頻率電驛模型建構
利用 Phadke 提出以追蹤系統正序電壓相角來估測系統頻率的方法，是先利用三相電壓取得 正序電壓成份，再利用正序電壓相角之變率來求得頻率的變動Δfo，圖 15 所示為頻率演算法方 塊圖。
圖 15 頻率電驛演算法方塊圖 (d).逆電力電驛模型建構
利用比壓器取進電壓訊號，和比流器取進電流訓號，經由傅立葉轉換計算得基本波電壓有 效值、電流有效值、電壓相角及電流相角，再利用P=VIcosθ 公式計算出實功率，若 P>0 表示 無逆送電力則在內部作迴圈持續運算，若 P<0 則表示有逆送電力。圖 16 為逆電力電驛演算法，
輸入分別為三相電壓和三相電流，輸出為一跳脫訊號。
圖 16 逆電力電驛演算法
4. 相關電驛矽智產建構
保護電驛之系統晶片架構，如圖 17 所示，主要包含三大部份︰(1)數位信號處理模組(Digital Signal Processor, DSP)，(2)類比數位轉換器(Analog to Digital Converter, ADC)與週邊介面控制 (Peripheral Controller) IP 及(3)保護群組(Protection Group)。為集合計算、控制與保護於單一顆 FPGA 晶片的多功能電驛系統晶片。
圖 17 保護電驛之系統晶片
使用 Verilog 硬體描述語言建構各型電驛
IP 並整合為一個保護群組。電驛 IP 使用 ModelSim 軟體作功能與時序模擬，且要求行為模擬 (Behavioral Simulation)與後端模擬(Post Simulation)之結果一致，以符合工業界的標準並確保電 驛演算法的正確性信號，已完成之相關電驛矽智產，包括過電流、過/欠電壓、過/欠頻率、頻率 變化率(ROCOF)、相位跳躍(VSR)、逆電力、複合電壓變化率、功因變動及孤島偵測，圖 18 為 頻率變化率電驛 IP 之模擬圖。
(a)
(b)
(c)
(d)
圖 18 頻率變化率電驛 IP 模擬圖(a)Behavioral 模擬(b) Post-Translate 模擬(c)Post-Map 模擬 (d)Post-Place and Route 模擬
六 六六
六、、、計劃、計劃計劃成果計劃成果成果自評成果自評自評自評
本年度已完成之研究結果，包括文獻蒐集與整理、「含分散型電源輻射式配電系統」之故障 分析模擬平台建構、「分散型電源供電系統」保護電驛之規劃、相關電驛演算法及虛擬電驛建立、
孤島偵測技術之建立及相關電驛矽智產建構，已超越原先訂定之進度。而後續計畫將完成虛擬 電驛之各項演算法載入開發系統之硬體模組以製成實際電驛，並測試電驛性能，建立電驛原型 機之模型及其保護參數協調。
七 七
七七、、、、參考文獻參考文獻參考文獻 參考文獻
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