電網穩定度監測系統 -
        台電電網即時狀態監測系統建立與網際網路應用之介紹
   緒論
       研究背景
       相量量測之電力系統應用
       台電系統結構與特性
       監測點之選擇考量
       監測系統功能應用之考量
       同步量測通信網路之考慮
   系統架構
       系統組成
       PMU監測信號
   資料庫之相量數據表
   中央監控站相角監測之應用
       兩站相角監視
       多站相角監視
       多站低頻振盪監視
   網頁程式應用
       瀏覽即時監視 ( 觀察即時電氣量 )
       瀏覽歷史趨勢 ( 事後分析歷史相量數據 )
       瀏覽故障文件 ( 事後分析動態錄波數據 )
       系統管理 ( 設定網站系統的運行參數及相關管理工具 )
       系統條件 ( 說明 ADX PowerWeb 網站設置條件 )
       動態事故觸發警示
   結論
 
 緒論
研究背景

台電公司的電力系統於1999年發生729停電事故,美國、加拿大東部地區於2003年8月發生 大規模停電,國內、外對於加強大停電事故之預防措施進行廣泛的討論,其中相量量測技術應用於電力系統之 狀態監測乃為其中重要項目之一。使用相量量測(Phasor Measurement)技術監視系統狀態(含被監視母線、 線路之電壓、電流大小與相角),係近年先進國家積極研究之方向,可提供調度人員EMS所不及之相關系統 即時運轉資訊,作為調度、控制之參考,有助於電力系統之安全運轉及供電可靠度的提昇。

近年來,國外電力公司正逐漸面臨電業更困難且複雜的經營環境,特別是在美國的電力公司。 因此,兩項重大課題應運而生:其一為提昇電力系統之輸送能力之研發,期待將現有的輸電線運轉至接近其最大之 輸送容量;另一則增加對系統網路更精確監控之需求,以掌握對系統更具彈性靈活之運轉調度。

有關國內相量量測技術之應用,早期囿於通信速率及網路技術之瓶頸,僅止於實驗室之研究, 並未真正使用於台電中央調度監控系統之監控。台電綜合研究所於90年實際建置完成「台電電網即時狀態監測系統」 ,分別監測核二廠、龍潭變電所、中寮變電所、龍崎變電所、核三廠等五處之即時系統相量狀態, 中央監控站分別置於調度處中央調度室及台電綜合研究所樹林所區電力研究室。為使即時狀態監測系統更臻於完整, 有必要將其加以擴充,再選定具代表性之變電所增設監測站,以提供更多直接量測的系統資訊, 使調度人員更能掌握系統運轉的狀況。

相量量測技術基本的理論基礎早在十幾年前已為之熱絡,當時受限於硬體及成本的考量, 僅局部應用在即時控制、保護及穩定度預測等方面。由於近年來微處理機及通信技術之發展迅速, 成本相對下降促使對整體系統之監控與保護為之可行。

相量量測技術已發展應用在世界各國,包括美國電力公司(AEP-American Electric Power Service Corporation),紐約電力局(NYPA-New York Power Authority ), 波利維爾電力局(BPA-Bonneville Power Authority )與日本東京電力公司 (TEPCO-Tokyo Electric Power Company)等。其主要應用領域包括:AEP公司之系統內部與外在互連 系統異常現象的監測,保護與控制功能。為監視系統動態響應而發展出電驛示波器,相量監測器, 自動發電控制資料收集器與狀態估測器等監錄設備。

紐約電力局主要以評估動態穩定度為首要目的,並進一步應用於無效電力供應規劃, 電能管理系統分析,偶發事故分析與系統復電檢討上。波利維爾電力局亦以系統動態特性之監測為主, 尤其是區域間阻尼欠佳下之振盪現象。日本東京電力公司則發展以相量量測為基礎之失步預測保護系統 (Predictive Out-of-step Protection System)。ABB公司發展之保護電驛已具有相量量測裝置之功能, 並有實際應用在系統變電所之實績。

相量量測之電力系統應用

相量量測之主要目的在量測電力系統之電壓與電流相量,此量測結果以很快的速率送回 控制中心的電腦,使電力系統可做到即時自動監視與控制之用。目前之系統均以狀態估測方式得到系統完整狀態, 而狀態估測法演算一次的時間須數分鐘之久,所處理之系統狀態資料並不含電壓相角。

此技術有下述幾種缺點,而無法測得系統的動態行為:
  • 整個系統之掃描時間達數秒鐘,因此量測值不能做到真正的同樣時刻量測。
  • 因量測值與狀態變數為非線性關係,因此常使用疊代方式處理,如牛頓法,而疊代所需時間常較系統所容許之判定穩定度邊限或避免電壓崩潰所需控制信號之時間大得多。
  • 即時相量量測可避免上述缺點,因其可做到:
  • 獲得真正同一時刻之電力系統狀態。
  • 量測系統的響應時間可達基頻週期的幾分之一,不同的暫態現象信號波形能被抓取,便於採取各種即時預防措施。
  • 除可改善上述狀態估測之缺點外,尚可提供下述之效益:
  • 線上即時監測系統提供調度員參考,確保系統穩定度及供電品質。
  • 增加目前電力系統中,系統監測與控制的可靠度與可信賴度。
  • 提供系統穩定度的改善對策。
  • 此外,利用所得之量測值亦可用於控制發電、輸電上許多參數例如:
  • 激磁系統:以電力系統的電壓相量作為發電機激磁控制用。
  • 靜態虛功控制:系統統中不同點的電壓相量或虛功率,可用於投入,切開或控制靜態虛功產生器,此可協助最佳運用系統己裝設的電容器。
  • 電力潮流控制:控制閘流體(thyristor)的激發角度以控制得到所需的電力潮流。
  • 動態煞車器:在系統故障時,控制電阻器組的投入數量及投入時間,以改善動態穩定度。
  • 以上項目均為利用控制達到安全運轉之目的,如增加輸電線的輸電餘裕, 減低系統頻率變化及網路中各母線的電壓變化等。使用控制器之目的為改善系統控制的特性, 包括被控制的發電機及其他可控裝置。因此,控制器的設計需基於當時系統的特定模型狀態。 若控制器的設計完全假設系統係線性的動態系統,則非良好的控制。甚或電力系統的運轉狀態明顯的與所執行 的線性化運轉狀態不同時,反而可能造成系統之不穩定。相量量測則提供唯一的機會,以狀態相量反饋來改善 控制系統的特性。此反饋量洽可由位於系統中監視點之相量量測單元獲得。

    台電系統結構與特性

    台灣地形狹長,負載中心由北至南散佈,大型發電機組又集中南北部區域, 台電系統自然形成由南至北長條型電力網路結構,南北輸電主要幹線延伸達三百多公里遠。

    長久以來,台電系統存在南北電力供需失調問題,夏季尖峰時段, 大量電力經三路超高壓幹線由南往北輸送。系統之特性,本質上存在有南北系統電壓相角差距大、 動態穩定度及電壓穩定度等問題。歷年來,台電發生數次低頻震盪現象及729全黑停電事故均與系統之結構 與特性有關。基於台電系統之特殊結構特性,加強系統之監視功能,使系統能更安全可靠運轉, 乃為本相量量測監測系統規劃之主要目的。由中央監控站即時顯示監視遠端母線之電壓相角變化則為 本系統之主要功能之一。

    監測點之選擇考量

    為便於解析台電系統之動態特性,先前之研究曾以集群分析理論(Clustering Analysis) 分析台電系統五同步群,用以簡化系統,並可近似反映台電系統之動態行為,同時選擇出相量量測系統之裝設場址, 以便於系統動態特性之分析。

    本系統除參考其研究結果外,並考慮監測系統之規模(監測站數量), 調查監測場址之重要性及裝設可行性(包括硬體設備之配置空間及通信網路之可行性), 以及地理結構的等距分佈因數等。90年選定核二廠、龍潭北變電所、中寮南變電所、龍崎南變電所、以及核三廠等 5個監測點,並於總處中央調度室及樹林綜合研究所內分別設立中央監控站。 今(92)年再選定位於超高壓輸電幹線具代表性之中寮北、峨眉及嘉民變電所, 增設新監測站。同時,將原本放置於龍崎變電所之兩套獨立PMU監錄設備,一併經由通訊線路將監錄資料傳回 中央監控站,以便於遠端即時監測及研究分析之用。下圖所示為台電超高壓系統圖,顯示本監測系統於 地理結構等距分布因數之考慮。

    台電超高壓系統圖
    監測系統功能應用之考量

    基於系統應用之考量,本相量量測監測系統參考國外應用情形進行規劃, 監測資料之主要應用界定如下:

  • 即時系統狀態監視 - 同步量測系統多個監測站母線電壓及線路電流之相量,並傳回中央監控站,由中央監控站彈性設定並即時計算各站間信號之相角關係,即時顯示相角狀態,提供中央調度人員系統狀態之輔助資訊。
  • 動態行為監錄分析 - 除即時監測電力系統相量及相角差外,同時可即時監視系統低頻震盪現象並發出預警信號,記錄系統各監測站間之動態行為,提供系統動態特性、模型參數鑑別等資料之分析。
  • 系統事故紀錄分析 - 系統發生重大事故時,將造成系統大幅度擾動,包括電壓、電流、頻率等信號值之大小及變化率等,達到觸發之預設條件而將事故前後之信號波形加以記錄,作為事故原因之分析研判。
  • 系統穩態相量紀錄分析 - 長時間記錄系統穩態相量記錄,可提供母線電壓及電力潮流長期資訊,提供系統狀態之直接量測資訊,作為系統規劃、運轉參考。
  • 同步量測通信網路之考慮

    同步量測系統電壓、電流相量係相量量測之基礎。過去,對電力系統網路不同地理位置, 各母線電壓間相角差之測量是一件很困難的事情。主要關鍵點在如何於兩地之間同時取得精確同步時間的要求。 在60Hz系統頻率下,1毫秒的時間同步誤差就意味著21.6度的相角誤差。如果要獲得 1 度相角量之測精度, 則兩個監測點間的時間同步精度應低於46微秒。如前章所述,有兩種可行之方式可以實現:一為光纖網路通信 同步技術,另一則為採用先進之全球衛星定位系統(GPS)技術。

    本計劃之類比信號同步取樣,係利用全球衛星定位系統內的每秒脈衝 (Pulse Per Second, PPS)做為類比訊號取樣同步的基準,並使不同儀器的各筆資料取樣時間誤差落於 ±1 微秒以內。

    為達到由中央監控站即時觀測遠端多站之低頻振盪的頻譜變化,需對過去十秒內的功角 測量值進行頻譜顯示分析。中央監控站顯示幕每秒同步更新一次數據,而各監測站每秒定時向中央監控站傳輸 20組相角數據。因此,為保證各站相角數據和頻譜分析在中央監控站即時反映,通信速率及品質之要求極為關鍵。

    幸賴於台電公司在各大變電所及電廠間,光纖通信專線骨幹逐漸形成, 外加數位MODEM技術之成熟應用,使得在選擇監測點之通信考量上,較無後顧之憂。本系統中央監控站端和 監測點端均以光纖專線及數位通信方式進行資料之傳輸。線上能輕鬆應付56Kbit/s以下的數據傳輸要求。

     
     系統架構
    系統組成

    監測系統主要分成四部份:由遠端PMU監錄設備、中央監控站、SQL資料庫及WEB伺服器 等設備所組成,詳細介紹請參考系統簡介所述,系統架構如下圖所示。

    台電電網即時狀態監測系統架構

    十套遠端PMU監錄設備放置於選定之監測站變電所控制室內, 分別為核三廠、龍潭變電所、峨眉變電所、中寮變電所(2套)、嘉民變電所、龍崎變電所(3套)、及核二廠 等七個監測站。並於調度處與綜研所樹林所區設置中央監控站及SQL資料庫,可由此對各遠端PMU監錄設備 進行參數修改、資料傳送或即時監控等作業。各監測點資料經公司光纖通訊專線以並列方式分別傳送至 兩個中央監控站進行即時監測與資料處理。另於綜研所設置網頁伺服器進行監測資料之公司內網路服務。

    PMU監測信號

    PMU監錄設備放置於選定之監測站變電所控制室內,每台PMU監錄設備涵蓋八組三相饋線 的類比輸入通道。各PMU監錄設備由兩組四芯之通訊線引接至各控制室相關之通訊室,使中央監控站可透過公司 通訊光纖網路遙控遠端監錄儀器。

     
     資料庫之相量數據表

    對應每一條饋線監視點建立一個相量數據表。這個資料表存放著該監視點的每一個小時的 三相饋線的三相電壓相量、三相電流相量與頻率的數據資料。

    相量資料表名稱的組合規則為:'TP_PHA_' + 站碼 + 饋線號。例如:
    在站碼為A1的監測站中被監測的饋線號為2305,那麼相量數據表名稱就會是 TP_PHA_A1_2305

    相量數據表的結構如下:資料形式參照 SQL 資料庫定義。
    {
    Seq_No int not null,
    Timestamp timestamp null,
    GPS_Time char(8) null,
    GPS_Statuschar(1) null,
    Phasor_D01binary(28)null,
    Phasor_D02binary(28)null,
    Phasor_D03binary(28)null,
    ..... ..... .....,
    ..... ..... .....,
    ..... ..... .....,
    Phasor_D17binary(28)null,
    Phasor_D18binary(28)null,
    Phasor_D19binary(28)null
    }
    其中,各欄資料名稱及內容說明如下表所示:
    #欄位名稱 名稱說明 內容說明
    1Seq_No 流水號 利用一天的秒數0 - 86399當成流水號。
    2Timestamp 時間標簽 每次寫入資料時,自動更新時間標籤。
    3GPS_Time 衛星時間 相角資料的衛星時間。
    4GPS_Status衛星信號狀態 兩站的衛星信號接收狀態。
    5Phasor_D01相量數據 各秒第1組相量數據。
    6Phasor_D02相量數據 各秒第2組相量數據。
    7..... ..... .....
    8Phasor_D20相量數據 各秒第20組相量數據。
     
     中央監控站相角監測之應用
    兩站相角監視 低頻振盪現象之監視
  • 低頻振盪現象是指電力系統在正常運轉期間,功率、相角、電壓甚或頻率產生上下擺動的現象。 擺動過長會影響供電品質,而擺幅過大則更會影響系統的輸電能力,甚至會造成系統失步的危害。
  • 任何電力系統都有其特定的自然頻率,依循自然頻率的振盪模式組合是決定電力系統受到不同形式 干擾後的響應行為。影響自然頻率的因素主要包括發電機組的慣性常數、發電機組與系統間的阻抗和 發電機組的出力等幾種。
  • 根據電力系統兩端系統電壓的相角改變,將可清楚地觀察出系統的穩定性,及有無發生低頻振盪的現象。 如果發生低頻振盪的現象,還可從相角的資料中求出系統的阻尼係數。
  • 兩站相角在此處的定義為一組三相電力饋線的兩端,在同一時刻中它們正序電壓的相角差。 利用這個角度,可得知兩站電力潮流流向的大小與方向、並可偵測出低頻振盪的現象。
  • 相角監測之應用
  • 量測裝置PMU透過 GPS 衛星信號同步採樣後,各自將站內三相電壓的暫態原始波形資料代入相量運算, 求得它們的正相序相量。然後,再以等時距跳點方式採樣,將每秒20個的相量資料送到中央監控站, 再由中央監控站算出兩站間相角擺盪的情形。若發生相角擺盪的情形,中央監控站還可求出在 0.2Hz到2.5Hz間的低頻振盪的頻率及擺幅角度,並將這些資料存成文件,以供事後分析。
  • 兩站相角監視畫面
    一個兩站相角監視畫面(如下圖所示)所顯示的內容可分成六塊區域:
  • 兩站站名及饋線名稱
    兩站相角的監測地點及饋線的名稱
  • 相角擺盪曲線
    兩站相角在10秒間即時的擺盪曲線,及衛星時間
  • 振盪頻率及擺幅
    兩站相角曲線若被偵測出有落在0.2Hz-2.5Hz範圍內的擺盪現象,就會顯示出振盪頻率及擺幅角度。
  • 電力的穩態資料
    每秒顯示一次兩組三相饋線的正序電壓,正序電流,實功,虛功,視在功率,功率因數,系統頻率, 三相電壓的負序與零序不平衡因數,三相電流的負序與零序不平衡因數等十一組電力參數。
  • 六組功能鍵
    1. 站址選擇鍵
    2. 饋線選擇鍵
    3. 相角圖邊界設置鍵
    4. 振盪圖邊界設置鍵
    5. 相角資料保存設置鍵/相角資料保存鍵
    6. 相角啟動條件設置鍵/啟動錄波遙控鍵
  • 衛星信號及啟動狀態
    兩站工作站的衛星信號接收狀態及遠端站啟動狀態
  • 以上畫面每秒更新一次資料及曲線圖,但當某一站(或兩站)的GPS衛星信號接收不良 而造成兩站的絕對時間不同秒時,這時畫面就不會再更新,直到兩站的時間再同步。 在本系統內可同時打開一至數個兩站相角的監測窗口,也就是在一個中央監控站可同時監測數對兩站相角的振盪情形。

    兩站相角監視畫面
    多站相角監視
    表內資料每一秒更新一次。資料內容包含以下五項:
  • GPS時間(時:分:秒)。
  • 兩站的功角(每秒平均度數)。
  • 低頻振盪的頻率(0.2Hz - 2.5Hz)。
  • 低頻振盪的擺盪幅角(單位:度)。
  • 兩站的GPS 衛星信號接收狀態。
  • 多站相角監視畫面
    多站低頻振盪監視

    對於一條數百或上千公里長距離的輸電線,可透過所提供的"上下游多站相角監視"的功能, 隨時監視著各下游變電站與上游源頭變電站間相角擺盪現象。一個多站相角監視畫面最多可監視由一個主站與 六個下遊子站所組成的六組相角擺盪畫面,由監視畫面中可以觀測到上下游系統電壓的相角在各站間的逐次變化, 同時當其中任一端發生低頻振盪的現象時,該對應的畫面視窗也會立即顯示振盪的頻率與擺動的幅角。

    多站相角擺盪監視畫面
     
     網頁程式應用

    本文在電網穩定度監測系統網站上利用JSP、Servlet與Java Applet程式, 發展一段Web Server應用程式,讓使用者上網透過網頁登入電網穩定度監測系統網站, 本網站登入畫面如圖一所示,需輸入正確之使用者名稱與密碼始可登入。

    圖一 登入畫面

    使用者登入完成後,即進入電網穩定度監測系統網頁主畫面,如圖二所示, 透過網頁對電網穩定度監測系統內的相量資料庫資料,進行瀏覽即時電氣量 、長短期相量資料的歷史趨勢分析與故障文件的分析等。

    圖二 即時監視主畫面
    針對網頁程式應用簡要說明如下,

    瀏覽即時監視 ( 觀察即時電氣量 )
    即時監視主畫面如圖二所示,功能包含以下七項,
  • 單線電氣量
    監視各個現場三相饋線電氣量的動態變化
  • 群線電氣量
    同步監視不同地點的多組三相饋線電氣量的穩態趨勢的變化。
  • 線間電氣量
    同步監視不同地點的多組三相饋線電氣量之間的穩態趨勢的變化
  • 功角監視
    以指針的方式同步顯示多組不同下游地點對單一源頭的功角角度值
  • 功角擺盪
    以曲線圖的方式同步顯示多組不同下游地點對單一源頭的功角變化趨勢
  • 同步相量
    同步顯示兩組監測饋線的三相電壓或三相電流的大小及角度和兩組監測饋線間的相角差變化趨勢
  • 功率耗損
    同步顯示兩組監測饋線的三相電壓及三相電流的大小及角度和兩組監測饋線間的功率耗損數據
  • 單線電氣量 群線電氣量 線間電氣量
    功角監視 功角擺盪 同步相量
       
    功率耗損    

    功角監視及功角擺盪的示警功能
  • 有兩種警報音響:
    預警:warning.wav     警報:alarm.wav
  • 警報視窗的訊息總數最多保留 1000 筆。
  • [ >= 預警值 & < 警報值 ] 發出預警音響,[ >= 警報值 ] 發出警報音響。
  • 正常、預警、及警報狀態改變原則
    正常→預警 (警報) 立即進入預警(警報)狀態
    預警→警報 立即進入警報狀態
    警報→預警 進入預警狀態後保持一分鐘才被承認進入預警狀態
    預警→正常 進入正常狀態後保持一分鐘才被承認恢復正常狀態
    [ 註 ] : 一分鐘的穩定時間可由用戶自行設定修改
  • 瀏覽歷史趨勢 ( 事後分析歷史相量數據 )
    圖三 歷史趨勢主畫面
    功能包含以下七項,
  • 短 ( 長 ) 期功角趨勢
    瀏覽兩地功角長短期的變化趨勢
  • 短 ( 長 ) 期電力趨勢
    瀏覽各條線路的電氣量長短期的變化趨勢
  • 多站電力
    瀏覽多條線路的電氣量長短期的同步變化趨勢
  • 功率總和 / 線路損耗
    適於分析輸電線間的線路損耗
  • 多站功角 / 多站頻差
    瀏覽多條下游線路對單一源頭的功角與頻率差值
  • X-Y 關係圖
    適於分析兩種電氣量的同步對應關係
  • 低頻振盪分析
    計算出阻尼係數等參數
  • 短(長)期功角、電力趨勢 多站電力 功率總和 / 線路損耗
    多站功角 / 多站頻差 X-Y 關係圖 低頻振盪分析

    相量電力數據 ( 數十種電力分析公式 )
  • 電壓、電流的頻率
  • 單相電壓、電流(A,B,C三相)
  • 正序、負序、零序電壓與電流
  • 有效功率、無效功率、視在功率、功率因數
  • 負序電壓、電流不平衡因數 [相序、平均]
  • 零序電壓、電流不平衡因數
  • 視在阻抗、視在電阻、視在電抗
  • 負序不平衡因數公式

    瀏覽故障文件 ( 事後分析動態錄波數據 )
    瀏覽故障文件〔事故前後的原始波形〕,瀏覽步驟如下所示,
  • 搜尋條件選擇 : 選擇故障文件類別、站址、開始日期時間及結束日期時間
  • 按下文件名稱瀏覽原始波形
  • 搜尋條件選擇 搜尋結果 瀏覽原始波形

    系統管理 ( 設定網站系統的運行參數及相關管理工具 )
    圖四 系統管理主畫面
    管理者可進入此功能進行下列各項設定,
  • 站碼管理
  • 站碼排序
  • 建功角群組表
  • 功角警戒設定
  • 參數表一致化
  • 保留歷史表
  • 備份資料表 ( 包含參數表、索引表及相量表 )
  • 還原資料表 ( 包含參數表、索引表及相量表 )
  • 使用者管理
  • 網站程式更新
  • 系統條件 ( 說明 ADX PowerWeb 網站設置條件 )
    用戶端配件安裝及系統架構簡要說明
    圖五 系統條件
    動態事故觸發警示
    5秒掃描一次SQL資料庫內的事故索引資料表,遇到新觸發事故,就自動顯示在圖示位置,並發出警報音響。 點選要瀏覽的事故索引,按下瀏覽按鍵,即可瀏覽原始波形。
    圖六 動態事故觸發警示視窗
     
     結論

    全球電業已逐漸面臨更複雜的經營環境,電力輸配網路之擴增倍加困難, 系統之運轉調度則面臨捉襟見肘之窘境。因此,提昇電力系統之輸送能力之研發,期待將現有的輸電線運轉 至接近其最大之輸送容量;及增加對系統網路更精確監控之需求,以掌握對系統更具靈活彈性之運轉調度, 為較具體有效之因應方法。使用相量量測技術監視系統狀態,係近年先進國家積極研究之做法, 可提供調度人員EMS所不及之相關系統即時運轉資訊,作為調度、控制之參考,有助於電力系統安全運轉 及供電可靠度之提昇。

    台電公司電力系統於1999年發生729停電事故後,對於加強大停電事故之預防措已積極 檢討因應。美國、加拿大東部地區於2003年8月發生大規模停電,國內、外對於如何預防大停電事故之發生更是 被廣泛的討論,其中相量量測技術應用於電力系統之狀態監測乃為其中重要項目之一。電力系統相量量測系統 將可形成整體防衛系統之輔助系統,發揮即時監控系統相角變化之功能。

    延續台電綜合研究所於90年實際建置完成「台電電網即時狀態監測系統」, 分別監測核二廠、龍潭北變電所、中寮南變電所、龍崎南變電所、以及核三廠等五處即時系統相量狀態之基礎。 為使即時狀態監測系統更臻於完整,有必要將其加以擴充,因而今(92)年再選定位於超高壓輸電幹線具代表性之 中寮北、峨眉及嘉民變電所,增設新監測站。同時,將原本放置於龍崎變電所之兩套獨立PMU監錄設備, 一併經由通訊線路將監錄資料傳回中央監控站。並配合增設即時狀態監測站,加強監測系統之計算和顯示功能, 包括輸電線故障點之定位、系統振盪時之阻尼比、以及發電機跳脫時系統頻率的變化特性。

    本年度(93)「台電電網即時狀態監測系統」之擴充,考量重點包括新增監測點及加強系統功能, 經台電綜合研究所邀請調度處及供電處開會討論商定,並會同現場單位勘查裝設地點之可行性後,進行規劃建立。 系統架構、監測站地點、系統主要功能、通訊方式及監控畫面顯示等詳細需求規範,由台電綜合研究所進行研擬並經 參與研究人員討論後修訂。擴充系統之建立經規範研討、採購、安裝、測試、驗收,終於今年十月中旬正式與 現有系統完成整合之運作,成為一個新而整體的「台電電網即時狀態監測系統」。

    十套遠端PMU監錄設備放置於選定之監測站變電所控制室內,分別為核三廠、龍潭變電所、 峨眉變電所、中寮變電所(2套)、嘉民變電所、龍崎變電所(3套)、及核二廠等七個監測站。並於調度處與 綜研所樹林所區設置中央監控站及SQL資料庫,可由此對各遠端PMU監錄設備進行參數修改、資料傳送或 即時監控等作業。各監測點資料經公司光纖通訊專線以並列方式分別傳送至兩個中央監控站進行即時監測與 資料處理。另於綜研所設置網頁伺服器進行監測資料之公司內網路服務。

    本系統之主要功能包括:
  • 即時系統狀態監視 - 同步量測系統7個監測站母線電壓及線路電流之相量,並傳回中央監控站,由中央監控站彈性設定並即時計算各站間信號之相角關係,即時顯示相角狀態,提供中央調度人員系統狀態之輔助資訊。
  • 動態行為監錄分析 - 除即時監測電力系統相量及相角差外,同時可即時監視系統低頻震盪現象並發出預警信號,記錄系統各監測站間之動態行為,提供系統動態特性、模型參數鑑別等資料之分析。
  • 系統事故紀錄分析 - 系統發生重大事故時,將造成系統大幅度擾動,包括電壓、電流、頻率等信號值之大小及變化率等,達到觸發之預設條件而將事故前後之信號波形加以記錄,作為事故原因之分析研判。
  • 系統穩態相量紀錄分析 - 長時間記錄系統穩態相量記錄,可提供母線電壓及電力潮流長期資訊,提供系統狀態之直接量測資訊,作為系統規劃運轉參考。
  • 本系統可由中央監控站電腦直接從遠端PMU裝置讀取顯示各站的即時相量資料。 同時,亦提供使用者透過網際網路來查詢、顯示及分析。所有發展出來之瀏覽器監視及分析應用程式, 為未來監控及統計分析之一大利器。台電公司內任一授權單位之使用者均可同時透過企業網路, 同步進行監視及分析工作,也因此大大的提昇了本系統之使用效能。