配電系統中考慮分散式電源併聯的電壓控制策略 - 國立中山大學

國立中山大學電機工程學系

碩士論文

配電系統中考慮分散式電源併聯的電壓控制策略

Voltage Control Strategy in Electric Power Distribution Systems

Considering Distributed Generation Interconnection

研究生：崔文吉撰

指導教授：盧展南博士

中華民國九十六年七月

論文名稱（中）：配電系統中考慮分散式電源併聯的電壓控制策略

論文名稱（英）：Voltage Control Strategy in Electric Power Distribution

Systems Considering Distributed Generation

Interconnection

學號：N933010004

研究生姓名（中）：崔文吉

研究生姓名（英）：Wen-Chi Tsui

指導教授（中）：盧展南

指導教授（英）：Chan-Nan Lu

摘要（中）：增加配電系統中分散式電源的併聯容量時，視其輸出

大小與併聯位置和採用的電壓控制策略，會造成不等

程度之過電壓或低電壓的情況。本論文介紹典型的電

壓控制策略，並提出建議方案，以期增加分散式電源

的併聯容量。本研究運用機率負載潮流的方法，展現

各控制策略於分散式電源與負載變動之控制效能，而

該效能以電壓變動改善指標與超限風險評估的方法來

比較。

摘要（英）： With increasing level of distributed generation（DG）on

radial feeders in electric distribution systems, it could

cause over-voltages as well as under-voltages depending

on several factors including DG capacity, locations, and

the strategy of voltage regulation. This thesis describes

the typical and proposed voltage control strategies that

could allow the increase of DG interconnection capacity.

By using probabilistic load flow technique, voltage

regulation performance for cases with different levels of

DG outputs, demands and voltage control strategies are

presented. They are compared by using a voltage profile

improvement index and a risk assessment technique.

致謝致謝致謝致謝

感謝指導教授盧展南老師，讓學生得以研習對問題的發掘，分析與解

決。感謝蘇俊連老師的提攜。台電公司高港超高壓變電所各長官與領班同

事及家中父母、妻小、舍弟，你們的幫助與配合使我得以完成學業。謝謝

電力系統實驗室純育學長、正杰學長、毓仁學長、道平、英傑、几文、冠

甫、見志與學弟們的幫助。

最後，感謝口試委員洪穎怡老師、劉志文老師、蔡孟伸老師與黃世杰

老師的指教。

崔文吉敬上

中華民國九十六年七月

I

摘要摘要摘要摘要

增加配電系統中分散式電源的併聯容量時，視其輸出大小與併聯位

置和採用的電壓控制策略，會造成不等程度之過電壓或低電壓的情況。

本論文介紹典型的電壓控制策略，並提出建議方案，以期增加分散式電

源的併聯容量。研究中運用機率負載潮流的方法，展現各控制策略於分

散式電源與負載變動之控制效能，而該效能以電壓變動改善指標與超限

風險評估的方法來比較。

關鍵字：分散式電源、電壓控制策略、線路電壓調整器、線路壓降補償、

機率負載潮流。

II

Abstract

With increasing level of distributed generation（DG）on radial feeders

in electric distribution systems, it could cause over-voltages as well as

under-voltages depending on several factors including DG capacity,

locations, and the strategy of voltage regulation. This thesis describes the

typical and proposed voltage control strategies that could allow the increase

of DG interconnection capacity. By using probabilistic load flow technique,

voltage regulation performance for cases with different levels of DG

outputs, demands and voltage control strategies are presented. They are

compared by using a voltage profile improvement index and a risk

assessment technique.

Key words : Distributed Generation（DG）, Voltage Control Strategy, Line

Voltage Regulator（VR）, Line Drop Compensation（LDC）,

Probabilistic Load Flow（PLF）.

III

目錄目錄目錄目錄

中文摘要.........................................................................................................I

英文摘要........................................................................................................II

目錄...............................................................................................................III

圖目錄............................................................................................................V

表目錄........................................................................................................VII

第一章緒論 ................................................................................................1

1-1 研究背景與動機.......................................................................1

1-2 相關研究回顧...........................................................................1

1-3 論文架構................................................................................3

第二章電壓控制∕虛功補償方法與電壓變動評估.................................5

2-1 電壓調整裝置概述......................................................................5

2-1-1 靜態電容器.....................................................................5

2-1-2 有載分接頭切換器...........................................................8

2-1-3 線路電壓調整器.............................................................12

2-2 饋線電壓控制方法與流程.........................................................17

2-2-1 靜態電容器的裝設位置及控制方法................................17

2-2-2 有載分接頭切換器的控制方法........................................21

2-3 機率負載潮流的應用.................................................................29

2-3-1 系統變動因子....................................................................30

2-3-2 系統隨機模型....................................................................30

2-3-3 機率負載潮流的流程........................................................31

2-4 電壓控制策略的評估方法.........................................................33

第三章提高分散式電源併聯容量的控制策略比較....................................35

3-1 電壓控制策略與設備說明.........................................................35

IV

3-2 電壓控制策略比較......................................................................42

第四章模擬分析與討論................................................................................43

4-1 模擬系統簡介........................................................................43

4-2 結果分析討論........................................................................50

4-3 本章結論.....................................................................................64

第五章結論與未來研究方向.................................................................67

5-1 結論與建議..........................................................................67

5-2 未來研究方向..............................................................................68

參考文獻.......................................................................................................69

V

圖目錄圖目錄圖目錄圖目錄

圖2-1 靜態電容器等效圖..................................................................................5

圖2-2 有載分接頭切換器………………………………..................................8

圖2-3 切換開關與選擇開關………..................................................................9

圖2-4 降壓變壓器的繞組接線（VP→VS）.....................................................10

圖2-5 升壓變壓器的繞組接線（VP→VS）.....................................................10

圖2-6 線路電壓調整器....................................................................................12

圖2-7 線路電壓調整器內部構造與引出點....................................................13

圖2-8 線路電壓調整器之現場裝置………....................................................13

圖2-9 三具單相的線路電壓調整器連結運用（Δ接）................................14

圖2-10 表2–2中尺寸的代碼對照圖…............................................................14

圖2-11 固定式電容器組裝置容量與裝置地點................................................18

圖2-12 饋線負載全日乏值曲線與電容器組容量關係....................................19

圖2-13 固定式與可投切式電容器組裝置容量與地點....................................19

圖2-14 可投切式電容器組的控制....................................................................20

圖2-15 電壓準位法的控制迴路…....................................................................21

圖2-16 有載分接頭切換器調整前後對整體饋線電壓的提升效果................22

圖2-17 線路電壓調整器調整前後對饋線電壓的提升效果............................22

圖2-18 線路壓降補償的控制迴路....................................................................23

圖2-19 線路壓降補償的控制向量圖................................................................24

圖2-20 分接頭切換器的等效表示 ..................................................................27

圖2-21 配電饋線示意圖....................................................................................28

圖2-22 機率負載潮流之流程............................................................................32

圖3-1 第一種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-1）................35

圖3-2 第二種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-2）................35

圖3-3 第三種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-3）................36

圖3-4 第一種電壓控制策略（CS-1）之控制流程.........................................39

VI

圖3-5 第二種電壓控制策略（CS-2）之控制流程.........................................40

圖3-6 第三種電壓控制策略（CS-3）之控制流程.........................................41

圖4-1 模擬系統................................................................................................43

圖4-2 系統24小時的負載變動量....................................................................46

圖4-3 Case L1，CS-1~CS-3，B1沿線電壓展幅與VP值..................................51

圖4-4 Case L1，CS-1~CS-3，B1-N2的電壓累積密度函數.............................51

圖4-5 Case L1，CS-1~CS-3，B2-N19的電壓累積密度函數...........................52










圖4-15 Case P1，CS-1~CS-3，B1沿線電壓展幅與VP值..................................57

圖4-16 Case P1，CS-1~CS-3，B1-N2的電壓累積密度函數.............................57

圖4-17 Case P1，CS-1~CS-3，B2-N19的電壓累積密度函數...........................58










圖4-27 三種電壓控制策略在各案例下的最大併聯容量................................66

VII

表目錄表目錄表目錄表目錄

表2-1 有載分接頭切換器分接頭位置與電壓對照表....................................11

表2-2 60Hz，11/22 kV級適用之電壓調整器規格表.....................................15

表2-3 線路電壓調整器分接頭位置與電壓對照表........................................16

表2-4 系統變動因子與輸出型態....................................................................30

表2-5 變動因子隨機模型................................................................................31

表2-6 不同電壓值Vi對應VP值.......................................................................33

表3-1 三種電壓控制策略................................................................................36

表4-1 線路參數................................................................................................44

表4-2 分散式電源輸出模型............................................................................44

表4-3 B1至B3線負載的機率分佈模型（h19）.............................................45

表4-4 系統控制設備........................................................................................47

表4-5 系統控制設備之輸出模型....................................................................48

表4-6 比較案例................................................................................................49

表4-7 各比較案例之圖號................................................................................50

表4-8 B1線在各比較案例之VP值..................................................................64

表4-9 系統（B1至B3線）在各比較案例之VP值.............................................64

表4-10 各比較案例之電壓風險機率值............................................................65

1

第一章第一章第一章第一章緒緒緒緒論論論論

1-1 研究背景與動機研究背景與動機研究背景與動機研究背景與動機

配電系統在規劃上，依用戶地點、類型與需求，多採輻射狀

（Radial）的架構配置。自各配電級變電所（Secondary substation, S/S,

Primary Distribution substation, D/S）變壓器經饋線輸送電力至負載，

線路上設置有數種系統調整的設備，以因應系統及負載變動。系統運

轉人員可由饋線出口端（即各配電變電所的匯流排上）的量測設備

（PT、PD：比壓器，CT：比流器），經末端資訊設備（Remote Terminal

Unit, RTU）和監控與資料收集系統（Supervisory Control And Data

Acquisition, SCADA）的通信架構來獲得即時的電力量（V、F、P、

Q …），再依運轉經驗，在不同時段針對系統配置的補償調整裝置，

採取適當的控制操作。

以再生能源為主的分散式電源，依 IEEE 1547 的定義，其裝置與

併聯點皆位於負載用戶（或接近）的配電系統上，依其裝置輸出，直

接供應負載，對紓解輸電系統的壅塞情況、降低損失、改善系統中較

弱的區域，有正面的助益。然而，在分散式電源的輸出與系統條件各

自變動且相互影響的情況下，某些時候會發生系統運轉超出可容許的

品質範圍。在分散式電源的裝置成本降低，裝設數量與容量提升後，

上述情況會加劇嚴重。

基於此背景，以傳統電壓控制補償的方法，可能無法提供系統安

全可靠的運轉。本研究透過分析各種調整與補償裝置的運用原理，結

合可行的控制法則，來調整目前配電系統的電壓控制策略，以達到提

高分散式電源併聯容量的目標。

1-2 相關研究回顧相關研究回顧相關研究回顧相關研究回顧

近年來，各國對分散式電源併聯容量在配電系統上的限制，做了

2

諸多的探討[1],[2],[3]，電壓變動的控制是其中受矚目的課題之一。當

分散式電源與系統併聯後，會對系統造成影響與衝擊。其有正反兩面

的效果。文中並論及各電壓調整裝置（有載分接頭切換器, OLTC，靜

態電容器, SC）與其控制方法，保護電驛的規劃等，並針對這些影響

提出修正與建議。

文獻[4]探討分散式發電機加入配電系統後對饋線電壓分佈的衝

擊，在文中的模擬，作者應用線路壓降補償（Line Drop Compensation,

LDC）的概念，考慮線路電流與電壓，作為線路電壓調整器分接頭動

作調整的依據，並考慮電容器容量、地點配置、控制方式與線路電壓

調整器之間的相互影響。其中，電容器若裝置在調壓器的後方，會因

其補償方向而影響到調壓器的控制調整，並討論有關分散式電源自身

的輸出調整，裝置地點，輸出量與負載的匹配對系統電壓與線路損失

的影響。

文獻[5]以一種稱作”增強型變壓器自動並聯運轉”（Enhanced

Transformer Automatic Paralleling Package, Enhanced TAPP）的控制方

法，在分散式電源所併聯的饋線中，利用裝置在此饋線出口端的比流

器二次側電流值，作為饋線上分散式電源的發電量補償（Generation

Compensation, GC），以及讀取配電變壓器二次側比壓器與比流器量側

值，依經驗統計得各饋線間平日負載電流的比值，來推算出併聯變壓

器間的循環電流與網路負載電流兩值，再與目標功因值比較，輸出電

壓調整量（Voltage bias）來調整有載分接頭切換器之位置。

文獻[6]將配電系統中，主動管理因分散式電源併聯後，造成電壓

舉升的問題，其在風機併聯點增設量測裝置，透過末端資訊設備以微

波通信送回當地的電力量测值，再送入時段控制器（Segment

controller）與自動電壓調整裝置，比較設定目標值後，輸出升降信號

給有載分接頭切換器來操作分接頭。文中並以各節點的估算值與上下

目標值之間距，換算為分散式電源的容許併聯容量。

亦有以狀態評估（State Estimation, SE）來計算配電系統中，各

3

節點的電壓大小與角度[7]，與輸電系統不同的是，配電系統中欠缺完

整的監視控制與資訊收集系統之建置。因此，需要進行所謂”虛擬量

測”（Pseudo Measurement），以獲得系統中電壓大小與角度變化。但

是，為避免負載與分散式電源的不確定性，作者應用歷史統計資料，

建立負載模型，而針對分散式電源，則應用非連續步階通訊（Discrete

Step Communication, DSC），獲得分散式電源之輸出值，而其標準差

則相對於模擬分散式電源輸出的步階寬度（step width），以上述程序，

來保持對系統的可觀察度（observation-capability）。

在義大利所建立之中壓網路電訊控制系統（MV network

Tele-control System, MV-TS）[8]，可提高遠距控制能力，結合軟硬體

的功能，收集系統中各階層各項電力量的狀態（如中壓匯流排電壓，

高壓/中壓變壓器二次側電流與饋線出口端電流），以線路壓降補償的

概念來做為調整操作的依據。

針對系統負載與分散式電源輸出的變動，文獻[9]運用條件限制之

機率負載潮流（Constrained Probabilistic Load Flow, CPLF）來設定調

整設備輸出，強調當風機併聯在一個較弱的區域中，對提升併聯容量

的研究。同樣是考慮系統變動的不確定性，文獻[14]與[17]也以機率

負載潮流來觀察系統整體的狀況，而其在電壓調整的控制方法，則以

計算出調整分接頭對電壓改變的敏感度因子，來作為調壓器的動作依

據。

在國內，文獻[10],[11],[12]模擬了分散式電源與現今系統併聯後

對電壓品質的影響，分析比較數種常使用的電壓調整方式，並提出配

電管理中心的建置架構。

1-3 論文架構論文架構論文架構論文架構

本論文從設備的控制原理、擬定電壓控制策略，運用的模擬與流

程，到結果分析比較，依序分為五章，其內容大綱分述如下。

4

第一章緒論中描述本論文之研究背景與動機，摘要敘述國內外相關

文獻，針對目前分散式電源與配電系統併聯的研究現況，系

統的衝擊影響與因應改進的發展加以說明。

第二章簡述目前在配電系統中使用的電壓調整與補償設備，其間的

控制方法與流程，並說明用以比較系統電壓變動所使用的指

標與評估方法。

第三章針對提高分散式電源併聯容量的電壓控制策略，擬定三種比

較的控制模型，說明其控制設備與流程。本研究運用機率負

載潮流的方法，考慮系統變動因子，本章說明並設定其隨機

模型與模擬流程。

第四章就第三章所提出比較的控制策略，進行模擬，針對分散式電

源的併聯輸出與系統負載組合之各案例（時段），以圖表說

明與比較模擬結果。

第五章提出本研究的結論與建議，與未來可再深入探討的方向。

5

第二章第二章第二章第二章電壓控制電壓控制電壓控制電壓控制∕∕∕∕虛功虛功虛功虛功補償方法與電壓變動評估補償方法與電壓變動評估補償方法與電壓變動評估補償方法與電壓變動評估

本章就配電系統中，電壓控制與補償設備的裝置原理、控制與調

整方法，逐一說明。而對電壓控制策略的測試模擬所需，說明運用機

率負載潮流的計算方法與流程，並對用以比較電壓控制策略的評估方

法加以說明。

2-1 電壓電壓電壓電壓調整裝置概述調整裝置概述調整裝置概述調整裝置概述

本節以台電的配電系統為例，對幾種電壓控制與虛功補償的裝

置，從裝置原理、補償調整到動作控制，加以說明。

2-1-1 靜靜靜靜態態態態電容器電容器電容器電容器（（（（Static Capacitor / Condenser ,,,,SC））））

靜態電容器因其裝置成本低，使用與維護簡單等，而廣泛運用於

電力輸、配電系統上，其可提供進相電力，補償線路的感抗與電感性

負載。

圖 2-1 靜態電容器等效圖

以下為靜態電容器組的使用目的：

（1）電壓的提升

6

在饋線中加入電容器組補償後，饋線電壓因乏值補償而獲得之線

路電壓提升，可以下式加以估算。

（2-1）

其中，

VL（%）：饋線電壓上升率，

Q：裝置電容量（kVAR），

L：線路長度（kM），

x：線路的單位電抗（Ω/kM），

V：線間電壓（kV），

而對主變壓器電壓的提升作用，可以下列表示：

（2-2）

其中，

VT（%）：主變壓器電壓升高率，


ST：主變壓器容量（kVA），

xT：主變壓器的百分阻抗值，

（2）增加供電能力

所增加之線路供電能力可以下式表示：

（2-3）

其中，

∆SL：線路提升之供電量（kVA），

210(%)

V

LxQVL

⋅

⋅⋅=

T

T

T xS

QV ⋅=(%)

θθ cossin ⋅+⋅

⋅=∆

rx

QxSL

7

x：線路的單位電抗（Ω/kM），

r：線路的單位電阻（Ω/kM），


θ ：改善前功因角，

而所增加主變壓器供電能力可以下式表示：

（2-4）

其中，

∆ST：主變壓器提升之供電量（kVA），

SL：主變壓器負載（kVA），


θ ：改善前功因角，

（3）功因調整改善電壓品質

用戶（尤其是工業用戶）基於自身用電品質與電力公司的法規要

求等理由，常裝置電容器組（SC, SVC），搭配自動功因調整器（Auto

Power Factor Regulator / Controller，APFR / APFC），依設定的目標功

因範圍，投切電容器組，來達到功因調整、提升/穩定電壓或濾除諧

波的目的。

θsin222⋅⋅⋅−+−=∆ QSSQSS LLLT

8

2-1-2 有載分接頭切換器有載分接頭切換器有載分接頭切換器有載分接頭切換器（（（（On Load Tap Changer, OLTC））））

圖 2-2 有載分接頭切換器（台電，MR製M 型）

有載分接頭切換器的基本原理，就是在變壓器繞組（可裝置在一

次側或二次側，依其絕緣要求與切換電流值的考量而選擇）中引出若

干分接頭後，相較於無載分接頭切換器（為系統標稱電壓設定用），

其可在不中斷流過其上之負載電流的情況下，由某一位置的分接頭，

經連接電阻的接觸子，作向上或向下的步階調整，到下（上）一個分

接頭，來改變對一次側（或二次側）的匝比，此即改變兩側的電壓比，

以實現調整電壓的目的。

在實際的裝置上（圖 2-2），有載分接頭切換器包含在一獨立油槽

9

中（或置於 SF6氣室），置入變壓器本體。各分接頭經引接線與變壓

器繞組連接。主要組成為：切換開關（Diverter Switch）、選擇開關

（Selecting Switch）（圖 2-3）與操作機構。圖 2-4 與 2-5 所示為經切

換開關改變變壓器繞組極性後，透過操作選擇開關來改變分接頭的位

置，即可作步階式的升降壓調整動作。

圖 2-3 切換開關與選擇開關

10

圖 2-4 降壓變壓器的繞組接線（VP→VS）

圖 2-5 升壓變壓器的繞組接線（VP→VS）

台電目前連接配電系統的配電級變壓器採三相共槽，一次側 161

kV受電，二次側雙繞組，可個別經電壓切換開關設置 22 kV或 11 kV

（無電時操作），各 30 MVA供電。高壓側並設置無電壓分接頭切換

開關（No Load Tap Changer, NLTC），以利調整供電電壓時使用。有

載分接頭切換器，亦可稱作 ULTC（Under Load Tap Changer）。

下表為有載分接頭切換器其分接頭位置與調整電壓對照。

SVPV

SVPV

11

表 2-1 有載分接頭切換器分接頭位置與電壓對照表

分接頭位置 R8 R7 R6 R5 R4

代號 1 2 3 4 5

電壓位準

(p.u.) 1.1004 1.0879 1.0753 1.0628 1.0502

分接頭位置 R3 R2 R1 N L1

代號 6 7 8 9 10

電壓位準

(p.u.) 1.0377 1.0251 1.0126 1 0.9875

分接頭位置 L2 L3 L4 L5 L6

代號 11 12 13 14 15

電壓位準

(p.u.) 0.9749 0.9623 0.9498 0.9372 0.9247

分接頭位置 L7 L8 ／／／

代號 16 17 ／／／

電壓位準

(p.u.) 0.9121 0.8996 ／／／

12

2-1-3 線路電壓調整器線路電壓調整器線路電壓調整器線路電壓調整器（（（（Line Voltage Regulator, VR））））

該裝置與操作基本上與有載分接頭切換器相同，其製造（以台電

使用者為例）多採單相自耦變壓器（Auto transformer）的設計。使其

可裝置於分歧線上，進行單相調整，或在主幹線上，以三具作三相連

接，可因應用戶散佈（山區）之長距線路所造成過大壓降的不利條件。

下圖表依序為其設備外觀（圖 2-6）、設備內部結構（圖 2-7）、現場實

例裝置（圖 2-8）、三相接線（圖 2-9）、市售之設備規格（圖 2-10 與

表 2-2）以及分接頭位置與調整電壓對照表（表 2-3）。

圖 2-6 線路電壓調整器[21]

13

圖 2-7 單具線路電壓調整器內部構造與引出點[21]

圖 2-8 線路電壓調整器之現場裝置（台電）

14

圖 2-9 三具單相的線路電壓調整器連結運用（Δ接）[21]

圖 2-10 表 2-2 中尺寸的代碼對應圖[21]

15

表 2-2 60Hz，11/22 kV 級適用之電壓調整器規格表[21]

Dimensions（inch） Voltage

(kV)

Load

Current

(A)

kVA 參看圖2-10 A B C D E

Oil

（Gal）

Total

Weight

（lbs）

50 38 1 71 64 24 34 20 50 1030

75 57 1 75 68 30 39 20 55 1185

100 76 1 75 68 31 41 20 56 1265

150 114 1 75 68 35 49 22 71 1585

219 167 2 78 72 36 49 22 81 1975

328 250 2 84 78 44 56 25 100 2530

438 333 3 97 91 38 61 26 153 3525

548 416 3 102 96 44 61 27 210 4485

656 500 3 100 93 40 67 30 224 4934

875 667 3 100 97 48 68 31 247 5995

11kV

1093 833 3 123 119 63 73 35 448 10620

50 69 1 75 68 31 41 22 65 1538

100 138 1 79 72 34 47 22 74 1930

150 207 1 81 74 40 54 25 104 2550

200 276 2 80 74 45 51 25 106 2750

300 414 3 94 87 53 62 28 177 5790

362 500 3 103 97 57 70 33 287 6080

400 552 Dimension available at time of quotation / order


22kV


16

表 2-3 線路電壓調整器分接頭位置與電壓對照表[21]

分接頭位置代號電壓位準 (p.u.)

R16 1 1.1

R15 2 1.09375

R14 3 1.0875

R13 4 1.08125

R12 5 1.075

R11 6 1.06875

R10 7 1.0625

R9 8 1.05625

R8 9 1.05

R7 10 1.04375

R6 11 1.0375

R5 12 1.03125

R4 13 1.025

R3 14 1.01875

R2 15 1.0125

R1 16 1.00625

N 17 1

L1 18 0.99375

L2 19 0.9875

L3 20 0.98125

L4 21 0.975

L5 22 0.96875

L6 23 0.9625

L7 24 0.95625

L8 25 0.95

17

L9 26 0.94375

L10 27 0.9375

L11 28 0.93125

L12 29 0.925

L13 30 0.91875

L14 31 0.9125

L15 32 0.90625

L16 33 0.9

2-2 饋線電壓控制方法與流程饋線電壓控制方法與流程饋線電壓控制方法與流程饋線電壓控制方法與流程

以下就各控制設備與其控制方法，以及程式中模擬控制的計算流

程，加以說明。

2-2-1 靜態電容器靜態電容器靜態電容器靜態電容器的的的的裝設位置及裝設位置及裝設位置及裝設位置及控制方法控制方法控制方法控制方法[19][20]

工程規劃人員對電容器的設置會依饋線負載分佈，負載的變動範

圍，以及負載功因等考量，來決定裝置地點、設計容量與控制的方法，

以下針對台電目前設計饋線電容器的作法分別說明。

固定固定固定固定（（（（容量容量容量容量))))式電容器組式電容器組式電容器組式電容器組

依據饋線上負載乏值的變動量來設計固定式電容組。其裝置容量

與地點配置說明如下：

（1）電容器組容量約略等於線路平均乏值的2/3。

（2）裝置地點之平均負載乏值為電容器組容量的1/2（圖2-11)。

18

圖2-11 固定式電容器組裝置容量與裝置地點[19]

上圖中：

kVARL：饋線總乏值。

kVARC：固定式電容器組容量。

kVARX：固定式電容器組裝設地點之負載乏值。

可投切可投切可投切可投切式電容器組式電容器組式電容器組式電容器組

對於負載變動較大的饋線，可採取固定式電容器組搭配可投切式

電容器的設計，其容量與裝置地點說明如下：

（1）固定電容器組容量約略等於線路輕載的乏值。

（2）可投切電容器組容量約略等於線路重載乏值減去固定式電

容器容量值。

（3）固定電容器組裝置地點之平均負載乏值為該電容器組的1/2。

（4）可投切電容器組裝置地點之平均負載乏值減去固定式電容器組

之淨值應為可投切電容器組容量的1/2。

依上述說明，下頁兩圖示為配合負載變動搭配裝設固定式與可投

切式電容器組。

21

32

19

圖2-12 饋線負載全日乏值曲線與電容器組容量關係[19]

圖2-13 固定式與可投切式電容器組裝置容量與地點[19]

XFXS Feeder

kVARF

kVARL

kVARS

20

圖2-13中電容器容量與裝設地點有以下關係式：

kVARXF = ½kVARF （2-5）

kVARXS - kVARF = ½kVARS （2-6）

其中：

kVARXF：固定式電容器組裝設位置之負載乏值。

kVARF：固定式電容器組容量。

kVARS：可切式電容器組容量。

kVARXS：可投切式電容器組裝設位置之負載乏值。

kVARL：饋線負載總乏值。

圖2-14為可投切式電容器組的控制方法，由量取裝置點電壓值回

授至可程式控制器中，與預設的目標值比較，在超出設定的不感帶值

(Dead band)經延時設定(Time delay)後，輸出投切指令來調整並聯之電

容器組。

圖2-14 可投切式電容器組的控制

21

2-2-2 有載分接頭切換器有載分接頭切換器有載分接頭切換器有載分接頭切換器的控制方法的控制方法的控制方法的控制方法

電壓準位法電壓準位法電壓準位法電壓準位法（（（（Local Voltage Level, LVL））））[11]

如圖2-15表示，利用裝置在有載分接頭切換器或線路電壓調整器

之調整側比壓器（PT），讀取其二次側電壓值，再輸入至自動電壓調

整電驛（90電驛），與預先設定的時段目標值比較，比較差值若超出

（或不足）目標值加不感帶值（或減不感帶值）；經延時設定後，輸

出向下（或向上）的動作信號至有載分接頭切換器或線路電壓調整器

的操作機構，作分接頭的調整。

圖2-15 電壓準位法的控制迴路

有載分接頭切換器或線路電壓調整器以電壓準位法，從裝置點電

壓值與設定目標值比較後，調整分接頭的位置，使其下的沿線電壓獲

得調整。如圖2-16與圖2-17示。

VR /

OLTC

PT

90

Time relay

Operation

Mechnism

BUS

Time section

Voltage setting

Feeder

22

圖2-16 有載分接頭切換器調整前後對整體饋線電壓的提升效果

圖2-17 線路電壓調整器調整前後對饋線電壓的提升效果

VR Tap

adjustment

Voltage

Upper

limit

lower

limit

Distance of Feeder

Without VR

With VR

23

在傳統的配電線路上，以輻射狀的架構供電給用戶，饋線沿線的

電壓值會隨距離增加而衰落，由上兩圖可看出有載分接頭切換器與線

路電壓調整器因饋線壓降程度與裝設位置而有不同的調整效果，我們

可針對饋線上的壓降特性來選擇使用。

線路壓降補償線路壓降補償線路壓降補償線路壓降補償法法法法（（（（Line Drop Compensation, LDC））））[19][23]

饋線電壓的調整同時參考電壓與電流值，於饋線中設定一調整

點，考慮自調壓器裝置點至調整點的線路阻抗，推算該點電壓值，以

作為動作調整的依據。下圖示為線路壓降補償的控制法。

圖2-18 線路壓降補償的控制迴路[1][23]

在圖2-18中，R與X代表自調壓器至調整點間線段的阻抗值，在

控制迴路中，我們依據比壓器匝比與線路參數，來設定比壓器與比流

器二次側控制迴路中r與x值，在電壓調整電驛（Voltage Regulating

Relay, VRR）或自動電壓調整器（Automatic Voltage Regulator, AVR）

RVPTV

24

的端電壓即等比於調整點的電壓值。

（2-7）

其中，

VR：在VRR的端電壓值。

VPT：PT二次側的電壓值。

IL：線路電流值。

（2-7）式之相量關係圖如下：

圖2-19 線路壓降補償的控制向量圖

饋線電力饋線電力饋線電力饋線電力負載潮流求解負載潮流求解負載潮流求解負載潮流求解方法方法方法方法

上揭靜態電容器、線路電壓調整器與有載分接頭切換器的控制方

法中，我們需要取得裝置點的電壓與電流，來作為與目標值比較的依

據，或根據該點的電力量來求得調整點的估計電壓值。在模擬中，以

牛頓-拉福森（Newton-Raphson）法來求解裝置點上的電力值。

在含有N×N的Y-bus矩陣中，其中某一點i，其流入網路的淨有效

功率與淨虛功率，可表示如下：

（2-8）

（2-9）

θ

PTV

RV xIL ⋅rIL ⋅

LI

∑

∑

=

=

−+−=

−+=

N

n

ininniini

inin

N

n

niini

VVYQ

VVYP

1

1

)sin(

)cos(

δδθ

δδθ

)( jxrIVV LPTR +⋅−=

25

當上兩式的n=i時，且將各自的對應項從總合中分開來，我們得到：

（2-10）

（2-11）

而節點i的誤差功率可寫成：

calcischii PPP ,, −=∆ （2-12）

calcischii QQQ ,, −=∆ （2-13）

其中，

Pi,calc，Qi,calc：每次疊代計算之有效及無效功率值。

Pi,sch，Qi,sch ：注入節點i的預定有效及無效淨功率。

為方便說明起見，我們設定N=4，關於實功率我們可以得到：

最後三項同時乘以及除以各自的電壓值而不變其值，可得：

∑≠

=

−++−=

N

inn

inininniiiii YVVBVQ1

2)sin( δδθ

∑≠

=

−++=

N

inn

inininniiiii YVVGVP1

2)cos( δδθ

4

4

3

3

2

2

4

4

3

3

2

2

VV

PV

V

PV

V

PPPPP iiiiii

i ∆∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂=∆ δ

δδ

δδ

δ

4

4

4

4

3

3

3

3

2

2

2

2

4

4

3

3

2

2

V

V

V

PV

V

V

V

PV

V

V

V

PV

PPPP

iii

iiii

∆

∂

∂+

∆

∂

∂+

∆

∂

∂

+∆∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂=∆ δ

δδ

δδ

δ

26

而關於虛功率，我們亦可得一類似的誤差方程式：

系統中每一個非搖擺匯流排都有兩個像上兩式的方程式，故將所

有誤差方程式集中成向量矩陣型式：

（2-14）

負載潮流解以下列疊代流程求得：

（1）預估狀態變數)0(

iδ 及)0(

iV 的值。

（2）用預估值計算：

由（2-10）（2-11）式計算)0(

,calciP 及)0(

,calciQ 。

4

4

4

4

3

3

3

3

2

2

2

2

4

4

3

3

2

2

V

V

V

QV

V

V

V

QV

V

V

V

QV

QQQQ

iii

iiii

∆

∂

∂+

∆

∂

∂+

∆

∂

∂

+∆∂

∂+∆

∂

∂+∆

∂

∂=∆ δ

δδ

δδ

δ

∆

∆

∆

∆

=

∆

∆

∆

∆

×

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

∂

4

2

4

2

4

4

2

2

4

2

4

44

2

42

4

4

2

4

2221

4

24

2

22

4

2

2

2

4

44

2

42

4

4

2

4

1211

4

44

2

22

4

2

2

2

.

.

.

.

.

.

.

.

......

....

....

....

......

......

....

....

....

......

Q

Q

P

P

V

V

V

V

QV

QV

QQ

JJ

QV

V

QV

QQ

PV

V

PV

PP

JJ

V

PV

V

PV

PP

δ

δ

δδδδ

δδδ

δδδ

δδ

27

由（2-12）（2-13）式計算誤差)0(

iP∆ 及)0(

iQ∆ jacobian J的偏微

分導函數元素。

（3）由（2-14）式解出初始修正值)0(

iδ∆ 及)0()0(

ii VV∆ 。

（4）將解出修正值加到初始預估值以得到：

（2-15）

（2-16）

（5）用新的)1(

iδ 及)1(

iV 當第二次疊代的起始值並繼續進行疊代至設

定精度為止。

本文利用圖2-20的模型將分接頭每一次調整動作的影響包含在

電力潮流的計算中。

jIiI

iV itV

t:1

YjV

圖2-20 分接頭切換器的等效表示

上圖中導納Y是變壓器阻抗標么值的倒數，變壓器匝比為1: t，而

Ii、Ij、Vi、Vj分別表示進入變壓器兩側之端電壓與電流。

根據其匝比，我們知道：

ji tII −= （2-17）

)0()0()1(

iii δδδ ∆+=

)1()0(

)0(

)0()0()0()1(

i

i

iiii

V

VVVVV

∆+=∆+=

28

自上圖右側往變壓器看， jI 可表示成：

jiijj YVtYVYtVVI +−=−= )( （2-18）

將上式乘以 t− 且用 jtI− 代入 iI 可得：

jii tYVYVtI −=2

（2-19）

我們可以將上兩式重新安排成Y-bus矩陣型式：

−

−=

j

i

j

i

V

V

YtY

tYYt

I

I 2

（2-20）

運用上式關係，當有載分接頭切換器或線路電壓調整器的分接頭

位置更動後，依其匝比值，重新計算系統的匯流排導納矩陣，供電力

潮流計算用。

以線路壓降補償來作為分接頭的調整，我們需要以裝置點電壓電

流值，線路阻抗值，來推算調整點的電壓值，我們參考[15]中，以順

向更新（Forward Update）來計算饋線中我們要得到的調整點電壓。

圖2-21 配電饋線示意圖

i 1+i1−i

LiLi QP ,

11, ++ ii QPii QP ,11, −− ii QP nn QP ,

00 , QP

29

其中Zi = ri + jxi 代表節點i到節點i+1線段的線路阻抗值，根據上

圖，我們有以下功率潮流的方程式：

（2-21）

（2-22）

（2-23）

利用（2-23）式，在獲得Vi點上的電力值後，代入Vi至Vi+1點間

的線路參數，我們可向下游方向（Forward）求得Vi+1的電壓。所以，

我們只要知道裝置點至調整點間的線路阻抗，依線路電壓調整器或有

載分接頭切換器裝置點的電壓與電流值，就可以（2-23）式求取調整

點電壓。

與電壓準位法比較，線路壓降補償考慮到電壓與功率的變化，可

以有效偵知因分散式電源併聯後，造成饋線節點壓升或壓降的情況，

避免因控制裝置誤判而產生不正確的操作（或不動作）。

2-3 機機機機率率率率負載潮流的應用負載潮流的應用負載潮流的應用負載潮流的應用

機率負載潮流（Probabilistic Load Flow, PLF）為針對電力系統

中，其組成因子存在不確定性，我們依各因子的變動特性與變動範

圍，給予一個適當的分佈模型，在完成所有我們欲考慮因子其變動之

機率分佈模型後，每次取樣電力相關資料以上述電力潮流的計算方

法，我們可以得到系統一個整體的狀態變化範圍。此有別於以往只針

對系統在一固定狀態下的唯一輸出結果。

運用上述程序，可以描繪出我們想觀察評估的結果分佈；對於現

今數種相關的衡量指標，如系統穩定度或風險評估等，透過此一程

2

222222

1 )()(2i

iiiiiiiiii

V

QPxrQxPrVV

++++⋅−=

+

12

22

1 ++−

+−= Li

i

iiiii P

V

QPrPP

12

22

1 ++−

+−= Li

i

iiiii Q

V

QPxQQ

30

序，可以做出判斷與比較。以下介紹我們的系統中，各項變動因子，

與其隨機模型。

2-3-1 系統變動因子系統變動因子系統變動因子系統變動因子

饋線中，有線路參數、負載、分散式電源與控制設備等可能的變

動源。機率負載潮流把系統中每個變動的因子輸入計算，再輸出結

果。我們可以指定變動因子，藉輸出結果的分佈變化，可以判斷輸入

對輸出的影響。而變動因子又因系統結構，分為獨立變動與相依變動

兩種。前者為其輸入值不受系統其他因子的影響，而後者則依系統因

子間的影響而會改變其輸出值。

我們探討的主題為考慮分散式電源的併聯容量與電壓控制策略

的比較。因此，我們將設定的系統變動因子有負載與分散式電源的容

量以及因前兩者變動而改變控制設備調整的輸出值。

表2-4 系統變動因子與輸出型態

變動因子變動型態

負載獨立變動

分散式電源獨立變動

控制設備相依（控制）變動

2-3-2 系系系系統隨機模型統隨機模型統隨機模型統隨機模型

各因子無論其輸出型態為何，又分連續變動與非連續變動（離散）

兩種。連續變動，有如連續均勻分配（ Continuous uniform

distribution）、常態分配（Normal distribution）、嘉瑪分配（Gamma

distribution）、指數分配（Exponential distribution）等，我們可依據各

因子輸出的歷史統計值與變動特性來設定其在系統的隨機模型。

31

表2-5 變動因子隨機模型

變動因子隨機模型

負載常態連續分配

分散式電源常態連續分配

控制設備離散分配

2-3-3 機機機機率率率率負載潮流的流程負載潮流的流程負載潮流的流程負載潮流的流程

在決定輸入系統的變動因子，依其變動特性，指定其機率的分佈

模型後，即可以機率負載潮流的方法來計算輸出結果。

本論文的測試中，對控制策略模擬一天24小時的機率負載潮流，

每一個小時依其變動因子的機率模型，進行1000次的取樣計算，而控

制策略會就系統變動而作出控制動作，調整完成後，輸出並紀錄結

果，圖2-22為機率負載潮流的控制流程。

32

圖2-22 機率負載潮流之流程

33

2-4 電壓電壓電壓電壓控制策略控制策略控制策略控制策略的評估方法的評估方法的評估方法的評估方法

我們希望分散式電源與控制策略對配電饋線的電壓分佈有提升

的效果。而在追求電壓的改善時，我們須注意分散式電源的輸出變

動、饋線不同的負載量與各控制策略所造成不同程度的電壓變動，有

無超出電壓的品質範圍。基於這兩種考量，本文利用以下兩種評估方

法來比較電壓控制策略的成效。

電壓電壓電壓電壓變動變動變動變動改善指標改善指標改善指標改善指標[16]

電壓變動改善指標（Voltage Profile Improvement Index, VP），為

比較節點電壓相對於公稱值在系統限制的供電電壓範圍之偏離程

度，以下式表示。

)()(

)()(

maxmin

maxmin

nom

specspec

nom

i

specspec

i

iVVVV

VVVVVP

−⋅−

−⋅−= （2-24）

其中，

nomV ：公稱或中心電壓值（1 V p.u.）。

specVmax ，

specVmin ：指定供電之上下容許範圍值。

本文設定之spec

Vmax 與spec

Vmin 分別為1.05與0.95[26][27]，而不同的電

壓容許範圍對同一電壓值有不同的VP大小。

表2-6 不同電壓值Vi對應VP值

Vi 1.06 1.04 1.02 1 0.99 0.98 0.96 0.94 0.92

VP -0.44 0.36 0.84 1 0.96 0.84 0.36 -0.44 -1.56

34

由上表範例知，VP最大值為1，表示電壓Vi維持在我們希望的中

心值，而對於超出spec

Vmax 與spec

Vmin 的電壓值，我們會得到負數表示。饋

線中如有N個節點電壓值；則整體電壓變動程度可以下式加以評估：

∑=

⋅=

N

i

iVPN

VP1

1 （2-25）

我們將上式運用在PLF的計算，每個時段h的VP值將如下式：

∑∑=

⋅⋅

=

N

i

i

Sh

VPNS

VP11

1 （2-26）

其中，S=1000，代表PLF的取樣次數

超限超限超限超限風險風險風險風險機率機率機率機率評估評估評估評估

系統操作在分散式電源與負載變動的情況下，不同變動量的組

合，與採用不同的電壓控制策略，會有不同的電壓輸出結果，我們以

下式來評估某一系統狀況下，電壓會超出容許值的風險機率：

（2-27）

其中， h

riskVP− ：系統在h狀態（時段）下的電壓風險機率。

)95.0()05.1( <∪>h

i

h

i VVS ：任一節點電壓值超出1.05 V（p.u.）

及低於0.95 V（p.u.）的次數。 hS ：該系統的模擬樣本數。

我們以(2-26)式來比較各電壓控制策略與分散式電源對饋線

電壓變動的控制能力與提升效果，再以（2-27）式來評估各電壓控制

策略所能容許分散式電源的最大併聯容量。

h

h

i

h

ih

riskVS

VVSP

)95.0()05.1( <∪>=

−

35

第三章第三章第三章第三章提高分散式電提高分散式電提高分散式電提高分散式電源併聯容量的控制策略比較源併聯容量的控制策略比較源併聯容量的控制策略比較源併聯容量的控制策略比較

本章將介紹研究中所分析的三種電壓控制策略，說明其所採用的

控制調整設備、控制順序與控制方法。

3-1 電壓控制策略與設備電壓控制策略與設備電壓控制策略與設備電壓控制策略與設備說明說明說明說明

根據上章介紹的電壓控制設備及其控制方法，圖3-1至圖3-3分別

為本研究所分析之三種電壓控制策略中所牽涉到的線路及設備架構

與電壓調整點（控制點）。

圖3-1 第一種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-1）

圖3-2 第二種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-2）

36

圖3-3 第三種電壓控制策略之控制設備與電壓調整點（CS-3）

表3-1所列為三種電壓控制策略所使用之控制設備，控制優先順

序及控制方式，而圖3-4至圖3-6為三者控制策略之控制流程。

表3-1 三種電壓控制策略

控制策略 CS-1 CS-2 CS-3

控制順序 1 1 1

控制設備 SC SC SC

控制方法 LVL LVL LVL

控制順序 2 2 2

控制設備 OLTC OLTC VR

控制方法 LVL LDC LDC

控制順序／／ 3

控制設備／／ OLTC

控制方法／／ LVL

（1）CS-1控制策略：

37

如圖3-4示，從機率負載潮流完成系統取樣計算後，將結果

輸入本控制策略中第一個電壓調整裝置，讀取靜態電容器裝置

節點12（N12）之電壓值，視其有無超出設定的電壓容許範圍，

若結果為真（超出），則再核對電容器組的容量限制，如有餘裕

可供投切，則輸出調整指令，再將目前的電容補償乏值，送入

負載潮流的計算，以獲得調整動作後的電壓值。

在靜態電容器組完成電壓調整後，控制流程進行至有載分

接頭切換器，其讀取裝置點（N2）電壓值與設定範圍比較，須

調整者再核對目前分接頭位置是否已達調整極限，若是，則分

接頭維持不變，本次取樣即完成控制調整，回到機率負載潮流

的流程，進行下一次的取樣計算。若否，則調整分接頭位置，

再重建匯流排導納矩陣與計算負載潮流，以獲得調整後的電壓

新值。再次比較與調整。直到該控制點電壓值滿足設定範圍。

（2） CS-2控制策略：

如圖3-5示，從取樣的負載潮流之計算值，於本控制策略

中，靜態電容器組作為第一個電壓調整設備，其電壓控制範圍、

容量限制與控制流程同CS-1控制策略中的靜態電容器。

下一步到有載分接頭切換器的控制方塊中，應用線路壓降

補償法，以裝置點的電壓電流值與N2至N7線段之阻抗來推算調

整點（N7）的電壓值，若其超出設定範圍，且分接頭位置仍在

可操作的條件下，則進行調整。然後重建匯流排導納矩陣並計

算負載潮流，獲得調整後的電壓新值，再次與設定範圍比較，

直到滿足電壓條件，回到系統流程，儲存結果並進行下一次取

樣（或下一個時段）。

（3）CS-3控制策略：

如圖3-6所示，在本策略中，靜態電容器仍為第一順位的調

整裝置，其控制設備的輸出型式與控制方法同CS-1控制策略。

38

控制流程進行到第二個調整設備，以靜態電容器完成調整

後的計算結果，在節點5（N5）的線路電壓調整器獲得該點的

電壓電流值，以線路壓降補償法來推算其調整點N15的電壓

值，對於超出電壓設定範圍與當時分接頭的位置滿足可操作的

條件下，改變分接頭位置，重建匯流排導納矩陣與計算負載潮

流，得到調整後的新電壓值，再進行比較，直到電壓條件滿足，

將結果送到下一個調整裝置。

有載分接頭切換器作為本控制策略的第三個調整裝置，本

設備的輸出型式，控制方法與CS-1控制策略的有載分接頭切換

器相同，調整至電壓條件滿足，即完成本策略的取樣控制程序，

回到系統流程，儲存結果並進行下一次（或下一個時段）的取

樣模擬。

39

圖3-4 第一種電壓控制策略（CS-1）之控制流程

V∆

40

圖3-5 第二種電壓控制策略（CS-2）之控制流程

V∆

41

圖3-6 第三種電壓控制策略（CS-3）之控制流程

V∆

V∆

42

3-2 電壓電壓電壓電壓控制策略控制策略控制策略控制策略比較比較比較比較

根據上節與第二章內容，針對採用設備與控制方法，以下為簡要

的比較：

（1）靜態電容器在三種控制策略中均使用可投切式電容器組，依裝

置點電壓值作為控制依據，相較於固定式電容量補償，其在面

對分散式電源併聯輸出與負載變動的情況下，能動態調整乏值

補償，維持固定電壓。

（2）有載分接頭切換器或線路電壓調整器的分接頭調整有電壓準位

法與線路壓降補償法之兩種控制方法，當傳統饋線上只有單純

的用戶負載時，電壓準位法使用的控制元件簡單，只需電壓回

授供參考比較即可；但考慮分散式電源輸出與併聯位置變動的

情況下，其所造成饋線壓升或壓降的結果，恐無法只以裝置點

電壓的回授比較，使設備正確調整。

線路壓降補償法以饋線上電壓與電流回授，考慮線路至調整點

的阻抗值，推算出調整點上的電壓變化，只要設定的調整點離

分散式電源不遠，推算值能反映饋線上的電壓變化，就可使調

整設備正確動作。

（3）以有載分接頭切換器來調整分散式電源併聯後的電壓變動，其

動作輸出將引起在同一條匯流排上其他送電饋線之電壓變動，

而線路電壓調整器依分散式電源的併聯饋線裝設，其動作輸出

只針對該饋線的電壓變動而調整，不會影響到其他負載饋線的

正常運轉。

（4）比較表2-1與表2-3，線路電壓調整器的分接頭位置與每步階壓

差分別為：33 Taps / 0.00625 V，較有載分接切換器（17 Taps /

0.0125 V）能作更精確的調整。

43

第四章第四章第四章第四章模擬分析與比較模擬分析與比較模擬分析與比較模擬分析與比較

本論文以機率負載潮流的方式來測試第三章所擬定之控制策

略，比較其在分散式電源併聯後的饋線電壓控制。本章以圖表說明模

擬的測試系統，包含線路參數，負載與分散式電源的機率分佈模型，

與使用設備之控制輸出模型。

4-1 模擬系統簡介模擬系統簡介模擬系統簡介模擬系統簡介

圖4-1為模擬之系統，其相關說明如下：

（1）本模擬系統包含三條測試饋線：B1、B2、B3，系統線路參數如

表4-1與表4-3所示。

（2）有載分接頭切換器置於變壓器二次側的匯流排上（N2）。

（3）為補償系統變動，B1至B3線上皆設置有靜態電容器。

（4）分散式電源依其輸出時段，分別併聯於B1線的N7、N16。

（5）線路電壓調整器將於CS-3模擬時置於B1線的N5。

圖4-1 模擬系統

44

表4-1 線路參數

線路代號敷設電纜長度（km）

單位阻抗

（Ω/km）

負載點總數

（Node）

B1 XLPE

1000 MCM 14 0.007+j0.01 15

B2 XLPE

1000 MCM 15 0.007+j0.01 3

B3 XLPE

1000 MCM 10 0.007+j0.01 3

表4-2為分散式電源的輸出相關假設，其說明如下：

（1）其隨機模型以常態連續分佈取樣。

（2）分散式電源輸出參考[27]，其隨機模型之功因值輸出為：0.85滯

後與0.95領前兩種，各取500筆樣本值。

（3）分散式電源以定功率模型輸出。

表4-2 分散式電源輸出模型

分散式電源 DG-1 DG-1 DG-2 DG-2

μμμμ 4 7 10 15 P(MW)

σσσσ 0.18 0.22 0.24 0.3

μμμμ 1.3144 2.3 3.286 4.93 0.95Lead

σσσσ 0.08215 0.143 0.13 0.15

μμμμ 2.4788 4.338 6.197 9,29

Q

(MVAR)

0.85 Lag σσσσ 0.1549 0.174 0.24 0.26

併聯時段 / 併聯節點 h5 / N16 h20 / N16 h4 / N7 h18 / N7

饋線負載的分佈如表4-3所示，表列為B1至B3線於重載時段（h19）

各負載點之分佈平均值與標準差，隨機模型採連續常態分配。平均負

載功因為0.85滯後。而系統其他時段的負載變動，則以其佔重載量的

45

比例來設計。圖4-2所示為各饋線一天之中，每時段佔重載量的比例

變動曲線。

表4-3 B1至B3線負載的機率分佈模型（h19）

P(MW) Q(MVAR) 饋線

Feeder

節點

Node μ σ μ σ

2 0.6 0.15 0.372 0.093

3 0.633 0.158 0.392 0.098

4 0.582 0.145 0.361 0.0902

5 0.62 0.155 0.384 0.096

6 0.572 0.143 0.354 0.0885

7 0.603 0.1507 0.374 0.0935

8 0.59 0.147 0.366 0.0915

9 0.32 0.08 0.198 0.049

10 0.274 0.068 0.169 0.0422

11 0.251 0.062 0.155 0.0387

12 0.25 0.0625 0.154 0.0385

13 0.208 0.05 0.128 0.032

14 0.2 0.05 0.124 0.031

15 0.15 0.03 0.1 0.025

B1

16 0.147 0.036 0.091 0.0227

17 1.72 0.43 1.021 0.2552

18 2.35 0.58 1.39 0.3485

B2

19 1.85 0.46 1.3 0.325

20 2.25 0.56 1.51 0.3775

21 2.1 0.52 1.13 0.28325

B3

22 1.58 0.39 0.98 0.24125

46

圖4-2 系統24小時的負載變動量

系統中所探討之三個控制策略所使用的設備與輸出模型分別列

於表4-4與表4-5中，所使用的設備有靜態電容器組、有載分接頭切換

器與線路電壓調整器，依其設計規格，採不連續的變動輸出模型。有

載分接頭切換器的變動調整範圍為：0.9~1.1 V（p.u.），其分接頭含中

性點（Neutral）共計有17個調整位置（Tap）。線路電壓調整器的電壓

調整範圍與有載分接頭切換器相同，但其可調整之分接頭（含中性點）

共計有33個位置。

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 2320

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Daily System Load variation

Hours

pro

port

ion t

o f

ull

load (

% )

47

／

／

／

／

／

／

OL

TC

N2

0.9

8~

1.0

2

OL

TC

N2

0.9

8~

1.0

2

OL

TC

N2

0.9

7~

1.0

3

VR

N5

0.9

7~

1.0

3

SC

N12

0.9

5~

1.0

5

SC

N12

0.9

5~

1.0

5

SC

N12

0.9

5~

1.0

5

SC

N22

0.9

5~

1.0

5

SC

N22

0.9

5~

1.0

5

SC

N22

0.9

5~

1.0

5

SC

N19

0.9

5~

1.0

5

SC

N19

0.9

5~

1.0

5

SC

N19

0.9

5~

1.0

5

系統

控制設

備

使用

控制設

備

設備

裝置點

電壓

控制制

範圍

使用

控制設

備

設備

裝置點

電壓

控制範

圍

使用

控制設

備

設備

裝置點

電壓

控制範

圍

表4

-4 系

統控制

設備

控制

策略

CS

-1

CS

-2

CS

-3

48

表4-5 系統控制設備之輸出模型

控制策略控制裝置輸出範圍

OLTC 0.9 ~ 1.1 V(p.u.), 17 Taps

SC(N12) 0 ~ 2.1MVAR, 300kVAR/step


CS-1


OLTC 0.9 ~ 1.1 V(p.u.), 17 Taps



CS-2


OLTC 0.9 ~ 1.1 V(p.u.), 17 Taps

VR 0.9 ~ 1.1 V(p.u.), 33 Taps



CS-3


49

介紹完模擬系統與其組成因子之各項設定後，接下來，在模擬中

以下列順序執行測試與結果比較：

（1）系統採用第一種電壓控制策略（CS-1）進行測試。

（2）完成24小時的機率負載潮流計算，紀錄每時段之輸出結果。

（3）針對各比較案例（表4-6）之對應時段，計算（2-26）式與（2-27）

式之評估值並繪製圖表。

（4）系統採用第二種電壓控制策略（CS-2），重複步驟（2）、（3）。

（5）系統採用第三種電壓控制策略（CS-3），重複步驟（2）、（3）。

表4-6 比較案例

分散式電源併聯情況比較案

例

系統

負載未併聯 DG-2,N7 DG-2,N7 DG-1,N16 DG-1,N16

Case L1 輕載 ˇ

Case L2 輕載 ˇ

Case L3 輕載 ˇ

Case P1 重載 ˇ

Case P2 重載 ˇ

Case P3 重載 ˇ

表4-6中：

重載在本模擬定義為：90%之饋線載流量。

輕載在本模擬定義為：30%重載量。

50

4-2 結果分析與討論結果分析與討論結果分析與討論結果分析與討論

依上節所列之各比較案例，繪製之圖號如下表：

表4-7 各比較案例之圖號

比較案例圖號

Case L1 圖4-3，圖4-4，圖4-5，圖4-6

Case L2 圖4-7，圖4-8，圖4-9，圖4-10

Case L3 圖4-11，圖4-12，圖4-13，圖4-14

Case P1 圖4-15，圖4-16，圖4-17，圖4-18

Case P2 圖4-19，圖4-20，圖4-21，圖4-22

Case P3 圖4-23，圖4-24，圖4-25，圖4-26

上表中，各比較案例相關的四個圖表繪製順序說明如下：

（1）各案例中B1線的沿線電壓展幅分佈，圖中三條曲線分別代表各

案例中每個節點樣本的最高值、平均值與最低值。從圖中可直

接觀察各控制策略動作調整後，在B1沿線電壓的變動程度。

其整體分佈範圍越小，且分佈曲線越接近中心值（1V p.u.），代

表所採用的控制策略較好。

（2）各案例中B1線N2的電壓累積密度函數，可比較三種控制策略在

三條饋線出口端造成的電壓分佈範圍與累積機率值。較好的控

制結果為其分佈範圍要小，且其機率區間應接近中心值。

（3）各案例中B2線N19的電壓累積密度函數，因該饋線無分散式電

源，觀察其末端的電壓變化與前項之饋線出口端電壓分佈，可

知道該饋線整體受B1線控制策略的影響。而較好的控制結果為

其分佈範圍要小，且其機率區間應接近中心值。

（4）各案例中B3線N22的電壓累積密度函數，該饋線亦無分散式電

源，由該線末端的電壓變化與饋線出口端N2的電壓分佈，可知

道該饋線整體受B1線控制策略的影響。而較好的控制結果為其

分佈範圍要小，且其機率區間應接近中心值。

51

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.915 0.98 0.917

圖4-3 Case L1，CS-1~CS-3，B1沿線電壓展幅與VP值

圖4-4 Case L1，CS-1~CS-3，B1-N2的電壓累積密度函數

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.97

0.98

0.99

1

1.01B1 CS-1 L. Load w/o DG (h3)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.97

0.98

0.99

1


Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.97

0.98

0.99

1


Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.004 1.006 1.0080

0.5

1

F(V

N2)

CDF B 1-V N2 CS -1 w /o DG (h3)

0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.004 1.006 1.0080

0.5

1

F(V

N2)


0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.004 1.006 1.0080

0.5

1

V N2

F(V

N2)


52



0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)

CDF B3-VN22 CS-1 w/o DG (h3)

0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)


0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN22

F(V

N22)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN19

F(V

N19)


53

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.38 0.82 0.74



0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 C S -1 D G @ N7 (h4)

0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 C S -2 D G @ N7 (h4)

0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

V N2

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 C S -3 D G @ N7 (h4)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-1 L. Load DG @ N7 (h4)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-2 L. Load DG @ N7 (h4)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-3 L. Load DG @ N7 (h4)

Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

54



0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N22)

CDF B3-VN22 CS-1 DG @ N7 (h4)

0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N22)


0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

VN22

F(V

N22)


0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N19)


0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

F(V

N19)


0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.010

0.5

1

VN19

F(V

N19)


55

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.75 0.75 0.87



2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-1 L. Load DG @ N16 (h5)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-2 L. Load DG @ N16 (h5)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-3 L. Load DG @ N16 (h5)

Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

0.992 0.993 0.994 0.995 0.996 0.997 0.998 0.999 1 1.0010

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 CS -1 DG @ N16 (h5)

0.992 0.993 0.994 0.995 0.996 0.997 0.998 0.999 1 1.0010

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 CS -2 DG @ N16 (h5)

0.992 0.993 0.994 0.995 0.996 0.997 0.998 0.999 1 1.0010

0.5

1

V N2

F(V

N2)

C DF B 1-V N2 CS -3 DG @ N16 (h5)

56



0.976 0.978 0.98 0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.9940

0.5

1

F(V

N22)


0.976 0.978 0.98 0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.9940

0.5

1

F(V

N22)


0.976 0.978 0.98 0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.9940

0.5

1

VN22

F(V

N22)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

F(V

N19)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

F(V

N19)


0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

VN19

F(V

N19)


57

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.59 0.84 0.95

圖4-15 Case P1，CS-1~CS-3，B1沿線電壓展幅與VP值

圖4-16 Case P1，CS-1~CS-3，B1-N2的電壓累積密度函數

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025B1 CS-1 P. Load w/o DG (h19)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025B1 CS-2 P. Load w/o DG (h19)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025B1 CS-3 P. Load w/o DG (h19)

Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.0040

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N 2 CS -1 w/o D G (h19)

0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.0040

0.5

1

F(V

N2)

C DF B 1-V N 2 CS -2 w/o D G (h19)

0.982 0.984 0.986 0.988 0.99 0.992 0.994 0.996 0.998 1 1.002 1.0040

0.5

1

V N2

F(V

N2)

C DF B 1-V N 2 CS -3 w/o D G (h19)

58



0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.990

0.5

1

F(V

N22)


0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.990

0.5

1

F(V

N22)


0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.990

0.5

1

VN22

F(V

N22)


0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

F(V

N19)


0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

F(V

N19)


0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.9950

0.5

1

VN19

F(V

N19)


59

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.61 0.77 0.87



0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

F(V

N2)

CD F B 1-V N2 C S -1 D G @ N 16 (h20)

0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

F(V

N2)

CD F B 1-V N2 C S -2 D G @ N 16 (h20)

0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

V N2

F(V

N2)

CD F B 1-V N2 C S -3 D G @ N 16 (h20)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-1 P. Load DG @ N16 (h20)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-2 P. Load DG @ N16 (h20)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.9

0.95

1

1.05

1.1B1 CS-3 P. Load DG @ N16 (h20)

Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

60



0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)

CDF B3-VN22 CS-1 DG @ N16 (h20)

0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)

CDF B3-VN22 CS-2 DG @ N16 (h20)

0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN22

F(V

N22)

CDF B3-VN22 CS-3 DG @ N16 (h20)

0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)

CDF B2-VN19 CS-1 DG @ N16 (h20)

0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)

CDF B2-VN19 CS-2 DG @ N16 (h20)

0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN19

F(V

N19)

CDF B2-VN19 CS-3 DG @ N16 (h20)

61

CS-1 CS-2 CS-3

VP 0.64 0.73 0.86



0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

F(V

N2)

CDF B 1-V N2 CS -1 DG @ N7 (h18)

0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

F(V

N2)

CDF B 1-V N2 CS -2 DG @ N7 (h18)

0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 1 1.005 1.01 1.0150

0.5

1

V N2

F(V

N2)

CDF B 1-V N2 CS -3 DG @ N7 (h18)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025

1.05B1 CS-1 P. Load DG @ N7 (h18)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025

1.05B1 CS-2 P. Load DG @ N7 (h18)

Voltage (

p.u

.)

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.95

0.975

1

1.025

1.05B1 CS-3 P. Load DG @ N7 (h18)

Voltage (

p.u

.)

Node

high

mean

low

62



0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)


0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N22)


0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN22

F(V

N22)


0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)


0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

F(V

N19)


0.945 0.95 0.955 0.96 0.965 0.97 0.975 0.98 0.985 0.99 0.995 10

0.5

1

VN19

F(V

N19)


63

就上列各案例圖示，有以下討論：

（1）圖4-3到圖4-6，CS-1的控制策略下，OLTC因N2電壓變動仍在設

定的控制範圍內，所以無調整輸出，而CS-2則因其調整點N7電

壓值的變動，OLTC向上調整分接頭位置，使B1到B3線整體電

壓獲得提升。CS-3則因部分負載量增加，VR調整輸出，OLTC

分接頭則維持不變，故其在B1-N2，B2-N19與B3-N22的電壓分

佈與CS-1者相同。

（2）圖4-7，Case L2，在CS-1策略下，DG在N7併聯，其輸出變動未

使N2電壓超出設定範圍，故DG輸出增加後，在N7以後的節點

電壓有舉升的現象。而CS-2與CS-3則各自維持其調整點的電壓

變動，依DG輸出來調整OLTC與VR的分接頭，故B1沿線電壓值

仍可維持在容許範圍內。

（3）圖4-8到圖4-10，CS-2在OLTC調整的結果下，使B1線N2有最大

的電壓變動，連帶影響B2，B3線的電壓分佈（兩饋線末端的電

壓低值已達0.95）。而CS-3 VR在本時段的動作有影響到OLTC的

調整，故其造成B2、B3線的電壓分佈範圍較CS-1大。

（4）圖4-11到圖4-14，本案例為Case L3，系統輕載，DG併聯B1線末

端N16，CS-1在此時段的控制表現與Case L2相同，其調整點的

電壓變動並未反映DG的輸出，使N13以後的節點電壓已超越容

許上限值，CS-2因其調整點仍在設定範圍內，故其電壓舉升的

現象與CS-1相仿。CS-3的調整點接近DG併聯點，故能調整輸

出，維持B1全線的電壓值。同時，VR的動作輸出並未影響OLTC

做過多的調整，使CS-3在B2、B3線有與CS-1相似的電壓分佈。

（5）圖4-15，Case P1，CS-2比CS-1有較高的提升效果，而VR在CS-3

的控制調整下，在B1-N4到N5間有明顯調升的動作。圖4-16到

4-18，CS-2對OLTC的控制調整，造成B2、B3線有較高，但較

大的電壓分佈。CS-3因有VR的控制動作，OLTC動作較少，即

電壓變動較小。

（6）在案例Case P2中，三種控制策略皆因DG併聯的影響而有不等

64

幅度的控制調整（圖4-19到圖4-22），但末端併聯的狀態下，CS-1

控制下的沿線電壓超出上下容許值的次數與程度最嚴重，CS-2

則較CS-1緩和，CS-3則在負載較低，DG輸出較高的極端條件

下，才有超出控制的現象。

（7）在最後一個測試案例（Case P3，圖4-23至4-26），三個控制策略

的測試結果皆未使饋線負載點電壓有超出容許範圍的情況，這

是因為該時段饋線已先達到其設計之最大載流量，分散式電源

的併聯容量受到限制之故。

4-3 本章結論本章結論本章結論本章結論

下表4-8，是重寫圖4-3、4-7、4-11、4-15、4-19與圖4-23下方的

VP值，表4-9為系統（B1~B3線）VP值。

表4-8 B1線在各比較案例之VP值

Case L1 Case L2 Case L3 Case P1 Case P2 Case P3

CS-1 0.915 0.38 0.75 0.59 0.61 0.64

CS-2 0.98 0.82 0.75 0.84 0.77 0.73

CS-3 0.917 0.74 0.87 0.95 0.87 0.86

表4-9 系統（B1至B3線）在各比較案例之VP值


CS-1 0.89 0.52 0.79 0.48 0.51 0.55

CS-2 0.98 0.73 0.78 0.82 0.75 0.68

CS-3 0.89 0.78 0.87 0.83 0.79 0.78

表4-8為（2-26)式中，以N=16（B1的負載節點數）計算而得。表

4-9同樣以（2-26）式計算，但N=22（系統負載，即B1至B3線的負載

65

節點總數）。從上兩表的相對應位置來比較，上下兩者VP值的差異即

是B2與B3線受分散式電源併聯與控制策略的影響，反映在電壓變動

的情況：

（1）在Case L2與Case L3，系統VP值均較B1線的VP值高，這是分散

式電源的併聯容量、地點，與控制策略對系統整體的正面效果。

唯CS-2在Case L2時，系統VP值反而比較差，這是因為有載分

接頭換器在本例中的調整範圍，使B2與B3線面臨低電壓的情

況。

（2）而Case P1、Case P2與Case P3的比較結果與上項相反，代表分

散式電源的併聯容量與地點，對此時的負載條件，在系統整體

的電壓沒有改善效果。

（3）而在Case L1的情況，則指出電壓控制策略中，調整點位置對其

所在饋線的電壓控制確有效果。

表4-10為三控制策略在各比較案例的風險機率值，在分散式電源

併聯的情況下，CS-3的控制策略有最小的電壓超限風險，控制能力比

其他兩者好。

表4-10 各比較案例之風險機率值（%）


CS-1 0 30.4 6.9 0 23.4 0

CS-2 0 0 6.8 0 7.9 0

CS-3 0 0 0.1 0 2.8 0

我們可設定一容許機率值來評估三種電壓控制策略可併聯分散

式電源的最大容量。假設以3%的PV-risk來作為分散式電源最大可併聯

容量的條件，依上表各機率值，降低CS-1與CS-2、同時提高CS-3的分

散式電源容量，重作測試，得到結果繪製如圖4-27。

66

圖4-27 三種電壓控制策略在各案例下的最大併聯容量

上圖中，以≦3%的風險機率來決定各控制策略之分散式電源的

最大併聯容量，同時考慮不同的負載條件下，有不同的併聯容量，故

上表縱軸以分散式電源容量相對於系統的負載量的倍數來表示。

綜合前項所有圖表比較，本章結論為：第三種電壓控制策略

（CS-3）在維持饋線電壓變動於容許範圍的前提下，達到提高分散式

電源併聯容量的目標。

CS-1 CS-2 CS-30

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

control strategy

DG

capacity /

Load level

case L2

case P3

case L3

case P2

67

第五章第五章第五章第五章結結結結論論論論與未來研究方向與未來研究方向與未來研究方向與未來研究方向

5-1 結論結論結論結論與建議與建議與建議與建議

本論文針對配電系統中，電壓控制策略對提高分散式電源併聯容

量的研究，從設備原理，動作調整與比較其控制方法，研擬三種控制

策略，運用機率負載潮流的方式，模擬負載與分散式電源變動對系統

的影響，來比較不同控制策略對饋線電壓變動的控制能力，並評估其

輸出結果在電壓改善程度與風險機率的差異。本研究有以下結論與建

議：

（1）從圖 4-27 的結果來看，CS-3 較 CS-1 在 Case L2、Case L3 與

Case P2 的案例下，提高分散式電源併聯容量分別為：6%、22%

與 30%，Case L2 因分散式電源併聯在饋線中段，系統較能承

受分散式電源併聯引起的電壓變動，所以能增加的幅度有限。

而 Case P3 則如前章末節所述，因饋線載流量的限制，三種電

壓控制策略有相同的分散式電源併聯容量。

（2）承上項，就提高分散式電源併聯容量的目標來看，越接近負載

中心，系統容許的併聯容量就越高。

（3）在配電系統併聯額外的分散式電源，增設線路電壓調整器來調

整分散式電源併聯後的電壓變動，可避免因有載分接頭切換器

過多的調整而影響其他饋線。

（4）從個別設備的控制方式來看，電壓準位法只單純以電壓值作為

控制依據，線路壓降補償法則考慮饋線上的功率流向與線路阻

抗，比較兩種控制方法，後者能確實掌握饋線上的電壓變動，

適時調整輸出。此外，設定的調整點與分散式電源併聯點的相

對位置也是影響控制效果的關鍵。

（5）在沒有分散式電源併聯的情況下，有載分接頭切換器對饋線整

體的電壓調整有較好的效果。而分散式電源併聯饋線後，以線

68

路電壓調整器，對分散式電源可能的併聯點，設定適當的調整

點與控制策略，如此一來，分散式電源的加入對整體電力系統

的運轉，正面的助益是可期待的。

5-2 未來研究方向未來研究方向未來研究方向未來研究方向

從結論延伸，針對系統運轉與提高分散式電源的併聯容量，以下

為未來的研究方向：

（1）網路結構的規劃調整與負載分配：因應分散式電源併聯，系統

上分段開關（Sectionalizing switch）與併聯開關（Tie switch）

的運用與控制。

（2）研究可能的演算法，推導控制策略中各設備間的控制協調：避

免過多過大或單一設備的調整動作，及防止各設備間相互調整

而產生追逐現象（Hunting）。

（3）加強電力通信（資料交換，Information Exchange）系統的運用，

可對投資成本與效益的比較，系統設備的可靠度，運轉與維護

投資加以研究。

（4）分散式電源設備與系統的保護設定與協調研究。

69

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