TW501337B - Power system stabilization system and method employing a rechargeable battery system - Google Patents

Description

501337 五、 發明說明 ( 1 ) 發 明背 景 發 明領 域 本發 明係 關 於 電 力系 統穩 定系統及使用一可充 電電 池 系 統 來穩 定此 電 力 系 統之 方法 〇 習 知技 術之 描 述 在本 發明 中 ， ”電力系統穩定化”係指減少發生於產 生 電 力 之第 一設 備 消 耗電 力之 第二設備及連接第一 設備 及 第 二 設備 之電 力 系 統 之頻 率， 電壓，有效功率（act i v e power) ,Μ j\\\ 功功 率 (r e a c t i v e powe r )及相位角之 擾亂 〇 在 電 爐負 載， 電 軌 道 負載 及其他相似的振盪負載附 近， 在 這 負載 附近 之 電 壓 及頻 率經 常且廣泛地振盪。爲 了避 免 此 一 情況 ，使 用 如 靜 態乏 補償 器及靜態乏產生器之 裝置 以 藉 由 補償 無功功 率 減 少電 壓振 揚。 在太 陽能 及 風 能 之情 況下 ，其輸出電力根據氣 象情 況 振 盪 ，在 產生 器 附 近 之電 壓廣 泛及經常性地振盪， 遂使用 靜 態 乏補 償器 及 靜 態 乏產 生器 以藉由補償無功功率 來減 少 電 壓 振盪 0爲 了 避 免 瞬時 電壓 下降，客戶使用小容 量， 不 能 打 斷之 電源 供 應 〇 再者 ，爲 了維持一電力系統之相位角 its 頻 率及 電壓 之 穩 定性， 遂決 定一電力傳輸線之作 業限 制 以 確 保可 靠地作 業 0 假使 超過 作業限制之意外發生 ，則 中 斷 電 力產 生器 0 傳統 上， 屬 於 電 軌道 之刹車再生（regene rativ e - b r e ak i ng )之能量係以熱能形式經由電阻消耗。再者： -3- ，當

501337 五、發明說明（2) 一電爐，滾壓機（rolling machine)等引起負載振盪時， 發生電壓閃變。結果，光器具，彩色電視等會引起閃變， 損壞其電力品質。 再者，太陽能之產生及風能之產生提供一隨著天氣情況 變動之輸出。這是引起電力系統中電壓振盪及頻率變化之 原因。傳統上，僅使用一單一系統來補償無功功率以克服 此種振盪。然而，此種方法僅用來補償電壓振盪。 再者，瞬時電壓下降會顯著地影響電腦及其他電子設 備。如此，隨著今日使用電腦的普及，瞬時電壓下降損壞 電子設備並引起資料損失。因此，需要安裝小容量、不間 斷之電力供應以避免這些缺失。 再者，爲了維持電力系統之穩定性，電力傳輸線之電力 流動被限制或値較在操作該系統上之熱容量限制爲低。然 而，在此方法中，電力傳輸線之能力未被完全使用。因 此，不能達到有效率的作業。 當您看到客戶之設備時，在電軌道中之重新產生能量以 熱能之形式被釋放至大氣中。如此，需要額外的設備。這 樣需要維護及操作設備之額外花費，並且與省電背道而 馳。 發明槪沭 本發明因此預想一電力系統穩定化系統及使用一可充電 電池系統之方法，其可以避免客戶顯著地振盪負載並且避 免電力產生設備提供一隨天氣情況變動之輸出，以可靠地 501337 五、 發明說明 ( 3) 供 應 電 力 〇 本 發 明 提 供 一電 力 系 統 穩 定化 系 統 > 其使用提供於 產 生 電 力 之 第 —' 設 備及 消 耗 電 力 之第 二 設 備 之 間 之可充電 電 池 系 統 0 電 力 系 統穩 定 化 系 統 包括 : —► 偵 測 電 路，偵測 在 _vx- 刖 狀 態 及 由 連 接第 一 設 備 及 第二 設 備 之 電 力 系統所持有之 有 效 功 率 及 功功 率 之 間 之 差別 及 — 控 制 電路，參 考 由 偵 測 電 路 獲 得 之偵 測 結 果 ， 以控 制 由 可充 電 電池系統 輸 出 之有 效 功 率 及 無功功 率 〇 在本 發 明 中 ，在 電 力 系 統 中偵 測 由 電 力 系 統保持之 預 定 有 效 功 率 與 -frui 功功 率 及 巨 刖 狀態 之 間 之 差 異 ，而結果 差 異 係供 控 制 由 可充電 電 池系 統 產生 之有 效 功 率 及無功功 率 參 考 〇 可充 電 電 池系 統 快 速 地回 應 由 電 力 系 統發出之 控 制 指令 値 可 被 用來 控 制 電 力 系統 之有 效 功 率 及無功功 率 具 有 —' 預 定 値 〇 如此 > 假 使 客 戶顯 著 地 振 盪 負 載或太陽 能 之 產 生 ， 則風 能 之產 生 及其他相似之 電 力 產 生 設備提供 —* 隨 天 氣 狀況 變 動 之輸 出 ， 此 種 變動 對 電 力 系 統 沒有任何 顯 著 效 應 〇 因 此 > 電力 系 統 穩 定化系 統 可以 可 靠 地供應電 力 〇 再 者 有 效 功率 及 Μ 功功 率可用 來 補 償 相 關於作爲 控 制 巨 標 之 參 考 値 之偏 移 以 有 效避 免 電 壓 振 盪 ，瞬間電 壓 下 降 > 及 電 力 產 生器 之 振 m 0 此外 ， 對 於 具 有 超過突波 阻抗 負 載 (SIL)之負載之區域而言，電壓可有效地由有效功率 控 制 因 此 對 不能 單 純 地 由 無效 功 率 所 控 制 之區域而 言 電 壓 亦 可 被 控 制。 可充 電 電 池系 -5- 統 可用 於 負 載水平化 且 可

501337 五、 發明說明 ( 4； ) 以 單 一 裝 置 之 形 式 具有多 重 功 能 j 因 而 爲 經 濟 上 的 有 益 〇 更 好 的 是 偵 測 電路 包括 偵 測 電 力 系 統 之 實 際 Μ /\\\ 功功 之 第 —* 偵 測 電 路 及偵測 電 力 系 統 之 實 際 有 效 功 率 之 第 二 偵 測部分 〇 電 力 系 統 可偵 測 其 實 際 有 效 功 率 及 Μ 功功 率 並 指 向 控 制 由 可充 電 電 池系 統 產 生 之有 效 功 率 及無功功 率 〇 如 此 ’ 電 源 可以 穩 定方式在 設 備 及 客 戶 之 間 供 應 實 際 上 振 盪 有 效 功 率 及 Μ /\\\ 功功率 如太 陽 能 及 風 能 產 生 設 備 5 提 供 —^ 輸 出 顯 著 地 隨 天氣 狀況 振 盪 客戶 顯 著 地 振 盪 負 載 如 電 軌 道 及 電 爐 等 〇 更 好的 是 ， 偵 測 電路 更 包括 : 一 電 壓 偏 移 偵 測 電 路 偵 測 欲 由 電 力 系 統 保持之 預 定 電 壓 與 電 力 系 統 之 實 際 電 壓 之 間 之 差 及 —- its 頻 率 偏移 偵 測 電 路 ， 偵 測 欲 由 電 力 系 統 保持 之 預 定 頻 率 與 電 力 系統 之 實 際 頻 率 之 間 之 差 異 〇 在 該 由 電 力 系 統 保持 之 預 定 電 壓 與 其 實 際 電 壓 之 間 之 差 異 以及在 欲 由 電 力系 統 保持 之 預 定 頻 率 及其 實 際 頻 率 之 間 之 差 異 可 被 偵 測 且指 向 控 制 由 可充 電 電 池 系 統 產 生 之有 效 功 率 及 4πΐ 功功 率 。如此 > 電 力 可以 穩 定 方式供 應 至 —^ 位 置 > 其 雖 然 在有 效 功率 及 功功 率 上 沒 有 顯 著 變 化 係 靠 近 一 不 穩 定 之 電 力供應 客 戶 負 載 顯 著 地 波 動 且 受 電 壓 振 盪 及 頻 率 變 化所 影響 0 更 好的 是 控 制 電路 指 向可充 電 電 池系 統 之 超 負 載 輸 出 之 期 間 特性以 控 制 可充 電 電 池系 統 之 輸 出以 大 大利用 可充 電 電 池之 能 力 〇 -6 養

501337 五、 發明說明 ( 5) 更 好 的 是 控制 電 路 根據 充 電及放電 循 壞 期 而指 向 可充 電 電 池 效 率 特性以 控 制 可充 電 電池系統 之 電 力 輸出 以 大 大 利用 可 充 電‘ 電 池之 能 力 〇 更 好 的 是 可充 電 電 池系 統 可產生有 效 功 率 TX 4nr 及無 功功 >卒<: 以 有 效 地 避 免 瞬間 電 壓 下降 〇 再 者 ， 如 白 使用 它 之客戶 所見，電力 系 統 m 定化 系 統 使 用 提 供於 電 力 系統 及 電 軌道 設 備之間之可充 電 電池 系 統 以 吸收 屬 於 電 軌 道設 備 之 工具 之刹車再生之再生 能量 〇 再 者 > 因 爲 可充 電 電 池系 統 可吸收屬 於 電 軌 道設 備 之 工 具 之 yfrrr Μ 功剎車之無功 能 量， 所以可充電 電 池系 統不 只 能 避 免 電 壓 變 化 亦能 吸收 由電 壓 之剎車再生 產 生之電 力 並 再 放 電 以 有 效 地 使用 能 量 〇 本 發 明 在另 一方面 經 由在 電 力產生設 備 及 負 載之 間 之可 充 電 電 池 系 統 提供 穩 定 電力 系 統之方法 包括下列 步 驟 • 偵 測 每 — 電 力 產生 its 頻 率 ，電 壓 ，電力產 生 設 備 之有 效 功 率 及 Μ /\w 功功 率 及 電力 產 生 設備 之 連結點相位角 之 偏移 # 並 指 向 偏 移 以 控 制 可充 電 電 池系 統 之有效功 率 及無功功 率 以供 應 負 載 一 預 定位準 之 電 力。 如此 5 電 力 產生 設 備 之電 力 產生頻率 > 電 壓 ，有 效 功 率 及 無 效 功 率 之 偏移 及相位角 度 可被偵測 且 每 一 個所 偵 測 之 偏 移 可指 向 控 制可充 電 電池 系 統之有效 功 率 及 無功功 以 供 應 負 載 —* 預 定位 準 之 電力 以 避免客戶 顯 著 地 振盪 負 載 〇 如此 ， 假 使 太 陽能 產 生 設備 5 -7 風能產生 設 備 及其相似 設 備

501337 五、發明說明（6) 隨著天氣狀況變動其輸出，則使用可充電電池系統之電力 系統穩定化方法可避免在電力產生中之振盪而可靠地供應 電力。 圖式簡單說明： 第1圖係顯示根據本發明之電力系統穩定化系統之特定 應用。 第2圖係一方塊圖，顯示在本發明中電力系統穩定化系 統之主要部分。 第3圖係一方塊圖，更具體地顯示於第2圖之反相控制 單元。 第4圖係顯示超負載輸出之維時特性。 第5圖係顯示安裝可充電電池以減少瞬時電壓下降之位 置。 第6圖係一表，顯示能有效減少瞬時電壓下降且安裝於 示於第5圖中之電力系統之可充電電池之容量計算。 第7圖係顯示根據充電及放電循環週期之電池效率。 較佳實施例之描述 此後將參考圖式描述本發明之一實施例。 第1圖顯示具有本發明之電池系統之電力系統。如圖所 示，電力系統包括典型的電力產生設備200，包括一組核 能產生器201，一組熱能產生器202，一組水力發電產生 器203及其相似物。 電力產生設備亦包含一風能產生器204, 一太陽能產生 501337 五、發明說明（7) 器205及其他在電力產生中顯著振盪之產生設備。根據本 發明之可充電電池系統100a，100b係加入於在電力生產 中明顯振盪之電力產生設備及典型的電力系統4之間。可 充電電池系統100a，100b包括一可充電電池10及一反相 器20，指向在電流中之偵測位準及電力系統之電壓，以控 制可充電電池之電力產生。 一負載，消耗電力，包括一般客戶301及明顯振盪負載 之一客戶311，如電軌道及電爐。本發明之可充電電池系 統1 00c亦可施加於顯著振盪負載之客戶3 1 1及典型電力 系統5之間。 快速回應，可充電電池系統100c可用來同時控制有效 功率及無功功率以回應如電爐，電軌道或其他類似之顯著 振盪負載之客戶之負載振盪及電壓振盪，以避免客戶之負 載振盪及電壓振盪。再者，客戶可自電軌道收集再生能 量。 一可充電電池系統3 ;遠離風能產生器204及太陽能產 生器205之客戶，顯著地在輸出中振盪，客戶311顯著地 在負載中振盪亦具有電壓振盪及頻率變化。即使不具有自 預定値顯著振盪之有效功率或無功功率，仍可經歷屬於電 力系統之意外之電壓振盪及頻率變化。此種振盪可由使用 可充電電池系統1 〇〇d之電力系統穩定化系統所吸收。 可充電電池系統l〇〇d在組態上與可充電電池系統100a 完全相同。 501337 五、發明說明（8 ) 第2圖係一方塊圖，具體顯示可充電電池系統丨〇〇之組 態。作爲可充電電池系統1 〇〇之一組件，反相器2〇包括 一 A-D轉換器4〇，連接至可充電電池。一電壓偵測裝 置5 1及一電流偵測裝置52係用來測量電力系統之電壓及 電流，其經由A-D轉換器40電力系統充電及放電。 反相器控制單元2 1包括一電壓偏移（VD )偵測單元22偵 測由電壓偵測裝5 1得到之測量之系統電壓，一瞬時電壓 下降（IVD )偵測單元3 2，自電壓偵測裝置5 1接收一系統電 壓以偵測一瞬時電壓下降，一無功功率偏移（RPD )偵測單 元24，接收由電壓偵測裝置5 1偵測之電壓及由電流偵測 裝置52偵測之電流，及需要之無功功率（RRP)計算單元 23，根據由VD偵測單元22，RPD偵測單元24及IVD偵測 單元3 2所得到之偵測結果來計算一需要之無功功率。 反相器控制單元2 1亦包括一頻率偏移（FD )偵測單元， 接收由電壓偵測裝置5 1偵測之任何系統1至5之頻率偏 移，一有效功率偏移（APD )偵測單元27，自由電壓偵測置 5 1偵測之電壓及由電流偵測裝置52偵測之電流偵測一有 效功率偏移，一相位角（PA )偵測單元28，自由電壓偵測裝 置5 1偵測之電壓，由電流偵測裝置52偵測之電流及參考 有效功率來偵測一相位角，及一需要之有效功率（RAP )計 算單元26，接收自FD偵測單元25，APD偵測單元27及 PA偵測單元28之輸出。 因此，VD偵測單元22及RPD偵測單元24係用來計算 •10- 501337 五、發明說明（9) 一需要之無功功率，而FD偵測單元25，APD偵測單元27 及PA偵測單元28則用來計算一需要之有效功率。在此， VD偵測單元22及RPD偵測單元24偵測不同的物件且可以 互補來穩定系統電力，這將自此開始描述。 FD偵測單元25，APD偵測單元27及PA偵測單元28亦 偵測相似物件，其亦與以上相同。 RRP計算單元23之輸出及RAP計算單元26之輸出係由 加法器2 9相加。相加之値係輸出至提供一輸出輸入至一 脈衝產生單元31之輸出電壓指令値（OVCV)單元30。根據 値A-D轉換器40作業。 現在將詳述反相器控制單元2 1。第3圖係一方塊圖， 具體地顯示反相器控制單元2 1。如圖所示，VD偵測單元 22包括一 VD偵測器22 1，其比較由電壓偵測裝置5 1偵測 之電壓及先前由VD偵測單元22保持之參考系統電壓。 RPD偵測單元24包括一 RPD偵測器241，其比較電力系 統之實際無功功率及先前由RPD偵測單元24保持之參考 無功功率。 RRP計算單元23，包括一輸出無功功率（ORP)計算單元 231，接收由VD偵測單元22偵測之電壓偏離及由RPD偵 測單元24輸出之無功功率偏移信號，及計算一輸出無功 功率値，及一輸出電流指令値（0CCV)計算單元232，比較 自ORP計算單元23 1得到之結果與由電壓偵測裝置5 1偵 測之有效系統電壓値，轉換無功功率至一對應之電流値並 -11· 五、發明說明（彳〇) 計算一輸出電流指令値。 FD偵測單元25包括一頻率偏移（FD)偵測器251，比較 由電壓偵測裝置5 1偵測之頻率之成份與先前儲存於FD偵 測單元25之參考系統頻率。 APD偵測單元27包括一有效功率偏移（APD)偵測器 271，與先前由APD偵測單元27保持之參考系統電力値比 較一自由電壓偵測裝置51偵測之系統電壓及由電流偵測 裝置偵測之系統電流計算之有效功率。 PA偵測單元28，包括一 PA偵測器281，與外部接收之 參考有效功率比較一自由電壓偵測裝置5 1偵測之系統電 壓及由電流偵測裝置52偵測之系統電流計算之有效功 率〇 在此，參考有效功率具有自每組電力產生器201至205 之有效功率產生之波形，且最好是自一電力產生器接收。 這個參考有效功率可能是在任何電力系統上之有效功率。 RAP計算單元26包括一輸出有效功率値（OAP)計算電路 261，接收由FD偵測單元25輸出之頻率偏移及由APD偵 測單元27偵測之有效功率偏移以計算輸出有效功率値， 及一輸出電流指令値（OCCV)計算電路262，接收OAP計算 電路26 1之輸出有效功率値及自由壓偵測裝置5 1接收之 有效系統電壓値以計算輸出電流指令値。 OVCV單元30包括一電壓下降計算單元301，根據接收 由將RRP計算單元23及RAP計算單元26之輸出加在一起 -12- 501337 五、發明說明（11) 而得到之資料之鏈結阻抗，一減法器302，自由將需要之 無功功率及需要之有效功率加在一起而得到之値減去對應 由A-D轉換器40輸出之電流轉換位準之電流，誤差更正 (EC)計算單元303，接收自減法器302之結果以更正一輸 出信號之扭曲，一加法器304，根據鏈結阻抗及自EC計算 電路303之結果接收電壓下降計算電路301之結果，及一 電壓指令値（VCV)生產單元3 05，將由加法器304得到之結 果及電壓偵測裝置5 1偵測到之電壓加在一起。 脈衝產生單元3 1，包括一比較器3 1 1，接收VCV產生單 元305之輸出並將其與一預定之三角形波比較，以產生一 閘脈衝。 雖然在第2圖中，電壓下降偵測單元22及RPD偵測單 兀24係用來計算需要之無功功率，但是每次只有一個偵 測單元22或24能被交替使用，因爲電壓變化並不一定造 成無功功率之增加。 相似地，雖然FD偵測單元25及APD偵測單元27係被 提供來計算需要之有效功率，但是偵測單元25及27係一 次一個地交替使用。當有效功率振盪時，一通常成比例地 振盪之頻率及需要之有效功率可藉由偵測單元25或偵測 單元27計算（雖然使用兩者可允許更精確地控制）。 這個控制將於下更具體地描述。 參考第2圖，使用根據本發明之可充電電池系統之電力 系統穩定化系統可用來作爲系統l〇〇a，100b，應用爲具有 -13· 五、發明說明（12) 一顯著振盪之電力產生器，系統1 00c，用來吸收大的振盪 負載’及系統1 〇〇d，與這些系統無關，提供給與主系統1 及2不同之系統3，以吸收頻率變化及電壓振盪。 假使可充電電池系統係以可充電電池系統l〇〇a，l〇〇b 及100c之形式被使用，則有效功率變化而頻率幾乎不振 盪。如此’假使可充電電池系統係以可充電電池系統l〇〇a 及100b之形式被使用，則RPD偵測單元24及APD偵測單 元27能夠提供足夠的控制，因爲有效功率及無功功率能 顯著地振盪。 然而，對於可充電電池系統l〇〇d，當主系統電力自電 力產生器200組傳送至客戶311，顯著地振盪負載時，主 系統顯著地振盪有效功率及無功功率，而具有可充電電池 系統100d連接於其上及分枝至主系統之系統並不如主系 統般顯著地振盪有效功率或無功功率。即是，在此系統 中，雖然頻率及電壓變化，但是有效功率及無功功率小量 變化。如此，很難以RPD偵測單元24及APD偵測單元27 偵測到有效功率及無功功率之變化。 在此，VD偵測單元22，FD偵測單元25，RRP計算單元 (calculation unit)23，及 RAP 計算單元（calculation uni t) 26可用來計算需要之無功功率及有效功率。可充電 電池可允許一超負載輸入及輸出作業，以大於額定値之功 率位準充電及放電。 傳統上，可充電電池不能完全使用其能力作爲超負載輸 -14- 501337 五、發明說明（13) 出’而輸出期間係以一裕度一致地（unitformly)決定而不 考慮超負載輸出之維時（d u r a t i ο η )特性。 因此在本實施例中，如第4圖所示，超負載輸出之維時 特性係三個區之區域形式代表，其係用來考慮控制以大大 利用可充電電池之能力。參考第4圖，區域1，2及3代 表最大時間，允許一輸出繼續，而一固定位準之輸出電壓 被維持，且經由反相器20之固定位準之有效功率輸出係 回應發出至可充電電池之一固定有效電壓輸出指令之値由 反相器控制單元2 1所啓動。如第4圖可見，超負載輸出 之維持特性係區分爲三個區，顯示具有大超負載輸出之區 有一短輸出維時。區域1對應在離子交換膜及電極表面附 近之釩離子之擴散速度，區域2對應在整個反應單元中之 釩離子之遷移率及擴散速度，而區域3對應釩電解質之整 個能力。 以此方法，可以使用一數學式來代表允許可充電電池持 續超負載輸入及輸出同時維持輸出電壓位準之時間週期。 更具體而言，可自第4圖之三個區域1，2，3中了解可爲 超負載輸出維持多久的輸出期間。如此，第2圖之RAP計 算單元26可考慮三個區域而計算效功率以允許可充電電 池之能力被充分利用，並允許在模型化模擬中之高精確度 模型，以允許更接近實際狀況之考慮。 第5圖顯示本發明之另一實施例。在此實施例中，可充 電電池系統可具有適當的能力並且排列在適當的位置以有 效地避免瞬時電壓下降。 -15- 501337 五、發明說明（14) 在第5圖中，一額外高之電壓電力傳輸線6 1係連接到 額外高之電壓變電所62，並經由配電變電所64由變電所 63供應電力給客戶65。在配電變電所64附安裝一可充電 電池系統100e。再者，客戶65使用特別高電壓，高電壓 及低電壓之電力，並且對每一電壓，電力系統可具有對應 之可充電電池系統100f，l〇〇g及l〇〇h。 第6圖係計算之容量之表，能在安裝於第5圖中之可充 電電池系統對不同的意外點，安裝有電池及套用不同的容 量至電池之不同點模擬時，避免瞬時電壓下降。如第6圖 所示，電壓下降係在寬度上區分爲66至100%之高位準， 33至66%之中間位準及0至33%之低位準，而可充電電池 係置放在具有低電壓之客戶，具有高電壓之客戶，具有超 高電壓之客戶或一配電變電所以決定應施加之容量。第6 表可被指向決定可充電電池被提供之位置及施加至電池之 容量，如所需，以決定安裝可充電電池系統之最佳組態。 更具體而言，電壓下降係在寬度上由在複數個區及客戶之 電力消耗之間之關係決定，且此關係係用來決定可充電電 池系統被安裝之位置。因此可充電電池系統可被有效地安 裝。 再者，假設傳統上可充電電池的效率固定，檢視設備的 規格。隨著可充電電池之充電及放電時間縮短，其效率被 加強。然而，設備規格被檢視，其效率具有一裕度，而可 充電電池之能力並未完全被使用。 第7圖根據充電及放電循環週期顯示電池之效率。可從 -16- 501337 五、發明說明（15) 第7圖得知，假使可充電電池以一短週期重複地使用，則 其充電及放電效率會隨著其充電及放電週期變化而變化。 可充電電池之效率隨著充電及放電週期變化而變化之事實 在決定設備之規格時被納入考慮。更具體而言，假使充電 及放電效率隨著振盪週期而改變，如第7圖所示，則使用 電池以致振盪在短週期內發生可加強效率以確保小容量設 備之相同能力。這個歸於振盪週期之效率變化係用來決定 設備之規格。 在一實驗中，如第7圖所示，充電及放電效率係由具有 在寬度及週期上不同之輸出振盪之可充電電池測量。因爲 效率隨著振盪週期變化，設備可依據可充電電池之使用情 形來決定其規格以對應一效率位準。 再者，提出一技術，使用可充電電池之各種基本性能作 爲參數以自動計算欲被施加之最佳容量及根據電池被安裝 之位置，一控制邏輯。 雖然本發明詳細地被描述及說明，但並不限制本發明， 本發明之精神及範圍係由所附申請專利範圍來限制。 參考符號說明 1，2 · · · · ·主要系統4,5.....電力系統 1〇.....可充電電池 20 · · · ••反向器 21 .....反相器控制單元 22 · · · · ·電壓偏移偵測單元 -17- 501337 五、發明說明（16) 23 ··· ••所需之無功功率計算單元 24 .....無功功率偏移偵測單元 25 .....頻率偏移偵測單元 26 ··· ••所需之有效功率計算單元 27 ··· ••有效功率偏移偵測單元 28 .....相位角偵測單元 29 .....加法器 30 .....輸出電壓指令値單元 31 .....脈衝產生器單元 32 .....瞬時電壓下降偵測單元 40.....A-D轉換器 51 · · · · ·電壓偵測裝置 52 .....電流偵測裝置 100 · · · · ·可充電電池系統 200 · · · · ·電力產生設備 201 .....核能產生器 202 · · · · ·熱能產生器 203 · · · · ·水力產生器 204 · · · · ·風能產生器 205 .....太陽能產生器 301 · · · · · —般客戶 311 · · · · ·顯著振盪負載之客戶 -18-

Claims (1)

1. 501337 窜·參.i过山― 六、申請專利範圍 一~ 第90101794號「電力系統之穩定系統與使用一可充電電池系 統以穩定此電力系統之方法」專利案 (91年4月16曰修正） 六、申請專利範圍： 1. 一種電力系統之穩疋系統’包括產生電力之第一'設 備，消耗電力之第二設備，及一電力系統，自第一設 備供應電力至第二設備，該電力系統之穩定系統被提 供來穩定該電力系統，該電力系統之穩定系統之特徵 爲包含： 一可充電電力供應系統（100)，包括一可充電電池 (10)並轉換可充電電池之直流電電力成爲交流電電力 並供應該交流電電力至該電力系統； 偵測設備（ 22 - 28，32，51，52)，用於偵測在有效 功率之先前設定値，無功功率之先前設定値，一參考 頻率及該電力系統之參考電壓之中至少一個與現有値 之間之差異；及 控制設備（23，26，29，30，31)，回應在偵測設備 中得到之結果，用於控制自可充電電力供應系統輸出 之有效功率及無功功率中之至少一個。 2 .如申請專利範圍第1項之電力系統之穩定系統，其中 該偵測設備包括： 電壓偵測設備（5 1 )，用於偵測電力系統之一電壓； 電流偵測設備（5 2 )，用於偵測電力系統之一電流； 501337 六、申請專利範 圍 電 壓 偏 移 偵 測 設 備 (22) ， 用 於偵 測 由 電 力 系 統 保持 之 電 壓 之 偏 移 及 功功 率 偏 移 偵 測 設 備（24) ， 參 考 由 電 壓 偏 移 偵 測 設 備 偵 測 之 偏 移 電 壓 及 由 電 流 偵 測 設 備 偵 測 之 電 流 > 用 於 偵 測 Μ 功功 率 之 現 有 値 對 ft . ·VX* 先則 設 定 値 之 偏 移 0 3 ·如 甲 三主 m 專 利 範 圍 第 2 項 之 電 力 系 統 之 穩 定 系 統 5 其 中 該 控 制 設 備 包括 • 一 計 算 設 備（23) 用 於 白 由 該 電 壓 偏 移 偵 測 設 備 偵 測 之 偏 移 電 壓 及 由 Μ j\\\ 功功 率 偏 移 偵 測 設 備 偵 測 之 Μ j\\\ 功 功 率 之 偏 移 中 之至 少 —* 個 計 算 所 需 之 Μ J\\\ 功功 率 $ 及 Μ 功功 率 控 制 設 備 (30， •31丨 丨40) > 參 考 由計 算 所 需 yfrnp 無 功功 率 之 設 備 計 算 之所 需 之 Μ 川、 功功 率 用 於控制 白 該 可充 電 電 力供 應 系 統 輸 出 之 Μ /\\\ 功功 率 〇 4 .如 串 請 專 利 範 圍 第 3 項 之 電 力 系 統 之 穩 定 系 統 5 其 中 • 該 偵 測 設 備 包括 瞬 時 電 壓 下 降 偵 測 設 備 (32) ， 用 於 偵 測自 電 壓 偵 測 設 備 偵 測 之 電 壓 之 瞬 時 電 壓 下 降 $ 及 用 於計 算 所 需 Μ 功功 率 之 設 備 計 算 白 由 瞬 時 電 壓 下 降 偵 測 設 備 偵 測 之 瞬 時 電 壓 下 降 之所 需 之 Μ j\\\ 功功 0 5.如 甲 請 專 利 範 圍 第 2 項 之 電 力 系 統 之 穩 疋 系 統 包 含 : 電 壓 偵 測 設 備 (51 ) 用 於偵 測 該 電 力 系 統 之 電 壓 t 電 流 偵 測 設 備（52) 5 用 2- 於 偵 測 該 電 力 系 統 之 電 流 f

   六、申請專利範圍 及 有效功率偏移偵測設備（27 )，參考由電壓偵測設備 偵測之電壓及電流偵測設備之電流，用於偵測有效功 率之現有値對先前設定値之偏移。 6 ·如申請專利範圍第5項之電力系統之穩定系統，其中 該偵測設備包括一頻率偏移偵測設備（25 )，用於偵測 實際由電力系統保持之頻率對欲由電力系統保持之預 定頻率中之偏移；及 該控制設備，包括一計算設備（26 )，用於自由頻率 偏移偵測設備偵測之頻率偏移及由有效功率偏移偵測 設備偵測之有效功率偏之中之至少一個計算所需之有 效功率，及有效功率控制設備（26，30，31，40)，參 考由計算所需有效功率之設備計算之所需之有效功 率，用於控制自該可充電電力供應系統輸出之有效功 率。 7 .如申請專利範圍第6項之電力系統之穩定系統，其 中： 該偵測設備更包括相位角偵測設備（28 )，用於偵測 在一連接點所得之相位角；及 該用於計算所需有效功率之設備自由頻率偏移偵測 設備偵測之頻率偏移，由有效功率偏移偵測設備偵測 之有效功率偏移，及由相位角偵測設備在連接點偵測 之相位角之中之至少一個計算所需之有效功率。 501337 六、申請專利範圍 8 .如申請 專利範 圍第1 項之電力系 統之穩 定系統， 其中 該可充 電電力 供應系 統包括A - D 轉換設 備（40 )， 用於 自由電 力系統 接收交 流電電力， 轉換接 收之交流 電電 力成爲 直流電 電力， 並以直流電 電力充 電該電池 ，及 用於轉 換該電 池之直 流電電力成 爲交流 電電力以 供應 交流電 電力至 該電力 系統；及 該控 制設備 控制該 A - D轉換設 備以充 電及放該 電電 池來回 應由該 偵測設 備接收偵測 結果輸 出之事實 0 9 .如申請 專利範 圍第8 項之電力系 統之穩 定系統， 其中 該控制 設備根 據充電 及放電循環 週期來 指向該可充電 電池之 效率特性以控 制自可充電 電力供 應系統輸 出之 有效功 率及無 功功率 中之至少一 個。 1 〇 .如申請專利範圍第； 8項之電力系統之穩定系統： ，其 中該控 制設備 指向該 可充電電力 供應系 統之超負 載輸 出一輸 出期間 特性以 控制自該可充電電 力供應系 統輸 出之有 效功率 及無功功率。 11.如申請專利範圍第 1項之電力系統之穩定系統， ，其 中該可充電電 力供應 系統包括一 電池， 允許一超 負載 輸入及 具有大於額定 値之電力位 準之輸 出。 1 2 .如申請專利範圍第 1項之電力系統之穩定系統： ，該 第二設 備係由 電軌道 設備，其中 該可充 電電力供 應系 統吸收 量。 歸於該 電軌道 設備之器具 -4- 之刹車再生之再生能

   501337 六、申請專利範圍 1 3 . —種經由提供於電力產生設備及電力消耗設備之間 之可充電電力供應系統以穩定此電力系統之方法，其 特徵爲包含下列步驟： 偵測電力產生設備之電力產生頻率，電壓，有效功 率，無功功率，及在一連接點上得到之相位角之偏移 之中之至少一個；及 指向任何偵測到之偏移，以控制自可充電電力系統 輸出之有效功率及無功功率之中之至少一個，以供應 一預定電力給該電力消耗設備。