本論文主要針對台電北市區處轄區配電系統，分析探討其最佳之配電變電所容量擴充模式，以停限電圖資管理系統(Outage Management System, OMS)為基礎，執行小區域負載預測，有效支援配電系統變電所之容量擴充模式，達到最具投資成本效益之配電系統規劃模式。
首先以停限電圖資管理系統擷取各小區域圍籬內的地理資訊參數，配合台北市政府土地分區使用，根據各類型樓地板面積與地區之開發強度，以負載密度法執行小區域目標年之負載預測，推估小區域單元內各類型用戶目標年最終負載，再根據各類型用戶之負載成長模式，推估個別規劃年小區域單元內各類型用戶的負載量，作為未來配電系統變電所規劃之依據。
根據小區域最終目標年之負載預測，以重心法推導北市區處目標年所有變電所及其供電區域，並計算個別供電範圍內每個負載點的等效負載損失，以決定供電區域內變電所最佳裝設位置，完成目標年變電所的供電範圍、位置及數量後，根據各供電區域之負載預測值，在滿足最低成本目標函數及限制條件下，應用動態規劃法及免疫演算法，推導出逐年變電所最佳擴充模式，包括投入之新變電所數量及位置，使變電所之容量擴充，能滿足各負載中心之用電成長外，亦能同時達成配電系統損失最小化之目標。

The thesis investigates the optimal expansion planning of substations for the distribution system of Taipei City District of Taiwan Power Company. The small area load forecasting is executed with the support of Outage Management System(OMS) database. The capacity expansion of distribution substations is obtained by considering the annual load growth of each service area to achieve the cost effectiveness of substation investment.
The geographic information of each service zone has been retrieved form the OMS data. With the land use planning of Taipei City Government, the load density of each small area for the target year is derived according to the final floor area and development strength of the land base. The load forecasting of each small area is then solved by considering the load growth of each customer class, which is then used for the expansion planning of substations.
After determining the small area load forecasting for the final target year, the center of gravity method is applied to find the geographic blocks of all substations and the corresponding service areas at the target year. The power loading of each small area is used to calculate the power loading loss of which service area to solve the optimal location within the block for each substation. Based on the annual load forecasting of all small areas, the expansion planning of distribution substations for Taipei City District is derived by Dynamic Programming(DP) and Immune Algorithm(IA) to achieve minimization of power loading loss with subject to the operation constraint. By the proposed methodology, the unit commitment of distribution substations is determined to meet the load growth of service area and achieve power loading loss minimization of distribution systems.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 研究步驟 3
1.3 論文內容概要 5
第二章 小區域負載預測 6
2.1 前言 6
2.2 停限電管理系統 7
2.2.1 停限電管理系統操作介面 9
2.3 小區域單元內之最終飽和負載預測 11
2.4 小區域負載預測法 18
2.5 單元規劃範例 20
2.6 負載特性調查 25
2.6.1 用戶日負載模型推導 26
2.6.2 區處日負載組成推估 27
2.7 北市區處變電所最終規劃模式與既設變電所配置模式之比較
28
2.7.1 變壓器設備裝置成本之比較 29
2.7.2 變壓器鐵損及銅損之比較 33
第三章 規劃區域變電所供電範圍、位置與目標函數計算 35
3.1 前言 35
3.2 重心法 36
3.3 規劃區域變電所供電範圍 37
3.4 規劃區域變電所位置之決定 43
3.5 目標函數之等效負載損失成本 47
第四章 應用動態規劃法及免疫演算法於變電所容量擴充規劃 49
4.1 前言 49
4.2 規劃地區之變電所逐年裝置容量估算 50
4.3 動態規劃之變電所容量擴充規劃 52
4.3.1 動態規劃原理 52
4.3.2 以動態規劃法求解北市區處變電所容量擴充方案 55
4.3.3 動態規劃法結果探討 60
4.4 免疫演算法 63
4.4.1 免疫系統原理 63
4.4.2 雜異度與相似度計算 66
4.4.3 以免疫演算法求解北市區處變電所容量擴充方案 68
4.4.4 免疫演算法結果探討 74
4.5 動態規劃法與免疫演算法結果之比較 77
第五章 結論與未來研究方向 79
5.1 結論 79
5.2 未來研究方向 80
參考文獻 81

圖目錄
圖1-1 研究步驟流程 4
圖2-1 停限電管理系統架構圖 7
圖2-2 停限電管理系統操作介面 9
圖2-3 圍籬編號6346之街道圖 10
圖2-4 線路變壓器的用戶資訊 10
圖2-5 台北市都市計畫整合查詢系統登入畫面 12
圖2-6 台北市都市計畫整合查詢系統操作界面 12
圖2-7 台北市都市計畫整合查詢系統使用分區界面 13
圖2-8 台北市都市計畫整合查詢系統查詢面積界面 13
圖2-9 各類型用戶負載成長S曲線 19
圖2-10 圍籬編號6348之街道圖 20
圖2-11 圍籬編號6348之都市計畫圖 21
圖2-12 單元負載預測結果 23
圖2-13 區處內各類型用戶日負載模型推導流程 25
圖2-14 北市區處89年夏月日負載小時推估 27
圖3-1 重心法示意圖 37
圖3-2 規劃地區示意圖 38
圖3-3 規劃區域重心位置 38
圖3-4 規劃地區起始點位置 39
圖3-5 從起始點開始往周圍負載點相加 39
圖3-6 規劃地區之新建變電所的供電範圍 40
圖3-7 應用重心法求解變電所供電範圍之流程圖 41
圖3-8 應用重心法規劃北市區處變電所供電範圍 42
圖3-9 變電所供電範圍 44
圖3-10 規劃區域內變電所最佳裝設位置流程圖 45
圖3-11 規劃區域內變電所最佳裝設位置 46
圖4-1 逐年負載預測及變電所擴充數量 50
圖4-2 逐年之負載率 52
圖4-3 變電所容量擴充之動態規劃路徑 56
圖4-4 執行動態規劃流程圖 57
圖4-5 變電所規劃對應之路徑示意圖 58
圖4-6 變電所擴充最佳規劃路徑圖 60
圖4-7 應用動態規劃法於北市區處變電所之擴充規劃 61
圖4-8 應用動態規劃法之逐年等效負載損失成本 62
圖4-9 免疫系統 65
圖4-10 抗體之資料結構 66
圖4-11 免疫演算法求解變電所規劃流程圖 69
圖4-12 抗體間進行雙點交換示意圖 71
圖4-13 抗體間進行突變示意圖 72
圖4-14 免疫演算法規劃變電所等效負載損失成本 74
圖4-15 應用免疫演算法於北市區處變電所之擴充規劃 75
圖4-16 應用免疫演算法之逐年等效負載損失成本 76

表目錄
表2-1 北市土地使用分區管制規則之容積率、建蔽率 14
表2-2 地下配電地區負載密度 16
表2-3 架空配電地區負載密度 16
表2-4 美、日電力公司相關負載類型之負載參差率 17
表2-5 規劃單元內負載密度及參差率 22
表2-6 規劃單元內最大負載、時間常數及起始時間 23
表2-7 單元負載預測結果 24
表2-8 變電所最終規劃模式與既設變電所配置模式之比較 28
表2-9 60MVA及30×2MVA變電設備、器材費 30
表2-10 25MVA變電設備、器材費 31
表2-11 20MVA變電設備、器材費 32
表2-12 變電所最終規劃模式之變壓器設備裝置成本 33
表2-13 既設變電所配置模式之變壓器設備裝置成本 33
表2-14 各種容量變壓器之鐵損與銅損 34
表2-15 變電所最終規劃模式之變壓器鐵損與銅損 34
表2-16 既設變電所配置模式之變壓器鐵損與銅損 34
表3-1 變電所供電範圍內之等效負載損失 44
表4-1 逐年負載預測及變電所擴充數量 51
表4-2 各階段狀態對應之等效負載損失成本 58
表4-3 等效負載損失成本比較表 78
表4-4 動態規劃法及免疫演算法效能比較表 78

參考文獻
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