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103年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：22530
等 別： 高考二級
類 科： 電力工程
科 目： 電力系統
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、
請說明求解輸電網路之電力潮流（Power flow）問題時，需要搖擺匯流排（Swing
bus 或Slack bus）的二個主要原因。（10 分）
何謂比流器（Current transformer, CT）？何謂比壓器（Potential transformer, PT）？
說明兩者的功用。（10 分）
二、如圖所示為以標么值表示的某輸電網路單線圖，假設故障前的匯流排電壓皆為 1.0
標么。
利用定義
kmI
I
V
I
V
Z
m
k
j
k
j
jk
≠=
=
∂
∂
=
,0
，試求阻抗矩陣 Z
BUS
之第一行的三個元素，
Z
11
、Z
21
及Z
31
。（6分）
若匯流排 1發生直接接地（故障阻抗為零）之三相接地故障，試計算故障電
流。（6分）
利用
與
的結果計算匯流排 2與匯流排 3的電壓。（8分）
三、某輸電系統有二個匯流排（Two-bus transmission system），其搖擺匯流排（Swing bus）
之電壓為 °∠01 標么，另一為負載匯流排（Load bus）；負載匯流排之負載為（0.3+j1.0
）標么，同時有一固定電容器併接（Fixed shunt capacitor）於該負載匯流排，並提供
j1.1 標么之無效功率。連接搖擺匯流排至負載匯流排之輸電線路阻抗為 j0.4 標么，假
設負載匯流排之初始電壓為 °∠01 標么。
繪出此系統之單線圖，並求此系統之導納矩陣 Y
BUS
。（6分）
以高斯-塞達法（Gauss-Seidel）列出欲求解之電力潮流方程式，並進行一次疊代求
解。（6分）
以牛頓-勞福森法（Newton-Raphson）列出欲求解之電力潮流方程式，並進行一次
疊代求解。（8分）
Bus 1
j
0.05
j
0.1
＋
1∠0
o
－
＋
1∠0
o
－
Bus 3
Bus 2
j
0.1
j
0.2
j
0.3
103年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：22530
等 別： 高考二級
類 科： 電力工程
科 目： 電力系統
全一張
（
背面
）
四、有一部三相、60 Hz 圓柱形轉子之同步發電機，其 H常數為 4秒、暫態電抗
3.0j
'=
d
X標么，經由電抗為 6.0
j
=
X
標么之輸電線輸送 0.1=
m
P標么、功率因數為
0.9 落後之實功率至電壓為 °∠01.0 標么的無限匯流排。
寫出以標么(p.u.)為單位之搖擺方程式（Swing equation）。若在輸電線的中點發
生三相接地故障（假設接地阻抗為零），試求故障發生開始三週期後的功率角（
Power angle），假設輸入發電機之機械功率在這段時間維持不變。（8分）
在上述運轉條件下，滿足 P-δ曲線之等面積法則的故障清除角（Fault clear angle）
為何？（12 分）
五、有兩部火力發電機之燃料成本曲線方程式如下所示：
2
11 1 1
2
22 2 2
()60015 0.05
( ) 700 20 0.04
GGG
GGG
CP P P
CP P P
=+ +
=+ +
第1部發電機之懲罰因數（Penalty factor）為 1，第 2部發電機 04.0/ 2=∂∂ GLoss PP 。
若系統之損失(Loss
P)加上負載的總量為 950 MW，試求在最佳經濟調度時的發電量
PG1、PG2，與發電總成本。（20 分）