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研究生: 郭應標
Ying-piao Kuo
論文名稱: 模鑄式比流器局部放電圖譜辨識之研究
Research of the Partial Discharge Pattern Recognition of Resin Cast Current Transformers
指導教授: 張宏展
Hong-Chan Chang
口試委員: 陳建富
Jiann-fuh Chen
陳財榮
Tsair-rong Chen
郭政謙
Cheng-Chien Kuo
吳瑞南
Ruay-nan Wu
辜志承
Jyh-cherng Gu
蕭弘清
Horng-ching Hsiao
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 139
中文關鍵詞: 局部放電比流器類神經網路小波轉換
外文關鍵詞: Partial Discharge, Current Transformer, Artificial Neural Network, Wavelet Transform
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  • 本研究是要建構一個辨識率高的模鑄式比流器局部放電圖譜辨識系統,應用類神經網路並結合二維小波轉換,能辨識出模鑄式比流器局部放電圖譜。主要研究分為局部放電圖譜實驗測試及圖譜辨識系統兩大部份,其中局部放電圖譜實驗測試部分,製造特別設計七種常發生局部放電模型的模鑄式比流器,且在屏蔽實驗室內,使用局部放電檢測儀器,獲取3D放電圖譜資料;圖譜辨識的部分,為了建立類神經網路辨識系統,首先探討實驗數據化簡的處理方式,作為類神經網路的訓練及辨識用數據,並分別探討類神經網路不同的演算法、隱藏層的神經元數目,經研究後實驗數據化簡為60x60矩陣時,採用最大值模式比採用平均值模式總辨識率較高,而類神經網路採用比例共軛梯度演算法比有彈性倒傳遞演算法總辨識率較高,隱藏層的神經元數目採用20時,可建立一個辨識率98.6 %的辨識系統。為了再提高類神經網路辨識系統的辨識率,結合二維小波轉換及不同的小波函數進行特徵擷取,作為倒傳遞類神經網路之訓練集,用以建構辨識率更佳的模鑄式比流器局部放電圖譜辨識系統。研究後採用最佳60x60矩陣經二維小波轉換後,小波函數採用Coif1時,以第二層的低頻影像小波係數,隱藏層的神經元數目30至60時,再經過類神經網路辨識系統可達到100%的辨識率。最後探討加入模擬雜訊後的辨識結果,模擬雜訊在30pC以下時模鑄式比流器良品的辨識率達到100%,因此研究後之模鑄式比流器局部放電圖譜的辨識系統可用於模鑄式比流器製造廠的品質管制使用,確保出廠的模鑄式比流器皆為良品。
    關鍵字:局部放電、比流器、類神經網路、小波轉換


    The study pertains to developing a high recognition resin cast current transformers’ partial discharge pattern recognition system, adopting an artificial neural network and also combining the two-dimensional wavelet transform, which can identify resin cast current transformers’ partial discharge patterns. The study is mainly divided into the two parts of partial discharge pattern experiment testing and pattern recognition system; of which, on partial discharge pattern experiment testing, resin cast current transformers specially designed with seven commonly occurred partial charge models are fabricated and tested using partial discharge testing and screening instruments at insulated laboratories to derive the 3D partial discharge pattern data. On pattern recognition, for instilling an artificial neural recognition system, the study first explores the simplified processing method for the experiment data for artificial neural network training and data recognition, and also explores separately the artificial neural network’s various algorithms, neural node count on the hidden layers. After the study simplifies the experiment data into a 60x60 matrix, it is found that the maximum value model has a higher recognition ratio than the median value model, and that the artificial neural network combining the conjugate gradient algorithm has a higher recognition ratio than the resilient back-propagation algorithm; when the neural node count is set to 20 for the hidden layers, it is able to instill a recognition system with a 98.6% successful recognition ratio. To further improve the artificial neural network recognition system’s recognition ratio, two-dimensional wavelet transform is combined with varied resonant functions to derive the characteristics as the reverse transgression neural network’s training set, with which to instill an optimal recognition ratio of the resin cast current transformer’s partial discharge pattern recognition system. The study then adopts an optimized 60x60 matrix, which is put through two-dimensional wavelet transform, where the wavelet function is set to Coif1, using the second tier’s low-frequency image resonant wavelet index, and when the hidden layers neural node count reaches between 30 and 60, the artificial neural network recognition system is able to achieve a 100% recognition ratio. Lastly, by exploring the recognition results after adding simulated noise signals, it is found that the resin cast current transformer is able to achieve a 100% recognition ratio when the simulated noise signals are kept to under 30pC, and thus validating that the study’s resin cast current transformer’s partial discharge pattern recognition system can be used in quality control at resin cast current transformer manufacturing factories to ensure that all resin cast current transformers shipped from the factory are of good quality products.
    Keywords: Partial Discharge, Current Transformer, Artificial Neural Network, Wavelet Transform

    中文摘要 Abstract 誌 謝 目 錄 表目錄 圖目錄 第一章 緒論 1.1 研究動機與背景 1.2 研究目的與方法 1.3 論文研究之貢獻 1.4 論文章節概述 第二章 局部放電的基本理論 2.1 前言 2.2 局部放電現象 2.2.1局部放電基本圖譜 2.2.2局部放電的類型 2.3局部放電檢測方法 2.4本章結論 第三章 模鑄式比流器局部放電數據擷取 3.1前言 3.2 局部放電實驗設備 3.2.1 實驗設備 3.2.2 量測系統 3.3 模鑄式比流器 3.4量測系統操作 3.4.1 量測校正程序 3.4.2 量測實驗程序 3.5 數據擷取探討 3.5.1 3D放電圖譜 3.5.2 訓練與辨識用之數據 3.6 本章結論 第四章 類神經網路的基本理論 4.1 前言 4.2類神經網路的架構與學習規則 4.2.1 生物神經元模型 4.2.2 人工神經元模型 4.2.3 類神經網路的分類 4.3 倒傳遞類神經網路 4.3.1 倒傳遞網路簡介 4.3.2 倒傳遞網路演算法 4.3.3 有彈性倒傳遞網路演算法 4.3.4 共軛梯度演算法 4.4 本章結論 第五章小波轉換的基本理論 5.1前言 5.2小波轉換 5.2.1 小波轉換簡介 5.2.2 連續小波轉換 5.2.3 離散小波轉換 5.3 二維離散小波轉換 5.4 本章結論 第六章 模鑄式比流器局部放電圖譜辨識系統 6.1前言 6.2 模鑄式比流器局部放電圖譜數據處理方式 6.2.1 類神經網路 6.2.2 小波轉換 6.3 類神經網路架構與訓練流程圖 6.3.1 三層前饋式倒傳遞網路 6.3.2 類神經網訓練流程圖 6.4 模鑄式比流器局部放電圖譜辨識系統分析 6.4.1 類神經網路建構之辨識系統 6.4.1.1最佳輸入數據探討 6.4.1.2 類神經網路採用不同演算法之探討 6.4.2 類神經網路及小波轉換建構之辨識系統 6.5 辨識系統分析結果探討 6.5.1 無雜訊下之辨識結果探討 6.5.2 加入雜訊後之辨識結果探討 6.6 本章結論 第七章 結論及未來展望 7.1 結論 7.2 未來展望 參考文獻 附錄 A 局部放電檢測儀器TE 571規格 附錄 B 實驗數據 作 者 簡 介

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