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研究生: 陳柏翰
Po-han Chen
論文名稱: 先進局部放電分析儀之研製
Design and Implementation of an Advanced Partial Discharge Analyzer
指導教授: 張宏展
Hong-Chan Chang
口試委員: 吳瑞南
Ruay-Nan Wu
郭政謙
Cheng-Chien Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: 局部放電局部放電分析儀氣封式開關TW轉換3D圖譜EMD分解
外文關鍵詞: partial discharge, PD analyzer, gas-insulated switchgear, TW-transform, 3D images, empirical mode decomposition
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  • 電力設備長期運轉之下,絕緣材料會因各種因素產生劣化,如不妥善處理將會造成電力設備崩潰進而引發停電意外,為了有效維護保養高電壓電力系統設備,檢測設備絕緣劣化所產生的局部放電現象與訊號分析已成為預防性設備故障診斷的重要手段,若能同時整合局部放電檢測與訊號分析將大幅提升設備故障診斷之能力。
    本研究旨在建立先進局部放電分析儀之架構與功能,首先研究整理目前主流的局部放電檢測方法,選取高頻電流感測法、磁場耦合感測法及音射感測法作為標的,研究適合各自的訊號分析方法,分別選用TW-平面轉換、3D圖譜與EMD分解並整合至局部放電整合分析儀上;最後利用廠商製作不同瑕疵類型氣封式開關,建立標準局部放電高壓試驗程序並於局部放電試驗進行同時,測試局部放電整合分析儀是否能快速分析不同放電類型。


    The insulation material for power systems subjected to long-term operation may deteriorate because of various reasons. If equipments are poorly maintained, the power system may collapse and cause blackouts. To protect high-voltage power system equipments, identifying and analyzing the partial discharge (PD) phenomenon caused by insulation deterioration has become an important approach for preventive fault diagnosis. Therefore, the simultaneous integration of PD detection and signal analysis could significantly improve the ability to diagnose insulation deterioration defects.
    An advanced partial discharge analyzer is proposed in this thesis. First, the most common used and effective methods for PD detection were studied from literature survey. The high-frequency current transformer (HFCT), magnetic coupling, and acoustic emission method are selected as the primary PD detection methods. Afterwards, their suitability for signal analysis using TW-transform, 3D images, and the empirical mode decomposition methods are determined respectively. The artificial defect models of gas-insulated switchgear (GIS) are then employed to develop a standard high-voltage PD test procedure. Finally, the partial discharge analyzer is tested to verify its suitability and efficiency for partial discharge analysis.

    中文摘要I AbstractII 誌謝III 目  錄 IV 圖 目 錄 VII 表 目 錄 X 第一章 緒論 1 1.1研究動機與背景 1 1.2研究目的與方法 3 1.3章節概要 6 第二章 局部放電基本理論與檢測方法簡介 8 2.1局部放電定義與相關名詞 8 2.1.1局部放電定義 8 2.1.2局部放電相關名詞 9 2.2局部放電基本圖譜介紹 12 2.3局部放電原理與類型 17 2.3.1局部放電原理 17 2.3.2局部放電類型 20 2.4局部放電訊號檢測方法 23 2.4.1電氣檢測方法 23 2.4.2非電氣檢測方法 28 2.5本章結論 30 第三章 局部放電檢測系統人機介面與架構 32 3.1人機介面 32 3.1.1Labview人機介面開發軟體 32 3.2檢測系統架構 36 3.2.1局部放電試驗環境 36 3.2.2局部放電加壓試驗 38 3.3局部放電檢測器 41 3.3.1磁場耦合感測器 41 3.3.2音射感測器 42 3.3.3高頻電流感測器 43 3.4本章結論 44 第四章 局部放電訊號分析基本理論簡介 45 4.1T-W轉換 45 4.2Hn (φ,q)分佈圖(3D圖譜) 48 4.3經驗模式分解(Empirical Mode Decomposition) 49 4.4本章結論 53 第五章 局部放電訊號分析與案例探討 54 5.1氣封式開關簡介 54 5.2氣封式開關試驗模型 56 5.3局部放電訊號分析結果 58 5.3.1T-W轉換 62 5.3.2Hn(φ,q)分佈圖 68 5.3.3經驗模式分解 71 5.4圖譜比較 75 5.5本章結論 75 第六章 結論及未來展望 76 6.1結論 76 6.2未來展望 77 參考文獻 78

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