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研究生: 董崴
Wei - Tung
論文名稱: 應用類神經網路於即時性評估交鏈聚乙烯絕緣狀態之研究
Real-time Insulation Status Assessment of XLPE Using Neural Network
指導教授: 吳瑞南
Ruay-Nan Wu
口試委員: 張宏展
Hong-Chan Chang
謝宗煌
Tsung-Huang Hsieh
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 局部放電交鏈聚乙烯類神經網路
外文關鍵詞: cross-linked polyethylene, partial discharge, neural network
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  •   電力設備中之絕緣材料會隨著時間、環境、人為等等因素而產生老化現象,為了避免因絕緣老化所造成電力設備之突發故障,如何即時監測絕緣劣化之狀態,便成為重要之課題。
      本文採用的分析資料,為不同試驗條件的交鏈聚乙烯試驗數據,其經過濾波、化簡和特徵萃取後,得到能代表局部放電演進的特徵參數。以此作為類神經網路之輸入資料,並將特徵曲線以分期邊界區分為劣化初期、中期與末期,做為類神經網路之目標輸出,並以倒傳遞網路以及批次訓練之方式進行網路訓練,最後使用類神經網路辨識絕緣材料之劣化狀態。為了尋找出類神經網路在不同輸入層神經元數與不同隱藏層神經元數搭配下之最佳辨識成功率,本文設定輸入層神經元數為20個至70個、隱藏層神經元數為10個至90個,利用相互搭配之方式進行網路訓練。欲尋找出最佳辨識成功率之組合。
      研究最後以放電量總和之區域平均放電量作為局部放電之特徵參數。在絕緣劣化狀態辨識方面,本文提出以輸入層神經元個數為40筆、隱藏層神經元個數為10個之組合建議,初期辨識成功率因資料之初期成份極少,故先予以忽略;中期辨識成功率約可達到89%;末期成功率約可達到78%。在絕緣劣化分期中,中期為通知設備異常之重要時機,故應格外重視。


      The insulation materials in electrical equipment often experience insulation degradation over time, which are caused by the environment or human. In order to avoid the sudden failure of electrical equipment by insulation breakdown, the real-time monitoring on the status of insulation degradation is always a vital research subject.
      In this paper, the analyzed data is obtained from deterioration test of XLPE with different conditions. After being processed by filtering, reduction and feature extraction, this data becomes an effective characteristic parameter as the input data of neural network, which represents the evolution of partial discharges. The characteristic curve is divided into three stages of degradation, early, medium and final, as the output data of neural network. The training method of neural network are back propagation network(BP) and batch learning. Finally, use the neural network to identification the deteriorated state of insulating materials. In order to find out the best recognition rate of success of neural network, the numbers of input layer neurons and hidden layer neurons change from 20 to 70 and from 10 to 90, respectively.
      This thesis utilizes the trend of change of district average discharge amount to represent the trend of the partial discharge. This thesis proposes that the number of neurons in input layer and hidden layer are 40 and 10, for training the neural network to identify the insulation degradation. The early stage data is too few to be omitted. Apart from this, the medium-term success rate of recognition is 89%, and the final-term success rate of recognition is 78%.The state of insulation degradation, medium stage is the important time to notice the failure of apparatus.

    中文摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的與方法 2 1.3 論文章節概述 4 第二章 局部放電試驗架構與資料處理 6 2.1 局部放電介紹 6 2.2 局部放電檢測之目的與方式 6 2.3 局部放電檢測系統 7 2.3.1 加壓設備 8 2.3.2 保護與量測裝置 8 2.3.3 試驗數據擷取與紀錄裝置 9 2.4 被試物介紹 9 2.5 試驗程序與資料擷取方式 10 2.6 試驗結果 11 2.7 試驗數據前處理 11 2.8 特徵萃取方法 14 2.8.1 偏態 15 2.8.2 峰態 16 2.8.3 放電區域 16 2.8.4 區域平均放電量 17 2.8.5 Pearson相關係數 18 第三章 類神經網路概論 20 3.1 類神經網路介紹 20 3.2 類神經網路模型 21 3.2.1 生物神經元模型 21 3.2.2 人工神經元模型 23 3.3 類神經網路基本架構 25 3.4 類神經網路學習規則 27 3.5 倒傳遞網路 28 3.5.1 批次學習 29 3.5.2 倒傳遞網路演算法 30 第四章 研究流程與結果分析 36 4.1 主要研究流程 36 4.2 選擇特徵參數與樣板試驗 37 4.2.1 特徵曲線相似度比對方法 37 4.2.2 相似度計算結果與樣板選擇 38 4.3 建構/訓練類神經網路 40 4.3.1 訂定分期邊界 42 4.3.2 建構輸入資料 44 4.3.3 建構目標輸出資料 46 4.3.4 訓練類神經網路 48 4.4 進行絕緣劣化之狀態辨識 49 4.4.1 測試網路 49 4.4.2 計算辨識成功率 51 4.5 研究結果分析 52 4.6 即時性應用 55 第五章 結論與未來展望 60 5.1 結論 60 5.2 未來展望 61 參考文獻 63 附錄A 66 附錄B 72 作者簡介 77

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