臺灣博碩士論文加值系統

本研究採取線圈熱點溫度量測，利用熱點溫度模型和等效老化因子模型，分別瞭解變壓器負載與溫度之間的關係，並撰寫為程式後燒入單晶片，結合外部電路與模組，研究製作油浸式變壓器之殘餘壽命檢測器。利用檢測器量測油浸式變壓器運作中的負載狀態與環境溫 度，再計算出等效老化因子與殘餘壽命，並將量測值與計算結果呈現於顯示器。本文最後將殘餘壽命的實際值與理論值比對，證明檢測器具量測的應用性與計算值的正確性。

This study uses the temperature model algorithm and the equivalent aging factor algorithm to find the correlation between the load and temperature. The program is programmed in a single-chip microcomputer and combined with circuits to measure and analysis the operation of transformer. The detector is used to measure the load state and ambient temperature of the oil-immersed transformer, and then calculate the equivalent aging factor and residual life. Finally, the measured value and calculation result will show on the display. The actual value of the residual life is compared with the theoretical value, which proves the applicability of the measurement of the measuring instrument and the correctness of the calculated value.

目　錄
中文摘要 I
Abstract II
致 謝 III
目　錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒　論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 本論文貢獻 2
1.4 章節概要 2
第二章 變壓器溫度計算簡化模型 4
2.1 前言 4
2.2 IEEE Std.C57.91基本變壓器溫度模型 4
2.2.1 熱點溫度模型 4
2.2.2 等效老化因子 6
2.3 逝去壽命模型 7
2.3.1 溫度簡化模型 7
2.3.2 簡化模型之推導 8
2.4 本章結論 9
第三章 檢測器之硬體與程式架構 10
3.1 前言 10
3.2 硬體架構之元件應用 10
3.2.1微處理核心單元 10
3.2.2 LCD顯示器 11
3.2.3霍爾模組 11
3.2.4網通傳輸設備 15
3.2.5溫度感測模組 16
3.3 程式架構之控制流程 17
3.4 等校老化因子演算 19
3.5 本章結論 21
第四章 檢測器功能設計與驗證 22
4.1前言 22
4.2殘餘壽命檢測器 22
4.3建立顯示器功能與計算功能之驗證 23
4.3.1時間計數 23
4.3.2變壓器絕緣壽命 24
4.3.3變壓器負載比例 24
4.3.4串列傳輸功能 34
4.4檢測器整合模組之功能實現與驗證 35
4.4.1霍爾模組實測驗證 35
4.4.2溫度感測器功能驗證 43
4.5本章結論 45
第五章 實現量測功能與計算結果 46
5.1前言 46
5.2實驗環境 46
5.3檢測器功能 49
5.3.1實例量測 49
5.3.2殘餘壽命遞減 51
5.3.3溫度感測 54
5.3.4負載電流變化檢測 57
5.3.5遠端傳輸實驗 61
5.4檢測器計算之準確度 64
5.4.1溫度感測之驗證 64
5.4.2殘餘壽命計算之誤差比較 66
5.5本章結論 78
第六章 結論及未來展望 80
6.1 本論文研究成果 80
6.2 未來發展方向 81
參考文獻 82

圖目錄
圖3.1 單晶片(MPC82G516A) 10
圖3.2 LCD顯示器(AMC1602A-I2C) 11
圖3.3 霍爾模組(WCS2210) 12
圖3.4 交流電流轉換電壓值特性 12
圖3.5 霍爾模組(WCS2210)功能圖 13
圖3.6 乙太網路轉換器(E-P732) 15
圖3.7 4G無線路由器(IM-334GII) 16
圖3.8 溫度感測模組 16
圖3.9 溫度之數位資料 17
圖3.10 控制流程圖 18
圖4.1 殘餘壽命檢測器實體 22
圖4.2 單晶片開發板 23
圖4.3 24小時制時間計數 24
圖4.4 24小時制時間計數 24
圖4.5 變壓器的電流比例值(k) 25
圖4.6 實驗設備 25
圖4.7 霍爾模組之電流量測 26
圖4.8 電流為零的轉換電壓值 27
圖4.9 無負載狀態(k=0.00) 27
圖4.10 電流為5A的轉換電壓值 28
圖 4.11 滿載狀態(k=1.00) 28
圖4.12 5A電流輸入 30
圖4.13 LCD顯示k=1.00 30
圖4.14 縮時攝影過程截圖(k=1.00) 31
圖4.15 7.5A電流輸入 32
圖4.16 LCD顯示k=1.50 32
圖4.17 縮時攝影過程截圖(k=1.50) 33
圖4.18 串列傳輸透過USB線材 34
圖4.19 終端視窗資訊顯示 34
圖4.20 模擬示意圖 35
圖4.21 比流器之應用環境 35
圖4.22 吹風機消耗之電流值 36
圖4.23 比流器二次側輸出數值 37
圖4.24 電流量測之驗證環境 39
圖4.25 比流器二次側電流值 40
圖4.26 檢測器中LCD顯示之k值 41
圖4.27 檢測器整合溫度感測模組之功能方塊圖 43
圖4.28 檢測器整合溫度感測模組 43
圖4.29 溫度感測變化之時間與溫度顯示 44
圖5.1 油浸式變壓器 47
圖5.2 模鑄式比流器 47
圖5.3 模鑄式比流器配置表 48
圖5.4 配置電流勾表 48
圖5.5 量測環境 49
圖5.6 量測進行中 50
圖5.7 電流勾表量測為503.2A 50
圖5.8 檢測器之量測顯示 51
圖5.9 電腦終端接收資訊 51
圖5.10 比流器轉換中 52
圖5.11 電流勾表量測為494.6A 53
圖5.12 量測比流器二次側交流電流 53
圖5.13 變壓器壽命值(T=179,999.98) 53
圖5.14 終端視窗接收資訊 54
圖5.15 變壓器壽命值遞減後(T=179,999.97) 54
圖5.16 負載狀態與溫度量測中 55
圖5.17 電流勾表量測為495.7A 56
圖5.18 吹風機運轉中 56
圖5.19 檢測器LCD顯示訊息 56
圖5.20 溫度顯示為40度 57
圖5.21 終端視窗每秒更新訊息 57
圖5.22 電流勾表量測為497.3A 59
圖5.23 檢測器顯示k=0.96 59
圖5.24 終端訊息顯示趨近滿載(k=0.96) 59
圖5.25 輸出電流調降至k=0.50 60
圖5.26 檢測器顯示k=0.50 60
圖5.27 電流勾表量測到輸出電流為254.3A 60
圖5.28 檢測器與網通傳輸設備 62
圖5.29 檢測器開始運作 62
圖5.30 乙太網路轉換器與4G無線路由器開始運作（燈號亮起） 62
圖5.31 確認LCD之顯示訊息 63
圖5.32 電腦僅連接有線網路 63
圖5.33 實現遠端傳輸功能 63
圖5.34 恆溫設備設定為32度 65
圖5.35 LCD顯示溫度為32度 65
圖5.36 恆溫設備設定為39度 66
圖5.37 LCD顯示溫度為39度 66
圖5.38 顯示環境溫度為25度 68
圖5.39 負載條件k=1.00 68
圖5.40 殘餘壽命實際值與理論值之曲線(k=1.00, 25℃) 70
圖5.41 殘餘壽命實際值與理論值之誤差值(k=1.00, 25℃) 70
圖5.42 顯示環境溫度為25度 71
圖5.43 負載條件k=1.00 72
圖5.44 負載條件k=2.00 72
圖5.45 殘餘壽命實際值與理論值之曲線(前30分鐘：k=1.00, 25℃,後30分鐘：k=2.00, 25℃) 74
圖5.46 殘餘壽命實際值與理論值之誤差值(前30分鐘：k=1.00, 25℃,後30分鐘：k=2.00, 25℃) 74
圖5.47 顯示環境溫度為40度 75
圖5.48 負載條件k=2.00 76
圖5.49 殘餘壽命實際值與理論值之曲線(k=2.00, 40℃) 78
圖5.50 殘餘壽命實際值與理論值之誤差值(k=2.00, 40℃) 78

表目錄
表3.1 霍爾模組電性特性 14
表3.2 電流轉換電壓值比例表 14
表3.3 等效老化因子演算表 20
表4.1 負載電流對照表 29
表4.2 數據(a)、(b)、(c)計算結果 37
表4.3 電流量測表 38
表4.4 電流量測表之對應值 42
表4.5 量測值之比較表 42
表5.1 殘餘壽命實際值與理論值之比較表(k=1.00, 25℃) 69
表5.2 殘餘壽命實際值與理論值之比較表(前30分鐘：k=1.00, 25℃；後30分鐘：k=2.00, 25℃) 73
表5.3 殘餘壽命實際值與理論值之比較表(k=2.00, 40℃) 77

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