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研究生:廖家興
研究生(外文):Chia-Hsing, Liao
論文名稱:符合IEC標準之衝擊電壓量測研究
論文名稱(外文):The Study of Impulse Voltage Measurement Conforming to IEC Standards
指導教授:吳瑞南吳瑞南引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:IEC 60-2衝擊電壓量測不確定度刻度因數雷擊突波參數級函數響應參數
外文關鍵詞:IEC 60-2impulse voltage measurementuncertaintyscale factorlightning impulse curve parameterstep response parameter
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在IEC 60-2的標準裡,規定每一個衝擊電壓試驗系統之認證,應定期由獨立的公正機構施以多項試驗。為期順應IEC之規定,本文選定衝擊電壓之量測為研究目標,進行IEC相關規範之暸解與歸納。
此外,為期符合IEC標準,傳統類比式的操作控制及量測作業系統,若能以電腦輔助的方式,強化其功能,則自有益於試驗之進行。為有效評估衝擊電壓量測時的不確定度、刻度因數、雷擊突波參數、級函數響應參數等,本文針對軟體程式,進行研發。運用此軟體可使衝擊電壓的量測與計算更為簡化,至於硬體部份,則有待未來繼續研究。

In the IEC 60-2 standard, each high voltage measuring system need to carry out some sorts of specified tests by accredited organizations regularly. For the sake of conforming to the IEC regulations, this research selects the impulse voltage measurement to be the study target and proceeds to understand and collect the relevant regulations.
In addition, in order to fulfill the IEC standard and facilitate the execution of tests, incorporating the computer to strengthen the function of existing test facilities is also a worldwide trend. In this trend, this research focuses on the software development to effectively evaluate the uncertainty, scale factor, lightning impulse curve parameters, and step response parameters in impulse voltage measurement. This software is believed to be helpful in reducing the effort of impulse voltage measurement and its related calculation. The portion of hardware is left for future development.

中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
誌 謝Ⅲ
目 錄Ⅳ
圖表索引Ⅶ
第一章緒論1
1.1.IEC 60-22
1.1.1量測不確定度3
1.2.研究目的與章節概述5
第二章衝擊電壓量測系統的規範與相關參數8
2.1對被認可量測系統之要求11
2.1.1被認可量測系統刻度因數之穩定度12
2.1.2被認可量測系統之動態行為12
2.1.3被認可量測系統與被試物的聯結13
2.2被認可量測系統之組件之驗收試驗13
2.2.1刻度因數之決定15
2.2.2短期穩定度試驗15
2.2.3長期穩定度15
2.2.4溫度效應16
2.2.5鄰近效應16
2.2.6組件之動態行為17
2.2.6.1由組件之振幅/頻率響應決定動態行為17
2.2.6.2由組件之級函數響應決定動態行為17
2.2.7耐力試驗17
2.2.8線性試驗18
2.2.8.1參考法18
2.2.8.2替代法18
2.3量測系統之性能試驗20
2.3.1參考法22
2.3.1.1以參考法決定指定刻定因數22
2.3.1.2以參考法決定動態行為24
2.3.2單一突波之比較性測量,並補以級函數響應25
2.3.3測量組件刻度因數,與級函數響應26
2.3.4IEC 60-2對雷擊突波電壓量測系統動態行為之建議27
2.3.5性能試驗的參考紀錄28
2.4量測系統之性能檢查28
2.4.1檢查其組件之刻度因數及量測系統之動態行為29
2.4.2與另一具被認可量測系統相互比較29
2.4.3以球間隙檢查刻度因數及測量量測系統級函數響應 30
2.5IEC標準量測裝置30
2.6雷擊突波的參數31
2.6.1突波電壓31
2.6.2全雷擊突波31
2.6.3標準雷擊突波33
2.7級函數響應的參數34
第三章雷擊突波電壓量測系統之不確定度評估40
3.1IEC 60-2附錄H求取不確定度的步驟40
3.1.1求取隨機不確定度(A型不確定度)41
3.1.1.1量測次數少的隨機不確定度41
3.1.1.2量測次數多之隨機不確定度43
3.1.1.3預先已建立有多次量測值之隨機不確定度43
3.1.2求取系統不確定度(B型不確定度)44
3.1.2.1呈矩形分佈之系統貢獻44
3.1.2.2呈高斯分佈之系統貢獻45
3.1.2.3系統不確定度45
3.1.3求取整體不確定度47
3.2雷擊突波電壓量測系統之不確定度評估47
3.2.1隨機不確定度的估算程序48
3.2.2系統不確定度的估算程序51
3.2.2.1系統不確定度之貢獻 51
3.2.2.2系統不確定度Us的計算53
3.2.3整體不確定度的計算 53
3.3雷擊突波電壓量測系統不確定度的評估實例54
3.3.1隨機不確定度的計算 54
3.3.2系統不確定度的計算 55
3.3.3整體不確定度的計算 58
3.3.4指定刻度因數 59
第四章電腦輔助衝擊電壓試驗之量測60
4.1 電腦輔助衝擊電壓試驗系統介紹60
4.2 程式規劃與架構說明63
4.2.1不確定度評估66
4.2.2級函數響應參數70
4.2.3雷擊突波參數74
第五章結論與未來研究方向82
參考文獻 84
附錄A86
附錄B91
附錄C98
附錄D100

1. IEC 60-2, High-voltage test techniques Part 2: Measuring System(1994).
2. 量測資訊計量專刊,量測不確定度篇,工業技術研究院量測技術發 展中心,民國八十五年六月。
3. 鄭希龍,「量測不確定度的基本統計觀念」,量測資訊,第50期,第66∼74頁,民國八十五年七月。
4. ISO Guide 25: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(1995).
5. IEC 60-1, High-voltage test techniques Part 1: General definitions and test requirements(1989).
6. 徐義人,工程機率統計學,國立編譯館主編,華泰文化事業公司印行,民國86年2月。
7. 廖財昌,高壓絕緣工程,全華科技圖書股份有限公司,民國87年6月。
8. 電力設備測試技術發展研討會,經濟部八十七年度科技研究發展專案計畫,民國86年11月17日。
9. 高電壓量測、校正與自動化技術,電力設備測試技術發展發展二年計畫業界先期參與技術資料,經濟部八十六年度科技研究發展專案計畫,民國86年6月。
10. 張碩,自動控制系統,大碩出版社,第三版,民國84年。
11. IEEE/ANSI Standard 4, Standard Techniques for High Voltage Testing(1978).
12. Granacho, F., M. Aro and K. Schon, "Evaluation Procedures for Lightning Impulse Parameters in case of Waveforms with Oscillations and/or an Overshoot, " IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, No. 2, pp. 640-648 (1997).
13. Li, Y.M., J. Kuffel and W. Janischewskyj, " Exponential Fitting Algorithms for Digitally Recorded HV Impulse Parameter Evaluation, " IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No. 4, pp.1727-1725 (1993).
14. IEC 1083, Digital Recorders for Measurements in High Voltage Impulse Tests(1991).
15. 顏世雄,高電壓工程,新學識文教出版中心,第四版,民國83年四月。

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