臺灣博碩士論文加值系統

本研究開發一套「配電網絡停電及故障檢測系統」，該系統包含三部份，第一部份為「停電及故障檢測器」、第二部份為「停電資訊處理系統」及第三部份「運轉圖資管理系統」。停電及故障檢測器為一變壓器停電檢測器，及一線路過載檢測器組成，當停電及故障檢測器檢測出停電或故障時，經由GSM無線傳輸模組或PSTN有線傳輸模組將訊息傳回控制中心之停電資訊處理系統。停電資訊處理系統內設有一停電及故障管理系統，利用回傳之停電及故障訊息，搭配運轉圖資之資料庫系統，經由演算法推論出合理的故障點。

In this thesis, an outage and fault detection system for power distribution network is proposed. The system consists of three parts including outage and fault detector, outage information processing system and operation management system. The outage and fault detector is composed of a transformer outage detector and a powerline overload detector. After the outage and fault detector detect outage or fault, it sends the message to the outage information processing system in control center by GSM wireless transmission module or PSTN wire transmission module. There is the outage and fault management system in the outage information processing system. Using the contents of the message that sent from detector to infer the rational fault place through the algorithm with the database of the operation management system.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究目標 2
1.4 文獻探討 3
1.5 論文內容 5
第二章 配電級變壓器監測及診斷系統 6
2.1 簡介 6
2.2 系統架構與規劃 6
2.2.1停電及故障檢測器 8
2.2.2停電資訊處理系統 11
2.2.3運轉圖資管理系統 12
第三章 停電及故障檢測器 14
3.1 簡介 14
3.2 變壓器停電檢測器之架構說明 14
3.2.1中央處理模組 16
3.2.2交流電壓檢測模組 21
3.2.3記憶體模組 27
3.2.4電源供應模組 28
3.2.5蓄電池模組 29
3.2.6 TOD安裝方式 31
3.3 線路過載檢測器之架構說明 33
3.3.1中央處理模組 35
3.3.2線路過載檢測模組 38
3.3.3記憶體模組 42
3.3.4 TOD安裝方式 47
3.4 通訊模組之架構說明 48
3.4.1 GSM無線通訊模組 49
3.4.2 PSTN有線傳輸模組 53
第四章 控制中心之系統架構 56
4.1 簡介 56
4.2 控制中心系統架構說明 57
4.2.1通訊發射/接收模組 57
4.2.2停電記錄模組 61
4.2.3檢測器診斷模組 61
4.2.4停電及故障搜尋模組 61
4.2.5介面整合模組 62
4.3 通訊協定 62
4.4 資料庫系統 65
第五章 停電及故障管理系統 66
5.1 簡介 66
5.2 OMS資料庫設計 66
5.2.1資料庫之關係 67
5.2.2圖資之電氣連接性關連分析 74
5.3 停電及故障搜尋法則 76
5.3.1 BASEDB.CONNECTIVITY資料表之應用說明 77
5.3.2單以TOD訊息為基礎之故障搜尋演算法 79
5.3.2.1搜尋依據 79
5.3.2.2搜尋階層性 80
5.3.2.3故障點自動搜尋法則 81
5.3.3單以POD訊息為基礎之故障搜尋演算法 86
5.3.3.1故障點自動搜尋法則 86
5.3.4結合TOD與POD訊息之故障搜尋演算法 90
5.3.4.1故障點自動搜尋法則 90
5.3.5停電及故障之搜尋規則 94
5.3.5.1演算法之啟用規則 94
5.3.5.2演算法執行之啟示性規則 94
第六章 實驗結果 96
6.1 GSM通訊實驗 96
6.1.1 GSM干擾測試 96
6.1.2 TOD與GSM之現場實際測試 97
6.2 故障搜尋實驗結果 101
6.2.1單以TOD訊號之故障搜尋 103
6.2.2單以POD訊號之故障搜尋 109
第七章 結論與未來展望 111
7.1 結論 111
7.2 未來展望 112
參考文獻 113


表目錄

表3.1 TD腳位動作時間表 26
表3.2 EEPROM之儲存方式 27
表3.3 NP1.2-12蓄電池規格表 30
表3.4 常用的收發簡訊AT指令 51
表3.5 常用的撥打及接收數據機AT指令 54
表4.1 控制中心發送訊息內容之編碼格式 63
表4.2 TOD發送簡訊內容之編碼格式 63
表4.3 POD發送簡訊內容之編碼格式 63
表4.4 OIPS傳送停電訊息OMS之封包格式 64
表5.1 設備方向性說明 78
表6.1 停電檢測器測試與簡訊通訊時間實驗數據 97
表6.2 故障點搜尋結果 108


圖目錄

圖1.1 台灣歷年行動電話用戶及普及率調查曲線圖 3
圖2.1 系統架構圖 8
圖2.2 行動通訊網路系統架構圖 10
圖2.3 北北區營業處OMS停電管理系統組織結構圖 12
圖3.1 變壓器停電檢測器之硬體架構圖 15
圖3.2 TOD之硬體實體圖 15
圖3.3 中央處理模組電路圖 17
圖3.4 中央處理模組主程式流程圖 18
圖3.5 接收控制中心訊息之程式流程圖 21
圖3.6 交流電壓檢測模組電路圖 22
圖3.7 PC817之內部構造 22
圖3.8 PC817輸出與輸入波形圖 24
圖3.9 DS1232之腳位圖 24
圖3.10 STROBE輸入時序圖 25
圖3.11 電源供應模組電路圖 28
圖3.12 蓄電池模組電路圖 29
圖3.13 蓄電池外觀圖 30
圖3.14 變壓器二次測為110V之安裝示意圖 31
圖3.15 變壓器二次測為220V之安裝示意圖 31
圖3.16 二只變壓器採燈力併供之安裝示意圖 32
圖3.17 線路過載檢測器硬體架構圖 34
圖3.18 線路過載檢測器之實體圖 35
圖3.19 中央處理模組電路圖 36
圖3.20 中央處理模之程式流程圖 37
圖3.21 線路過載檢測模組電路圖 39
圖3.22 Shift Register動作時序圖 40
圖3.23 記憶體模組電路圖 43
圖3.24 Byte Write 44
圖3.25 Page Write 44
圖3.26 Byte Read 45
圖3.27 Sequential Read 45
圖3.28 EEPROM輪詢流程圖 46
圖3.29 故障電流方向簡易示意圖 47
圖3.30 GSM無線傳輸模組架構圖 50
圖3.31 GSM行動通訊系統簡訊傳送流程圖 52
圖3.32 PSTN有線傳輸模組架構圖 53
圖3.33 PSTN訊息傳送流程圖 55
圖4.1 停電資訊處理系統OIPS之軟體架構 56
圖4.2 GSM通訊模組動作流程圖 59
圖4.3 PSTN通訊模組動作流程圖 60
圖5.1 台灣電力公司北北區資料庫結構圖 67
圖5.2 BASEDB資料表之總清單 68
圖5.3 BASEDB資料表架構圖 69
圖5.4 BASEDB資料表關係架構圖 70
圖5.5 BASEDB客戶資料之實體資料表對應圖 71
圖5.6 BASEDB電號資料之實體資料表對應圖 71
圖5.7 BASEDB連接性資料之實體資料表對應圖 72
圖5.8 BASEDB饋線屬性資料之實體資料表對應圖 72
圖5.9 BASEDB土木設備屬性資料之實體資料表對應圖 73
圖5.10 BASEDB電氣設備屬性資料之實體資料表對應圖 73
圖5.11 BASEDB.CONNECTIVITY欄位內容 74
圖5.12 電氣實體設備數化表示區塊示意圖 74
圖5.13 設備資料與實體對應表示結構圖 75
圖5.14 設備資料與實體對應表示範例 75
圖5.15 電氣設備連接邏輯區塊圖 76
圖5.16 電氣連接性Connectivity資料表邏輯與實體圖 77
圖5.17 設備節點示意圖 77
圖5.18 設備方向性說明圖 78
圖5.19 節點P1往上層搜尋示意圖 80
圖5.20 簡易之搜尋階層圖 80
圖5.21 簡易階層表示圖 81
圖5.22 故障點往上層搜尋示意圖 83
圖5.23 以TOD訊息為基礎之故障點搜尋流程圖 85
圖5.24 POD故障搜尋簡易示意圖 87
圖5.25 以POD訊息為基礎之故障點搜尋流程圖 89
圖5.26 結合TOD與POD之故障搜尋流程圖 93
圖6.1 以TOD使用GSM通訊模組之現場測試 98
圖6.2 TOD放入變壓器之開關箱內 98
圖6.3 變壓器二次側與TOD連接 99
圖6.4 台電人員操作變壓器之供電狀態 99
圖6.5 TOD檢測停電後傳送停電訊息 100
圖6.6 TOD檢測停電後傳出之訊息內容 100
圖6.7 單線圖中開關圖示代表之意義 101
圖6.8 北北區OMS部份網絡單線圖 102
圖6.9 FSC=115，UFID=16060611之設備連接圖 103
圖6.10 控制中心顯示確定故障設備並列出其所在位置 104
圖6.11 保護開關16336740之下層設備連接圖 104
圖6.12 保護開關故障之推論結果 105
圖6.13 保護開關16323900之下層設備連接圖 105
圖6.14 串接時故障點推論結果 106
圖6.15 保護開關16063366之下層設備連接圖以及停電情形 107
圖6.16 轉供電路單線圖 109
圖6.17 POD搜尋法則之推論結果 110
圖6.18 連接單線圖 110

參考文獻

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