變壓器在運轉時，絕緣油溫過高或變壓器過載將造成變壓器損壞，進而影響電力系統供電品質。早期變壓器過載預警採離線式監控，針對配電變壓器供電用戶之負載特性進行分析，推導出配電變壓器日負載模型與建置日負載曲線，藉由日負載曲線推估變壓器是否會發生過載。因此為了即時線上監測變壓器狀態，本文提出智慧變壓器管理系統，每15分鐘更新一次變壓器資料，達到即時監測變壓器狀態及預防過載情況發生。
智慧變壓器管理系統，包含變壓器端末單元(Transformer Terminal Unit, TTU)、混合式通訊系統以及台電配電管路圖管理系統(Conduit Mapping Management System, CMMS)。其中TTU包含電能運算單元、溫度取樣單元，其可量測及計算配電變壓器之油溫與電力參數，透過電力線載波、射頻無線通訊與光纖之混合式通訊系統回傳資料至主站電腦進行即時監控，配合CMMS使監控人員可即時掌握每具變壓器運轉狀況。一旦變壓器發生過載甚至油溫過高情況發生時，皆可透過CMMS回報該具變壓器之地理座標與故障資訊，提醒監控人員做出相對之因應操作，以減少變壓器之事故發生。

For the operation of transformers, the insulation oil temperature may become too high due to overloading condition, which may damage the transformer, thereby affecting the quality of power supply. The present practice of transformer over-loading prediction has been executed by analyzing the load characteristics of distribution transformers according to the typical load patterns and the monthly energy consumption of the customers served by the transformers. To achieve the on-line monitoring of transformer condition, this thesis proposes an intelligent transformer management system (iTMS) to support the asset management of distribution system.
The iTMS includes transformer thermal unit (TTU), hybrid communication system and conduit mapping management system (CMMS). TTU includes power operation unit and temperature sampling unit. TTU measures the real-time transformer loading and insulation oil temperature. Hence, those information is sent to the control station and shown on the CMMS by the hybrid communication system, which includes power line carrier (PLC) technology, radio frequency (RF) technology and optic fiber technology. CMMS allows distribution system operators to secure the operation of each transformers. When abnormal operation condition such as overloading or high oil temperature occurs, the CMMS displays the geographic coordinates of the transformers and the fault information allowing distribution system operators to take preventive action to avoid contingency.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 viii
表次 xi
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究方法與步驟 2
1.3論文章節概要 3
第二章 配電變壓器負載特性 5
2.1前言 5
2.2配電變壓器負載模型 5
2.2.1變壓器日負載組成之推導 6
2.2.2變壓器個別小時負載推估 7
2.3配電變壓器過載推估 8
2.3.1配電變壓器日負載模型 9
2.3.2配電變壓器日負載模型 13
2.4配電變壓器損失分析 15
第三章 混合式通訊系統架構 18
3-1前言 18
3.2射頻無線通訊 18
3.2.1介紹2.4G無線技術 18
3.2.2 2.4GHz網路技術原理分析 19
3.2.3 2.4GHz封閉協議通訊技術 23
3.3電力線載波通訊 25
3.3.1電力線載波發展現況 25
3.3.2電力線載波信號特性 26
3.3.3通訊調變技術 27
3.3.4正交分頻多工技術 28
3.4光纖網路通訊 31
第四章 變壓器端末單元設計 34
4.1前言 34
4.2溫度取樣單元 35
4.3電能量測單元 36
4.4資料處理單元 45
4.4.1 SPI資料傳輸 46
4.4.2 I²C資料傳輸 47
4.5電源供應單元 52
4.6變壓器端末單元之硬體整合 53
4.6.1 變壓器端末單元校調 54
4.6.2 校調架構與流程 55
第五章 變壓器負載管理 57
5.1變壓器管理系統架構 57
5.2配電變壓器端末單元整合測試 58
5.2.1 CT測試 58
5.2.2 RF測試 61
5.3現場實測結果分析 64
5.3.1變壓器實測 65
5.3.2混合式通訊系統實測 68
第六章 結論及未來研究方向 75
6.1結論 75
6.2未來研究方向 76
參考文獻 77

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