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論文名稱 Title |
智慧配網電流收集及故障定位系統 Current Collection and Fault Locating System for Smart Distribution System |
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系所名稱 Department |
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畢業學年期 Year, semester |
語文別 Language |
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學位類別 Degree |
頁數 Number of pages |
84 |
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研究生 Author |
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指導教授 Advisor |
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召集委員 Convenor |
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口試委員 Advisory Committee |
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口試日期 Date of Exam |
2016-07-06 |
繳交日期 Date of Submission |
2016-07-12 |
關鍵字 Keywords |
電流收集及溫度感測故障指示器、RF通訊、霍爾電流感測元件、用電品質、智慧配網電流收集及故障定位系統 RF communication, Hall sensor, Power quality, Smart grid distribution current and fault location system, Current Collecting and Temperature Detecting Fault Indicator |
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統計 Statistics |
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中文摘要 |
隨著近年來日益複雜的配電網路,電力品質成為現今普遍關注的一大議題,但故障電流往往是幾十倍甚至幾百倍的電纜之額定電流,須即時的回報並排除故障點,以免儀器或饋線損壞。因此本文提出智慧配電流收集及故障定位系統,以利於電力線的監控和排除故障,達到即時保護電力系統之效果。 本文整合數位溫度感測晶片、霍爾電流感測元件以及RF通訊晶片等各單元硬體電路,研製出電流收集及溫度感測故障指示器。本文研製之故障指示器使用之霍爾元件,有別於常見之霍爾元件之磁場需垂直於晶片之需求,為可平行感應磁場變化之型號,此種設計無須包含鐵芯等可能飽和之集磁物件,比起傳統比流器更可大幅縮小感測儀器所佔之體積。 藉由故障指示器應用於智慧電網,當電力網路出現故障,導致饋線上的電流及溫度異常時,故障指示器能對諸類異常做出偵測,再藉由RF通訊晶片對主控端傳遞故障警示,以協助維護人員作即時故障定位,提昇用電品質之目的。 |
Abstract |
Recently, with the more complicated distribution system, the power quality becomes a big common concern issue today. But the fault current is generally several times or several hundred times of the normal rated operating current. Therefore, the fault must be cleaned as soon as possible to prevent the power equipment getting damaged. To achieve the monitoring of power line and clean the fault, this thesis proposes a collection of smart grid distribution current and fault location system to execute the timely protection of the power line system. This thesis develops a current and temperature measurement device by integration of digital temperature detecting chip, hall effect current sensor and RF(Radio-Frequency)communication module. The fault detecting and indicating performance tests of the fault indicator developed. Unlike other normal hall sensors, the one used by the fault indicator developed in this thesis is the type which could induce magnetic field’s various parallel with the hall sensor chip. By this design, it doesn’t have to contain iron cores or other permeable things which could be magnetic saturation. In comparison with traditional current transformer, the hall sensor can save more room used for the indicator machine. When the power line fault occurs, the current and temperature extremely situation can be detected by the application of fault indicator in smart grid. Then, the RF communication module would indicate the fault to the control station, assisting the maintenance person timely indicating the fault, and improving the power quality. |
目次 Table of Contents |
論文審定書.....................................i 致謝..............................................ii 摘要..............................................iii Abstract........................................iv 圖次..............................................ix 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.........................4 第二章 感測元件........................6 2.1 前言.......................................6 2.2 溫度感測元件發展現況.............7 2.3 溫度感測方式分類....................8 2.3.1 接觸式溫度感測.......................9 2.3.2 非接觸式溫度感測...................15 2.4 溫度量測方法探討....................16 2.4.1 IC溫度感測器.........................17 2.5 霍爾元件發展現況....................18 2.5.1 霍爾效應感測原理...................18 2.5.2 霍爾元件分類..........................20 第三章 霍爾元件應用...................24 3.1 前言........................................24 3.2 故障電流磁場分析.....................24 3.3 饋線電流計算分析.....................33 3.4 霍爾元件應用及探討..................35 3.4.1 霍爾元件感測應用....................35 3.4.2 協調保護機制...........................37 第四章 磁場型故障指示器.............39 4.1 前言.........................................39 4.2 溫度感測單元............................40 4.3 電流感測單元............................42 4.3.1 霍爾取樣電路............................42 4.3.2 信號取樣運算............................44 4.4 微功率RF運算及通訊單元...........47 4.4.1 I2C通訊協定.............................47 4.4.2 RF通訊系統..............................51 4.5 硬體架構整合.............................52 第五章 故障指示器之測試與應用.....55 5.1 故障指示器運作流程...................55 5.2 故障指示器測試資料...................57 5.2.1 電流感測單元測試......................57 5.2.2 溫度感測單元測試......................60 5.2.3 微功率RF運算及通訊單元測試.....61 5.3 架空型故障指示器......................65 5.4 故障定位系統.............................67 第六章 結論與未來研究方向...........69 6.1 結論..........................................69 6.2 未來研究方向.............................70 參考文獻............................................71 |
參考文獻 References |
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