目前台電公司已於所有區營運處建置完成停限電管理系統(Outage Management System, OMS)，將所有配電設備及供電用戶納入自動圖資電腦化管理。但由於配電系統之地下化造成調查不易，因此導致OMS資料庫系統所登錄之配電變壓器其相別與現場實際相位並不一致，使OMS系統無法有效支援配電系統執行分析、規劃及運轉之功能需求。故本論文發展一套相位量測模組(Phasor Measurement Unit, PMU)，可應用於配電變壓器相別之辨識，同時為了現場操作人員之安全，本文所設計之PMU係對變壓器二次低壓側進行量測，藉由現場所量測到之相位資料存放於嵌入式系統，以利後續更新OMS變壓器相位資料。由於配電地下化之發展，位處於大樓地下室之配電變壓器無法順利接收全球定位系統(Global Positioning System, GPS)模組所提供之每秒脈衝(1 Pulse Per Second, 1PPS)時間同步信號，本文提出以溫度補償型石英晶體振盪器(Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO)設計高精度之時間同步模組，於進入地下室進行變壓器相別量測之前，藉由GPS提供之標準信號，執行PMU之模糊控制校調補償，確保數位信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)內部時脈能於二小時之量測時間內，有效維持與GPS之時間同步角度誤差在6˚以內，可有效達成變電所參考端與現場量測端相位量測系統之時間同步，而有效支援地下配電變壓器相別之辨識。

Taipower Company has already completed the installation of the Outage Management System (OMS) in all service districts. The attributes of all distribution equipments and customers have been included in the computerized mapping system. However, the phasing attributes of distribution transformers are not very accurate in the database because they are very difficult to be identified for the distribution systems. The phase information of transformers in the OMS database is often inconsistent with the actual service phase, which deteriorates the performance of distribution system analysis, planning, and operation of Taipower distribution systems. The objective of this thesis is to develop an innovative Phasor Measurement Unit (PMU) to support the phasing identification of distribution transformers in a very effective way. The proposed PMU is used to measure the low voltage signal at the secondary side of transformers to prevent the survey personnel from safety problem. With the measured phases information of distribution transformers stored in the embedded system, the attributes of transformer phases in OMS can be updated to improve the accuracy of database. For the underground distribution systems, it is very difficult to receive the 1PPS signal of GPS system for timing synchronous to support the proposed transformer phasing measurement because all transformers are located at the building basement. This thesis proposes a timing synchronous module by using the Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO to maintain the timing accuracy with high precision. Before executing the phasing measurement, this module is calibrated using the GPS 1PPS signal with fuzzy control calibration algorithm. It is found that the proposed PMU module can maintain the timing synchronous with 6˚, during two hours time period which will support the transformer phasing measurement by providing the reference timing synchronous even without the GPS 1PPS signal.

論文審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
目錄 vi
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 5
第二章 配電變壓器相位量測 6
2.1前言 6
2.2變壓器相位資料統計結果 7
2.3相位量測系統之規劃 11
2.4燈力併供變壓器電壓向量關係 13
第三章 配電變壓器相位量測系統設計 20
3.1 前言 20
3.2 信號取樣電路 21
3.3 資料處理單元 22
3.3.1 時間同步 22
3.3.2 變壓器電壓角度運算 23
3.3.3 電壓相位比對 24
3.4 相位量測系統整合 25
3.4.1 全球定位系統 25
3.4.2 嵌入式系統 32
3.4.3 TCXO石英振盪器 35
3.4.4 資料儲存與變壓器相別顯示 37
第四章 相位量測系統之校調與實測 39
4.1 前言 39
4.2 模糊理論 40
4.3 外部振盪器校調 52
4.3.1 校調原理 54
4.3.2 校調量測結果 59
4.4 相位實測結果分析 60
第五章 饋線三相不平衡改善 72
5.1 前言 72
5.2 饋線不平衡電流產生原因 73
5.3 測試饋線BB45三相不平衡分析 76
5.4 測試饋線BB45三相不平衡改善 82
第六章 結論與未來研究方向 87
6.1 結論 87
6.2 未來研究方向 89
參考文獻 90

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