TWI533549B - Intelligent home appliance management system and transformer end unit - Google Patents

Description

智慧家電管理系統及變壓器端末單元

本發明是有關於一種家電管理系統及其所具有的變壓器端末單元，特別是指一種智慧家電管理系統及智慧變壓器的變壓器端末單元。

現有的電力供電系統中，變壓器用於將高電壓的電力轉換成低電壓的電力，並將該低電壓的電力提供給如一般住宅及商業用電設備的負載。由於變壓器的數量繁多且分散各地，使得變壓器的管理不易，尤其在部分負載突然有大量用電的需求時，常會導致供電的變壓器發生過載或故障，當情況嚴重時，將會使得該變壓器燒毀而影響電力供電系統的安全。

此外，近年來各國皆大力投入電動車的發展，藉以達到節能減碳的目的。當多輛電動車都採用快充模式充電時，負責對其供電的變壓器也將容易發生過載的現象。由於現有技術是人工直接到現場測試變壓器之運轉狀態，才能判斷變壓器有無異常，導致當變壓器發生異常時，無法及時得知。

因此，本發明之目的，即在提供一種對配電變壓器進行有效監控及異常回報的智慧家電管理系統及智慧變壓器的變壓器端末單元。

於是，本發明智慧家電管理系統，包含一智慧家電、一後端伺服器、及一智慧變壓器。該智慧變壓器包括一配電變壓器及一變壓器端末單元。該變壓器端末單元包含一偵測單元、一處理單元、及一通訊模組。

該智慧家電包括一電源供應器、一電連接該電源供應器的控制電路、及一電連接該控制電路的通訊模組。該電源供應器接收一轉換電力，並產生一輸出電力。該通訊模組接收一載有一控制信號的第一通訊信號，並將該控制信號輸出至該控制電路，該控制電路根據該控制信號調整該電源供應器的輸出電力的大小。該後端伺服器接收一載有一監控信號的第二通訊信號，並產生一需量反應信號。

該智慧變壓器的配電變壓器電連接該智慧家電的電源供應器，且接收一第一電力，以產生該轉換電力。

該變壓器端末單元的偵測單元電連接該配電變壓器，並擷取該配電變壓器的該輸出電力的電壓與電流，及該配電變壓器的一絕緣油溫度，且產生一具有該輸出電力的電壓與電流及該絕緣油溫度的感測信號。

該處理單元電連接該偵測單元以接收該感測信號，且據以產生一指示該配電變壓器的電力參數與是否異常的監控信號，及該相關於該後端伺服器的需量反應信號 的控制信號。

該通訊模組可經由一網路分別與該智慧家電的該通訊模組及該後端伺服器連線，且電連接該處理單元以接收該監控信號及該控制信號，並產生該載有該控制信號的第一通訊信號，及產生該載有該監控信號的第二通訊信號。

本發明之功效是利用該變壓器端末單元的偵測單元感測該配電變壓器的輸出電力的電壓與電流及其絕緣油溫度，再利用該處理單元運算以判斷配電變壓器是否過載或異常，並根據該需量反應信號控制該智慧家電的電源供應器的輸出電力的大小。

1‧‧‧智慧家電

11‧‧‧電源供應器

12‧‧‧控制電路

13‧‧‧通訊模組

2‧‧‧後端伺服器

3‧‧‧智慧變壓器

31‧‧‧配電變壓器

32‧‧‧變壓器端末單元

321‧‧‧偵測單元

322‧‧‧處理單元

323‧‧‧通訊模組

324‧‧‧儲存裝置

325‧‧‧微處理器

326‧‧‧嵌入式系統

4‧‧‧自動讀表器

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：

圖1是一方塊圖，說明本發明智慧家電管理系統的一實施例。

參閱圖1，本發明智慧家電管理系統之實施例包含一智慧家電1、一後端伺服器2、一智慧變壓器(Intelligent Transformer)3、及一自動讀表器4。該智慧變壓器3包括一配電變壓器31及一變壓器端末單元(Transformer Terminal Unit；TTU)32。該變壓器端末單元32包含一偵測單元321、一處理單元322、一通訊模組323、及一儲存裝 置324。

該智慧家電1包括一電源供應器11、一電連接該電源供應器的控制電路12、及一電連接該控制電路的通訊模組13。該電源供應器11接收一轉換電力，並產生一輸出電力。該通訊模組13接收一載有一控制信號的第一通訊信號，並將該控制信號輸出至該控制電路12，該控制電路12根據該控制信號調整該電源供應器11的輸出電力的大小，進而降低該智慧家電1的用電量。

該後端伺服器2接收一載有一監控信號的第二通訊信號，並產生一需量反應(Demand Response；DR)信號。

該智慧變壓器3的配電變壓器31電連接該智慧家電1的電源供應器11，且接收一第一電力，以產生該轉換電力。該第一電力可以是來自一發電廠的輸出電力，也可以是其他配電變壓器的輸出電力。

該變壓器端末單元32的偵測單元321電連接該配電變壓器31，並擷取該配電變壓器31的該輸出電力的電壓與電流，及該配電變壓器31的一絕緣油溫度，且產生一具有該輸出電力的電壓與電流及該絕緣油溫度的感測信號。

該處理單元322包括一電連接該偵測單元321的微處理器325，及一電連接該微處理器325與該通訊模組323的嵌入式系統326。該微處理器325接收來自該偵測單元321的該感測信號，並根據該感測信號，運算而產生該 配電變壓器31的一電力參數。該電力參數包括該配電變壓器31的一輸出功率、一實功率、一虛功率、一視在功率、一功率因數、一頻率電力諧波、一用電度數、及該絕緣油溫度。該微處理器325根據該電力參數判斷該配電變壓器31是否發生過載及異常，並產生一具有該配電變壓器31的電力參數及是否異常的監控信號。例如：電力參數的輸出功率大於一設定值，表示該配電變壓器31輸出異常。

該嵌入式系統326接收來自該後端伺服器2且經由該通訊模組323的需量反應信號及來自該微處理器325的監控信號，並據以產生該控制信號。該儲存裝置324電連接該嵌入式系統326，該嵌入式系統326還能根據來自該微處理器325的監控信號，將該配電變壓器31的電力參數及是否異常儲存於該儲存裝置324。在本實施例中，該儲存裝置324可以是隨身碟(Flash Disk)或記憶卡(SD Card)之其中一者。

該通訊模組323可經由一網路分別與該智慧家電1的該通訊模組13及該後端伺服器2連線，且電連接該處理單元322以接收該監控信號及該控制信號，並產生該載有該控制信號的第一通訊信號，及產生該載有該監控信號的第二通訊信號。

在本實施例中，該智慧變壓器3的變壓器端末單元32之通訊模組323及該智慧家電1的通訊模組13支援SEP 2.0(Smart Energy Profile 2)及工研院所開發的SAA.NET(Smart Appliance Alliance)之其中一種通訊協定。該智慧家 電1的控制電路12根據該第一通訊信號載有的該控制信號控制該電源供應器11的輸出電力的大小。該通訊模組323所產生的該第二通訊信號可經由ZigBee、無線網路(WiFi)、電力線載波(PLC)、乙太網路(Ethernet)、及纜線之其中任何一種方式與該後端伺服器2連線。

該自動讀表器4電連接該智慧家電1的該通訊模組13及該智慧變壓器3的該通訊模組323，並記錄該電源供應器11的轉換電力及輸出電力的大小，也就是該智慧家電1的耗電量。該智慧變壓器3的變壓器端末單元32的處理單元322的嵌入式系統326還能經由該通訊模組323，以獲得該智慧家電1的電源供應器11的轉換電力及輸出電力的大小，並產生一具有該電源供應器11的轉換電力及輸出電力之大小的負載信號，且將該負載信號傳送至該後端伺服器2，以供該後端伺服器2對該智慧家電1的用電情形隨時監看，同時比對智慧變壓器3的供電量，而能達到對供電用戶的竊電偵測的功能。

要特別說明的是：在本實施例中，該智慧家電管理系統僅包含一個智慧變壓器3及一個作為負載的智慧家電1，但在其他實施例中，該系統也可以包含一個智慧變壓器3控制多個智慧家電1，即多個負載，或包含多個智慧變壓器3分別控制多個智慧家電1。

當該變壓器端末單元32的處理單元322的微處理器325根據該感測信號，判斷該配電變壓器31發生異常時，該嵌入式系統326根據來自該微處理器325的監控信 號，產生該控制信號，以將該智慧家電1，如冷氣機的運轉設定溫度調高，而降低該配電變壓器31的負載量。

此外，該作為負載的智慧家電1也並非以家電設備為限，例如該智慧家電1也可以是一電動車的充電設備。該充電設備通常具有快速充電模式，使得現有供電的變壓器容易發生過載，藉由本發明的實施例，一方面藉由該感測信號偵測該配電變壓器31是否正常，另一方面藉由根據該需量反應信號所產生的該控制信號，調整該電源供應器11的輸出電力的大小，以有效降低該配電變壓器31的負載量。

綜上所述，藉由該變壓器端末單元32的偵測單元321感測該配電變壓器31，再利用該處理單元322運算以判斷該配電變壓器31是否過載或異常，並根據該需量反應信號控制該智慧家電1的電源供應器11的輸出電力的大小，以對配電變壓器31作有效監控及異常回報，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧智慧家電

11‧‧‧電源供應器

12‧‧‧控制電路

13‧‧‧通訊模組

2‧‧‧後端伺服器

3‧‧‧智慧變壓器

31‧‧‧配電變壓器

32‧‧‧變壓器端末單元

321‧‧‧偵測單元

322‧‧‧處理單元

323‧‧‧通訊模組

324‧‧‧儲存裝置

325‧‧‧微處理器

326‧‧‧嵌入式系統

4‧‧‧自動讀表器

Claims (8)

1. 一種智慧家電管理系統，包含：一智慧家電，包括一電源供應器、一電連接該電源供應器的控制電路、及一電連接該控制電路的通訊模組，該電源供應器接收一轉換電力，並產生一輸出電力，該通訊模組接收一載有一控制信號的第一通訊信號，並將該控制信號輸出至該控制電路，該控制電路根據該控制信號調整該電源供應器的輸出電力的大小；一後端伺服器，接收一載有一監控信號的第二通訊信號，並產生一需量反應信號；及一智慧變壓器，包括：一配電變壓器，電連接該智慧家電的電源供應器，且接收一第一電力，以產生該轉換電力；一變壓器端末單元，包含：一偵測單元，電連接該配電變壓器，並擷取該配電變壓器的該輸出電力的電壓與電流，及該配電變壓器的一絕緣油溫度，且產生一具有該輸出電力的電壓與電流及該絕緣油溫度的感測信號；一處理單元，電連接該偵測單元以接收該感測信號，且據以產生一指示該配電變壓器的電力參數與是否異常的監控信號，及該相關於該後端伺服器的需量反應信號的控制信號；及 一通訊模組，可經由一網路分別與該智慧家電的該通訊模組及該後端伺服器連線，且電連接該處理單元以接收該監控信號及該控制信號，並產生該載有該控制信號的第一通訊信號，及產生該載有該監控信號的第二通訊信號。
2. 如請求項1所述的智慧家電管理系統，其中，該處理單元包括一電連接該偵測單元的微處理器及一電連接該微處理器與該通訊模組的嵌入式系統，該微處理器接收該感測信號，並根據該感測信號，運算而產生該配電變壓器的一電力參數，且據以判斷該配電變壓器是否發生過載及異常，並產生一具有該配電變壓器的電力參數及是否異常的監控信號，該嵌入式系統接收來自該後端伺服器的需量反應信號及來自該微處理器的監控信號，並據以產生該控制信號。
3. 如請求項2所述的智慧家電管理系統，其中，該智慧變壓器的變壓器端末單元還包含一電連接該嵌入式系統的儲存裝置，該嵌入式系統還能根據來自該微處理器的監控信號，將該配電變壓器的電力參數及是否異常儲存於該儲存裝置。
4. 如請求項3所述的智慧家電管理系統，還包含一自動讀表器，該自動讀表器電連接該智慧家電的該通訊模組及該智慧變壓器的該通訊模組，並記錄該電源供應器的轉換電力及輸出電力的大小，該智慧變壓器的變壓 器端末單元的處理單元的嵌入式系統還能經由該通訊模組，以獲得該智慧家電的電源供應器的轉換電力及輸出電力的大小，並產生一具有該電源供應器的轉換電力及輸出電力之大小的負載信號，且將該負載信號傳送至該後端伺服器。
5. 如請求項4所述的智慧家電管理系統，其中，該微處理器經運算而獲得的該電力參數包括該配電變壓器的一輸出功率、一實功率、一虛功率、一視在功率、一功率因數、一頻率電力諧波、一用電度數、及該絕緣油溫度。
6. 如請求項5所述的智慧家電管理系統，其中，該智慧變壓器的變壓器端末單元之通訊模組及該智慧家電的通訊模組支援SEP 2.0及SAA.NET之其中一種通訊協定，該智慧家電的控制電路根據該第一通訊信號載有的該控制信號控制該電源供應器的輸出電力的大小。
7. 如請求項5所述的智慧家電管理系統，其中，該智慧變壓器的變壓器端末單元之通訊模組可經由ZigBee、無線網路(WiFi)、電力線載波(PLC)、乙太網路(Ethernet)、及纜線之其中任何一種方式與該後端伺服器連線。
8. 一種變壓器端末單元，適用於一產生一轉換電力的配電變壓器，並包含：一偵測單元，電連接該配電變壓器，並擷取該配電變壓器的該轉換電力的電壓與電流，及該配電變壓 器的一絕緣油溫度，且產生一具有該轉換電力的電壓與電流及該絕緣油溫度的感測信號；一處理單元，電連接該偵測單元以接收該感測信號，且據以產生一指示該配電變壓器的電力參數與是否異常的監控信號，及一相關於一需量反應信號的控制信號；及一通訊模組，可經由一網路分別與一智慧家電的通訊模組及一後端伺服器連線，且電連接該處理單元以接收該監控信號及該控制信號，並產生一載有該控制信號的第一通訊信號以傳送至該智慧家電的通訊模組，及一載有該監控信號的第二通訊信號以傳送至該後端伺服器，該後端伺服器根據該監控信號產生該需量反應信號，該智慧家電還包含一控制電路及一電源供應器，該控制電路根據該控制信號調整該電源供應器的一輸出電力的大小。