TWI732661B - 配電系統的智能化監控裝置 - Google Patents
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Abstract
一種智能化監控裝置包含一比流器單元、一類比取樣單元、一微處理單元、一通訊單元及一監控主站。該比流器單元感測一電纜接頭以產生一指示當前一驅動電力之一電流值的感測信號，該類比取樣單元根據該感測信號產生一類比取樣信號，該微處理單元根據該類比取樣信號產生一第一信號輸出，且判斷當前該驅動電力之該電流值是否大於一臨界電流值，並在判斷為是時，產生一第一警示信號， 該通訊單元無線發射出一載有該第一信號輸出及該第一警示信號的第一通訊信號，該監控主站顯示該第一通訊信號中的該第一信號輸出及該第一警示信號以利監控。
Description
本發明是有關於一種裝置，特別是指一種用於配電系統的智能化監控裝置。
現有配電系統的配線採地下化佈建，因此每一用於連接二個不同配電電力線的電纜接頭為，例如，設置在路面的一人手孔空間內部且深埋於地表一公尺以下。如此一來，除了造成檢測人員對該電纜接頭的監測不易之外，該電纜接頭還容易因地震鬆脫或施工不良而導致自身接頭阻抗變高，或因該電纜接頭老化而產生局部放電（Partial Discharge，PD，其為高壓設備中常見的電崩潰現象），造成其自身因溫度提高而發生故障損壞，進而引發停電事故，影響公共安全及供電品質。因此，如何容易地監測該電纜接頭，並即時得知該電纜接頭是否發生故障，為相關業者所欲改善的問題。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠克服先前技術缺點的智能化監控裝置。
於是，本發明智能化監控裝置，適用於一配電系統的一電纜接頭，該電纜接頭電連接在二各自傳輸一驅動電力的電力線間，該智能化監控裝置包含一比流器單元、一類比取樣單元、一微處理單元、一通訊單元，及一監控主站。
該比流器單元感測該電纜接頭，以產生一指示當前該驅動電力之一電流值的感測信號。
該類比取樣單元電連接該比流器單元以接收該感測信號，並將該感測信號進行類比取樣，以產生一指示當前該驅動電力之該電流值的類比取樣信號。
該微處理單元電連接該類比取樣單元以接收該類比取樣信號，並根據該類比取樣信號產生一具有當前該驅動電力之該電流值的第一信號輸出，且還根據該類比取樣信號判斷當前該驅動電力之該電流值是否大於一臨界電流值，並在判斷結果為是時，產生一第一警示信號，該第一警示信號具有一用於指示發生過電流的故障旗標及一用於指示該電纜接頭之一對應識別碼的編號資訊。
該通訊單元電連接該微處理單元以接收該第一信號輸出及該第一警示信號，並據以無線發射出一第一通訊信號，該第一通訊信號載有該第一信號輸出及該第一警示信號。
該監控主站接收來自該通訊單元的該第一通訊信號，並顯示該第一通訊信號中的該第一信號輸出及該第一警示信號各自所對應的當前該驅動電力之該電流值，及該故障旗標與該編號資訊以利監控。
本發明的功效在於：利用該比流器單元自動感測該電纜接頭，及利用該微處理單元判斷該驅動電力是否大於該臨界電流值，並在判斷結果為是時，由該通訊單元主動將該第一通訊信號發出至該監控主站，以致該監控主站對應顯示當前該驅動電力之該電流值，及該故障旗標與該編號資訊，以供檢測人員進行即時監控，進而具有易於監測且不需耗費極大人力的功效。
參閱圖1，本發明智能化監控裝置之實施例，適用於一配電系統（圖未示）的一電纜接頭1，該電纜接頭1電連接在二各自傳輸一驅動電力的電力線11、12間。該智能化監控裝置包含一比流器單元2、一感測單元3、一類比取樣單元4、一微處理單元5、一通訊單元6、一能量轉換單元7、一超級電容8，及一監控主站9。在本實施例中，該電纜接頭1、該比流器單元2、該感測單元3、該類比取樣單元4、該微處理單元5、該通訊單元6、該能量轉換單元7及該超級電容8設置在路面的一人手孔空間內部且深埋於地表一公尺以下。該監控主站9設置在路面上。此外，在本實施例中，舉該智能化監控裝置監控該配電系統的該電纜接頭1為例，但不限於此。在其他實施例中，該智能化監控裝置可監控該配電系統的其他電力設備。
該比流器單元2感測該電纜接頭1，以產生一指示當前該驅動電力之一電流值的感測信號，且還根據該驅動電力以一電磁感應方式產生一能量信號。在本實施例中，該比流器單元2包括一第一比流器21及一第二比流器22。
該第一比流器21電連接該類比取樣單元4，且感測該電纜接頭1以產生該感測信號，並將該感測信號輸出至該類比取樣單元4。在本實施例中，該第一比流器21為一羅氏（Rogowski）比流器，其主要利用一羅氏電流感測方式來得到該感測信號。
該第二比流器22根據該驅動電力以該電磁感應方式，將該驅動電力以適當比例轉換為該能量信號。在本實施例中，該第二比流器22為一透磁合金比流器，但不限於此。
該感測單元3電連接該類比取樣單元4，且定期地（例如連續地）感測該電纜接頭1及其所處環境，以產生一感測信號輸出So，並將該感測信號輸出So傳輸至該類比取樣單元4。該感測信號輸出So指示該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位。
該類比取樣單元4電連接該比流器單元2之該第一比流器21以接收該感測信號，及接收來自該類比取樣單元4的該感測信號輸出So。該類比取樣單元4將該感測信號進行類比取樣，以產生一指示當前該驅動電力之該電流值的類比取樣信號As，且將該感測信號輸出So進行類比取樣，以產生一指示該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位的類比信號輸出Ao。
該微處理單元5電連接該類比取樣單元4以接收該類比取樣信號As及該類比信號輸出Ao，並根據該類比取樣信號As產生一具有當前該驅動電力之該電流值的第一信號輸出So1，及根據該類比信號輸出Ao產生一具有該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位的第二信號輸出So2。該微處理單元5根據該類比取樣信號As判斷當前該驅動電力之該電流值是否大於一臨界電流值，並在判斷結果為是時，產生一第一警示信號W1。該第一警示信號W1具有一用於指示發生過電流的故障旗標，及一用於指示該電纜接頭1之一對應識別碼的編號資訊。此外，該微處理單元5還根據該類比信號輸出Ao判斷該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度與水位是否大於各自所對應的一臨界值，及判斷該電纜接頭1所處環境的氣體是否為一有毒氣體，並在至少一判斷結果為是時，產生一第二警示信號W2。該第二警示信號W2具有一指示該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位中的至少一者發生異常的異常旗標，及該用於指示該電纜接頭1之該對應識別碼的編號資訊。
該通訊單元6電連接該微處理單元5以接收該等第一及第二信號輸出So1、So2及該等第一及第二警示信號W1、W2，並據以無線發射出一第一通訊信號及一第二通訊信號。在本實施例中，該第一通訊信號載有該第一信號輸出So1及該第一警示信號W1，該第二通訊信號載有該第二信號輸出So2及該第二警示信號W2。
該能量轉換單元7電連接該感測單元3、該類比取樣單元4、該微處理單元5、該通訊單元6、該超級電容8，及該比流器單元2之該第二比流器22，接收來自該第二比流器22的該能量信號。當該能量信號之一電流值大於等於一預定電流值時，該能量轉換單元7將該能量信號進行轉換以產生一輸出電壓V1，並將該輸出電壓V1供應予該感測單元3、該類比取樣單元4、該微處理單元5及該通訊單元6，且將該輸出電壓V1輸出至該超級電容8，以致該超級電容8根據該輸出電壓V1進行充電。當該能量信號的該電流值小於該預定電流值時，該能量轉換單元7根據該超級電容8所儲存的電量來供應該輸出電壓V1予該感測單元3、該類比取樣單元4、該微處理單元5及該通訊單元6。
該監控主站9接收來自該通訊單元6的該等第一及第二通訊信號。當接收到該第一通訊信號時，該監控主站9顯示該第一通訊信號中的該第一信號輸出So1及該第一警示信號W1各自所對應的當前該驅動電力之該電流值，及該故障旗標與該編號資訊。當接收到該第二通訊信號時，該監控主站9顯示該第二通訊信號中的該第二信號輸出So2及該第二警示信號W2各自所對應的該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位，及該異常旗標與該編號資訊。在本實施例中，該監控主站9包括一資料集中單元91及一地理圖資主機92。
該資料集中單元91接收來自該通訊單元6的該等第一及第二通訊信號Cs1、Cs2，並經由一公網輸出該等第一及第二通訊信號Cs1、Cs2。在本實施例中，該資料集中單元91與該通訊單元6是透過一長距離（Long Range）無線通訊方式進行通訊，以接收該等第一及第二通訊信號Cs1、Cs2，但不限於此。
該地理圖資主機92儲存一地理圖資資訊，且經由該公網接收該第一及第二通訊信號Cs1、Cs2，並根據該地理圖資資訊及該等第一及第二通訊信號Cs1、Cs2中的該編號資訊判斷該電纜接頭1的一地理位置，且對應顯示當前該驅動電力之該電流值、該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體與水位、該故障旗標、該異常旗標、該編號資訊及該地理位置，以供檢測人員監控（即，檢測人員可以視覺化方式即時對指示發生過電流或異常的該電纜接頭1進行資料查詢與故障即時定位）。如此一來，檢測人員可快速得知指示發生過電流或異常的該電纜接頭1所在的位置，並即時進行相關維修措施。在本實施例中，該地理圖資主機92設置於配電端後台，但不限於此。
需說明的是，當該電纜接頭1因老化而產生局部放電（Partial Discharge，PD）時，該感測信號指示有當前該驅動電力之該電流值及一局部放電資訊。該類比取樣信號As指示有當前該驅動電力之該電流值及該局部放電資訊。該第一信號輸出So1具有當前該驅動電力之該電流值及該局部放電資訊。如此一來，該地理圖資主機92還顯示有該局部放電資訊，以供檢測人員監控該電纜接頭1是否過於老化而需更換為一新的電纜接頭。
綜上所述，本發明智能化監控裝置藉由該第一比流器21及該感測單元3自動感測該電纜接頭1及其所處環境，且藉由該微處理單元5判斷該驅動電力是否發生過電流，或判斷該電纜接頭1的溫度及其所處環境的濕度、氣體與水位是否發生異常，並在判斷結果為是時，由該通訊單元6主動將該等第一及第二通訊信號中的對應者發出至該監控主站9，以致該地理圖資主機92對應顯示發生過電流而故障，或溫度、濕度、氣體與水位中至少一者有異常的該電纜接頭1的該地理位置，以供檢測人員監控，進而檢測人員可即時對發生故障或異常的該電纜接頭1進行相關維修措施，也就是說，利用本發明智能化監控裝置能夠容易地監測該電纜接頭1，並即時得知該電纜接頭1是否發生故障或異常，及取得該電纜接頭1的該地理位置，進而便於檢測人員使用，且不需耗費極大的人力。如此一來，可避免該電纜接頭1因故障損壞而引發停電事故，進而提升公共安全及供電品質。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:電纜接頭
11、12:電力線
2:比流器單元
21、22:第一及第二比流器
3:感測單元
4:類比取樣單元
5:微處理單元
6:通訊單元
7:能量轉換單元
8:超級電容
9:監控主站
91:資料集中單元
92:地理圖資主機
Ao:比信號輸出
As:類比取樣信號
Cs1、Cs2:第一及第二通訊信號
So:感測信號輸出
So1、So2:第一及第二信號輸出
V1:輸出電壓
W1、W2:第一及第二警示信號
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一示意圖，說明本發明智能化監控裝置之一實施例。
1:電纜接頭
11、12:電力線
2:比流器單元
21、22:第一及第二比流器
3:感測單元
4:類比取樣單元
5:微處理單元
6:通訊單元
7:能量轉換單元
8:超級電容
9:監控主站
91:資料集中單元
92:地理圖資主機
Ao:類比信號輸出
As:類比取樣信號
Cs1、Cs2:第一及第二通訊信號
So:感測信號輸出
So1、So2:第一及第二信號輸出
V1:輸出電壓
W1、W2:第一及第二警示信號
Claims (9)
- 一種智能化監控裝置，適用於一配電系統的一電纜接頭，該電纜接頭電連接在二各自傳輸一驅動電力的電力線間，該智能化監控裝置包含： 一比流器單元，感測該電纜接頭，以產生一指示當前該驅動電力之一電流值的感測信號； 一類比取樣單元，電連接該比流器單元以接收該感測信號，並將該感測信號進行類比取樣，以產生一指示當前該驅動電力之該電流值的類比取樣信號； 一微處理單元，電連接該類比取樣單元以接收該類比取樣信號，並根據該類比取樣信號產生一具有當前該驅動電力之該電流值的第一信號輸出，且還根據該類比取樣信號判斷當前該驅動電力之該電流值是否大於一臨界電流值，並在判斷結果為是時，產生一第一警示信號，該第一警示信號具有一用於指示發生過電流的故障旗標及一用於指示該電纜接頭之一對應識別碼的編號資訊； 一通訊單元，電連接該微處理單元以接收該第一信號輸出及該第一警示信號，並據以無線發射出一第一通訊信號，該第一通訊信號載有該第一信號輸出及該第一警示信號；及 一監控主站，接收來自該通訊單元的該第一通訊信號，並顯示該第一通訊信號中的該第一信號輸出及該第一警示信號各自所對應的當前該驅動電力之該電流值，及該故障旗標與該編號資訊以利監控。
- 如請求項1所述的智能化監控裝置，其中，當該電纜接頭產生局部放電時，該感測信號指示有當前該驅動電力之該電流值及一局部放電資訊，該類比取樣信號指示有當前該驅動電力之該電流值及該局部放電資訊，該第一信號輸出具有當前該驅動電力之該電流值及該局部放電資訊。
- 如請求項1所述的智能化監控裝置，其中，該比流器單元還根據該驅動電力以一電磁感應方式產生一能量信號。
- 如請求項3所述的智能化監控裝置，其中，該比流器單元包括， 一第一比流器，電連接該類比取樣單元，且感測該電纜接頭以產生該感測信號，並將該感測信號輸出至該類比取樣單元，及 一第二比流器，根據該驅動電力以該電磁感應方式產生該能量信號。
- 如請求項3所述的智能化監控裝置，還包含： 一超級電容；及 一能量轉換單元，電連接該類比取樣單元、該微處理單元、該通訊單元、該超級電容及該比流器單元，接收來自該比流器單元的該能量信號，且當該能量信號之一電流值大於等於一預定電流值時，該能量轉換單元根據該能量信號來供應一輸出電壓予該類比取樣單元、該微處理單元及該通訊單元，且將該輸出電壓輸出至該超級電容，以致該超級電容根據該輸出電壓進行充電。
- 如請求項5所述的智能化監控裝置，其中，當該能量信號的該電流值小於該預定電流值時，該能量轉換單元根據該超級電容所儲存的電量來供應該輸出電壓予該類比取樣單元、該微處理單元及該通訊單元。
- 如請求項1所述的智能化監控裝置，還包含： 一感測單元，電連接該類比取樣單元，且感測該電纜接頭及其所處環境，以產生一感測信號輸出，並將該感測信號輸出傳輸至該類比取樣單元，該感測信號輸出指示該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位。
- 如請求項7所述的智能化監控裝置，其中， 該類比取樣單元還將該感測信號輸出進行類比取樣，以產生一指示該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位的類比信號輸出， 該微處理單元還接收來自該類比取樣單元的該類比信號輸出，並根據該類比信號輸出產生一具有該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位的第二信號輸出，且還根據該類比信號輸出判斷該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度與水位是否大於各自所對應的一臨界值，及判斷該電纜接頭所處環境的氣體是否為一有毒氣體，並在至少一判斷結果為是時，產生一第二警示信號，該第二警示信號具有一指示該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位中的至少一者發生異常的異常旗標及該用於指示該電纜接頭之該對應識別碼的編號資訊， 該通訊單元還接收該第二信號輸出及該第二警示信號，並據以無線發射出一第二通訊信號，該第二通訊信號載有該第二信號輸出及該第二警示信號，及 該監控主站還接收該第二通訊信號，並顯示該第二通訊信號中的該第二信號輸出及該第二警示信號各自所對應的該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體及水位，及該異常旗標與該編號資訊以利監控。
- 如請求項8所述的智能化監控裝置，其中，該監控主站包括， 一資料集中單元，接收來自該通訊單元的該等第一及第二通訊信號，並經由一公網輸出該等第一及第二通訊信號，及 一地理圖資主機，儲存一地理圖資資訊，且經由該公網接收該第一及第二通訊信號，並根據該地理圖資資訊及該等第一及第二通訊信號中的該編號資訊判斷該電纜接頭的一地理位置，且對應顯示當前該驅動電力之該電流值、該電纜接頭的溫度及其所處環境的濕度、氣體與水位、該故障旗標、該異常旗標、該編號資訊及該地理位置以利監控。
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