TW202218281A - 一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法，係包括至少一設有一頻率偵測器及至少一通信界面之控制中心及至少一具有至少一負載卸載控制站之卸載服務用戶端，其中，該控制中心藉由該頻率偵測器偵測交流電網電源頻率，於該交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值時，藉由該通信界面透過至少一行動通信網路發出至少一卸載控制命令給該卸載服務用戶端，該卸載服務用戶端之各負載卸載控制站分別連結與控制至少一用戶負載之本地饋線電網電源供、斷電，該各負載卸載控制站並設有至少一行動通信模組及備用電源裝置，以藉該行動通信模組接收該控制中心發出之卸載控制命令，並對該連結之用戶負載進行即時及低延遲之本地饋線電網電源斷電卸載，並由該備用電源裝置提供備用電源給該用戶負載，該控制中心並統計各負載卸載控制站之卸載容量。

Description

一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法
本發明係關於一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法，係以一控制中心之頻率偵測器及行動通信網路來控制遠端至少一卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，於電力頻率低頻狀態，自動快速卸載至少一用戶負載之裝置及方法。
按，習知電力系統正常運轉時電力供給與負載必須保持平衡，若是用戶負載容量高於市電電源發電供電容量，則電力系統頻率會下降，嚴重時會危及供電電網穩定與安全，為了防止電力系統頻率不預期地降低，有多種可行方法，傳統方法之一是安裝低頻保護電驛，依條件執行卸載或者斷開線路，避免頻率持續下降，以保護整個電網，其中低頻電驛的頻率觸發點、啟動時間均有嚴格規定，例如：台灣電力公司的快速反應負載資源(Fast Response load-shedding Resource,FRR)輔助服務規範，則要求在電力頻率在59.7赫兹(Hz)的低頻狀況下，需在少於等於1秒之時間進行卸載，另外，在於美國能源分析與環境影響司的勞倫斯．伯克利國家實驗室(Energy Analysis and Environmental Impacts Division Lawrence Berkeley National Laboratory)所作的初級頻率響應與電力系統頻率控制(Primary Frequency Response and Control of Power System Frequency，LBNL-2001105，作者：John Undrill)的研究文獻，其中第13節之卸載作為主要控制措施(Load Shedding as Primary Control Action)的第13.1小節中的程式化卸載(Programmed Load Shedding)揭露在電力頻率59.7赫玆的低頻狀況下，需在1~3秒之時間內進行卸載，此些習知低頻卸載規範及方法雖可以保護電網，但缺點是會造成不預期的用戶大區域停電，而造成用戶端用戶之困擾與不便。
另外，在相關先前專利技術文獻方面，如中華民國專利公報 第I411192號「電力保護系統及方法」發明專利案，則揭示應用於複數發電廠與變電站之卸載處理，在於藉由一個決策中心(10)來接收各個遠端監控站(11)~(15)的各個偵測器(111)~(115)之各類電力系統保護各類狀態及警示偵測，以將偵測訊號傳送至決策中心(10)，再由決策中心(10)決定那一些遠端監控站(11)~(15)的負載卸載操作(即電力跳脫)，但以此專利前案之系統，各個遠端監控站(11)~(15)均需加設昂貴複雜之偵測器(111)~(115)，除了使設備成本劇增偏高，不符合產業利用之經濟效益外，此種模式也不適用於用戶端的主動或非主動卸載控制，因需要更多的遠端監控站(11)~(15)及偵測器(111)~(115)設備，以及使該偵測器(111)~(115)之訊號傳遞及決策中心(10)間之命令下達更加複雜難以實施，因此該專利前案系統及方法技術僅能侷限應用在於上述之發電廠與變電站間之卸載處理及控制，因而使其產業利用價值大打折扣。
除此之外，再如中華民國專利公報第M578044號「電業電源不足或停電時各用電戶不會完全停電的結構」新型專利及中國發明專利公開號CN1938920號「欠频减载保护系统」發明專利公開案，則分別揭示典型習知在用戶端的低頻卸載技術與用戶端、變電站間之低頻卸載技術，同樣地，必需在各用戶端設置如低頻電驛組(20)及欠頻水平檢測單元(20a)~(20d)，而仍存在有如上述習知電力低頻卸載系統與專利前案之設備成本偏高，不符合產業利用之經濟效益外，此種模式也不適用於用戶端的主動卸載控制的問題與缺點，特別是，當用戶端數量愈多時，該低頻電驛組(20)及欠頻水平檢測單元(20a)~(20d)之數量及成本也需成正比增加，而使得卸載控制更加複雜，設備成本更高，並且，也會有造成無預期卸載停電之問題與缺點。
本發明之主要目的在於提供一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法，以消除上述習知電力低頻卸載系統與各專利前案所易於產生之用戶端均需加設低頻檢測設備，而讓設備成本劇增偏高，並且，不適用於用戶端的主動卸載控制場合、使得卸載控制更加複雜，設備成本更高及無預期卸載大區域停電之問題及缺點。
緣此，本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，係包括：至少一控制中心，設有一頻率偵測器及至少一通信界面，該頻率偵測器連結一交流電網電源，用以偵測該交流電網電源頻率，於該交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值時，藉由該通信界面透過至少一行動通信網路而發出至少一卸載控制命令；以及至少一卸載服務用戶端，該卸載服務用戶端設有至少一負載卸載控制站，該各負載卸載控制站分別連結與控制至少一用戶負載之本地饋線電網電源供、斷電，該各負載卸載控制站並設有至少一行動通信模組及備用電源裝置，以藉該行動通信模組接收該控制中心發出之卸載控制命令，並對該連結之用戶負載進行即時及低延遲之至少一本地饋線電網電源斷電卸載，並由該備用電源裝置提供備用電源給該用戶負載，藉以改善及提昇市電電源之電源頻率及供電品質。
進一步，本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心更包括：一頻率偵測器，連結該交流電網電源，用以偵測該交流電網電源頻率，以輸出一頻率偵測訊號；至少一控制中心伺服器，連結該頻率偵測器，以接收該頻率偵測器輸出之頻率偵測訊號，並於該頻率偵測訊號所對應之交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值時，由該控制中心伺服器輸出至少一卸載控制命令；至少一通信界面，連結該控制中心伺服器，以接收該控制中心伺服器輸出之卸載控制命令，並將該卸載控制命令透過一行動通信網路傳輸輸出；至少一時間伺服器(Timer Server)，連結該通信界面，以透過通信界面向控制中心伺服器提供標準時間資料，而供該控制中心伺服器作為卸載控制命令發出時間之作動時間校準、同步對時與記錄依據；至少一全球定位系統(Global Positioning System)，連結該時間伺服器，以提供該時間伺服器精確定時之用。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之控制中心伺服器所接收之頻率偵測訊號所對 應之交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值為59.7赫兹。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面，係更包括：至少一通信模組，連結該控制中心之控制中心伺服器及時間伺服器，以接收該控制中心伺服器輸出之卸載控制命令，並供時間伺服器向該控制中心伺服器提供標準時間資料；以及至少一數據機，連結該通信模組及該行動通信網路，以將該通信模組所接收之卸載控制命令透過該行動通信網路傳輸輸出。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面之通信模組為具光/電通信功能之輸入/輸出之界面電路所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面的數據機為無線/有線數據機所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心所連結之行動通信網路為4G行動通信網路所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心所連結之行動通信網路為5G行動通信網路所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之負載卸載控制站為行動通信基地台所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站係包括：至少一行動通信模組，接收該控制中心之通信界面透過該行動通信網路輸出之卸載控制命令；至少一遠端監控站控制器，連結該行動通信模組，以根據該卸載控制命令運算及判斷，予以輸出一電力控制訊號，以進行對應之卸載控制操作；至少一數位輸出/輸入模組，連結該遠端監控站控制器，以輸出該遠端監控 站控制器之電力控制訊號；至少一用電計量表，分別連結至少一本地饋線電網電源及該數位輸出/輸入模組，以引入本地饋線電網電源計量及提供本地饋線電網電源卸載或復載之訊號經由該數位輸出/輸入模組提供給該遠端監控站控制器；至少一斷路器，分別連結該數位輸出/輸入模組及該用電計量表，以受該數位輸出/輸入模組輸出之來自該遠端監控站控制器之卸載電力控制訊號，而進行對應之斷路器關閉控制，進一步控制該本地饋線電網電源之切斷卸載；以及至少一備用電源裝置，分別連結該遠端監控站控制器、斷路器及用戶負載，以根據該遠端監控站控制器輸出之卸載電力控制訊號，於該斷路器切斷卸載狀態，由備用電源裝置分別向該遠端監控站控制器及用戶負載提供備用電源，或於斷路器未切斷之非卸載狀態，控制該本地饋線電網電源分別向該遠端監控站控制器、用戶負載提供本地饋線電網電源，以及同時向該備用電源裝置提供充電電源。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該行動通信模組為具全球定位系統功能之行動通信模組所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該遠端監控站控制器具有將本地饋線電網電源之交流電源轉換成直流電源之功能，以分別提供直流電源給該行動通信模組及數位輸出/輸入模組。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該用電計量表為一智慧型電錶(Smart Meter)所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該斷路器為一電力電驛(Power Relay)所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該備用電源裝置係包括：至少一儲能設備，提供充電儲能及備用電源提供功能；以及至少一電源管理器，分別連結該遠端監控站控制器、斷路器、用戶負載及 該儲能設備，以根據該遠端監控站控制器輸出之卸載電力控制訊號，於該斷路器切斷卸載狀態，控制該儲能設備分別向該遠端監控站控制器及用戶負載提供備用電源，或於斷路器未切斷之非卸載狀態，控制該本地饋線電網電源分別向該遠端監控站控制器、用戶負載提供本地饋線電網電源，以及同時向該儲能設備提供充電電源。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該儲能設備為一鋰電池組所構成。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該電源管理器具有直流對直流轉換、交流對直流及交流對交流轉換之電源轉換及管理功能。
本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法，其步驟係包括：
(a)控制中心與該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站進行時間同步對時，即藉由一控制中心之至少一時間伺服器與一卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站的至少一遠端監控站控制器進行同步對時；
(b)利用控制中心之頻率偵測器偵測交流電網電源之頻率，由步驟(a)之控制中心之一頻率偵測器對該控制中心端的交流電網電源頻率進行偵測；
(c)是否需進行即時卸載？如果是則進行步驟(d)，如果不是則重覆步驟(b)，即根據步驟(b)之控制中心之頻率偵測器對該控制中心端的交流電網電源頻率進行偵測之結果，如果該交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值，則需要進行卸載操作，反之，則不需要進行卸載操作；
(d)由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，即由該步驟(b)之控制中心，依實際電力調度運算狀態，對該步驟(a)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站發出至少一卸載控制命令；
(e)卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站接收該卸載控制命令，即由步驟(d)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站之遠端監控站控制器接收該卸載控制命令；
(f)由該遠端監控站控制器即時運算判斷是否可卸載該對應之本地饋線電網 電源？如果是則進行步驟(g)，如果不是則進行步驟(h)，即由步驟(e)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站之遠端監控站控制器依據運算出可調度總卸載電力容量需求是否大於步驟(c)之交流電網電源與該負載卸載控制站之本地饋線電網電源之供電業者要求之卸載門檻值，如果是可調度總卸載電力容量需求大於該交流電網電源與該負載卸載控制站之本地饋線電網電源之供電業者要求之卸載門檻值，則進行卸載操作，反之，則先不進行卸載操作；
(g)由該遠端控制站之數位輸出模組根據該卸載控制命令使該對應之本地電饋市電電源之斷路器斷電卸載，即由步驟(e)之卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器控制該斷路器斷電卸載該對應的本地饋線電網電源；以及
(h)由該卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器回報卸載操作結果，即由步驟(g)之卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器透過該行動通信模組、行動通信網路向控制中心之控制中心伺服器回報卸載操作結果。
上述本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法，其中，該步驟(d)之由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，其步驟更包含：
(d1)控制中心無線連結該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器，由該控制中心透過該行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線；
(d2)行動通信網路是否皆成功完成連線？即步驟(d1)之控制中心是否透過行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線？如果是則進行步驟(d3)，如果不是則重覆步驟(d1)；
(d3)控制中心收集各卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之各遠端監控站控制器的負載狀態、可卸載之電量以及可電力調度狀態，即由該步驟(d1)之控制中心透過該行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線，取得各遠端監控站控制器的負載狀態、本地饋線電網電源之可卸載之電量以及可電力調度狀態(含已卸載、可卸載 及無法卸載者)等卸載參數及因素；
(d4)運算出可調度總卸載電量需求是否大於電力公司要求之低頻卸載門檻值？如果是則進行步驟(d5)，如果不是則重覆步驟(d3)，即藉由該步驟(d3)之控制中心的控制中心伺服器運算出該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器所連結之本地饋線電網電源之總卸載電量是否大於該交流電網電源與該負載卸載控制站之本地饋線電網電源之供電業者要求之低頻卸載門檻值；
(d5)控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序，即藉由步驟(d4)之控制中心的控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序；
(d6)控制中心伺服器依據調度順序發送調度指令給該對應之遠端監控站控制器進行卸載操作，由控制中心之控制中心伺服器根據步驟(d5)計算出之可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序，予以發出卸載控制命令給該對應遠端監控站控制器進行對應的卸載操作；
(d7)控制中心伺服器等待卸載結果並統計卸載量是否成功滿足卸載條件？如果是則進行步驟(d8)，如果不是則重覆進行(d3)，也就是由步驟(d6)之控制中心的控制中心伺服器予以統計該對應遠端監控站控制器進行對應的卸載操作是否均成功？其數量是否已達到滿足卸載條件？
(d8)控制中心伺服器檢查是否過度卸載超過105%？如果是則進行步驟(d9)，如果不是則重覆進行步驟(d5)，即由該步驟(d7)之控制中心的控制中心伺服器檢查該步驟(d7)已成功卸載的遠端監控站控制器所卸載的各本地饋線電網電源容量是否超過105%；
(d9)恢復超越105%卸載量的用電並記錄調度完成，由該步驟(d8)之控制中心的控制中心伺服器發出部份非卸載復電命令給該步驟(d8)之遠端監控站控制器進行對應復電數量的各本地饋線電網電源，以維持該卸載電力容量在105%，並由該控制中心的控制中心伺服器記錄該卸載調度完成。
本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法之功效，係在於藉由該控制中心與卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站間之卸載控制操作模式，可以讓該卸載服務用戶端的各個負載卸 載控制站為自願性及簽訂卸載合約的電力頻率低頻卸載用戶，如經常性24小時負載的行動通信基地台、夾娃娃機商店、無人超商…等等應用場合，可以在不特定時段或營業離峰時段配合交流電網電源與各個負載卸載控制站的本地饋線電網電源之供電業者，在交流電網電源之頻率下降至預設容忍低頻值時，加入上述自願性電力低頻卸載用戶，可以讓控制中心在於卸載容量及數量調度上更加靈活而具備彈性，並且，藉由該控制中心與各卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站間以行動通信網路進行卸載控制命令的傳遞與卸載容量、數量成果統計回報，可以確保該各卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站的本地饋線電網電源卸載容量及卸載結果準確確實，可以確保該低頻卸載時間符合在1秒鐘以內之要求，並且，只需在控制中心設置單一頻率偵測器即可偵測該交流電網電源之低頻狀態而即時發出該卸載控制命令進行卸載操作，可以大幅降低卸載設備之成本及人力，並且，該各卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站中均設置有至少一備用電源裝置，可於控制中心在該交流電網電源之低頻狀態下發出卸載控制命令時，不會產生無預期大區域停電之狀態，絕不會造成該各卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站的用電困擾，並且，該各卸載服務用戶端的各個負載卸載控制站可以與該交流電網電源提供業者達成互利雙贏之效果，進一步提昇本發明之產業利用經濟效益，可完全消弭習知低頻卸載及各習知專利前案所產生之設備成本偏高及卸載時會造成大區域無預期停電之問題與缺點。
100:裝置
10:控制中心
11:頻率偵測器
111:頻率偵測訊號
12:控制中心伺服器
121:卸載控制命令
13:通信界面
131:通信模組
132:數據機
14:時間伺服器
15:全球定位系統
20:卸載服務用戶端
21:負載卸載控制站
211:行動通信模組
212:遠端監控站控制器
212A:電力控制訊號
213:數位輸出/輸入模組
214:用電計量表
215:斷路器
216:備用電源裝置
216A:儲能設備
216B:電源管理器
200:交流電網電源
300:行動通信網路
400:本地饋線電網電源
500:用戶負載
600:供電業者
700:電力資訊系統
800:控制中心與該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站進行時間同步對時
810:利用控制中心之頻率偵測器偵測交流電網電源之頻率
820:是否需進行即時卸載
830:由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站
840:卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站接收該卸載控制命令
850:由該遠端監控站控制器即時運算判斷是否可卸載該對應之本地饋線電網電源
860:由該遠端控制站之數位輸出模組根據該卸載控制命令使該對應之本地饋線電網電源之斷路器斷電卸載
870:由該卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器回報卸載操作結果
831:控制中心無線連結該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器
832:行動通信網路是否皆成功完成連線
833:控制中心收集各卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之各遠端監控站控制器的負載狀態、可卸載之電量以及可電力調度狀態
834:運算出可調度總卸載電量需求是否大於供電業者要求之低頻卸載門檻值
835:控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序
836:控制中心伺服器依據調度順序發送調度指令給該對應之遠端監控站控制器進行卸載操作
837:控制中心伺服器等待卸載結果並統計卸載量是否成功滿足卸載條件
838:控制中心伺服器檢查是否過度卸載超過105%
839:恢復超越105%卸載量的用電並記錄調度完成
第一圖係本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置的第一實施例之系統方塊圖；
第二圖為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置的第二實施例圖；
第三圖係本發明一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法的流程圖；
第四圖為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法中之由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站之流程圖。
請參閱如第一圖所示，為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置之第一實施例，其中，該裝置100係包括至少一控制中心10，該控制中心10之型式不限，在本發明中係列舉包括一頻率偵測器11、至少一控制中心伺服器12、通信界面13、至少一時間伺服器14及至少一全球定位系統15為例，其中，該頻率偵測器11連結一交流電網電源200，用以偵測該交流電網電源200頻率，並輸出一頻率偵測訊號111。
該控制中心伺服器12，連結該頻率偵測器11，以接收該頻率偵測器11輸出之頻率偵測訊號111，並於該頻率偵測訊號111所對應之交流電網電源200頻率下降至預設容忍低頻值時，例如：交流電網電源200頻率下降至59.7赫兹時，則由該控制中心伺服器12輸出至少一卸載控制命令121。
該通信界面13其型式不限，在本發明中係列舉包括至少一通信模組131及數據機132構成為例，該通信模組131連結該控制中心伺服器12，以接收該控制中心伺服器12輸出之卸載控制命令121，該數據機132連結該通信模組131及至少一行動通信網路300，以將該通信模組131所接收之卸載控制命令121透過該行動通信網路300傳輸輸出，上述通信界面13之通信模組131為具光/電通信功能之輸入/輸出之界面電路構成為例，以及，該數據機132為無線/有線數據機構成為例，該行動通訊網路300之型式不限，在本發明中係列舉4G行動通信網路或5G行動通信網路構成為例。
該時間伺服器14連結該通信界面13之通信模組131，以透過通信界面13之通信模組131向該控制中心伺服器12提供標準時間資料，而供該控制中心伺服器12作為卸載控制命令121發出時間之作動時間校準、同步對時與記錄依據。
該全球定位系統15，連結該時間伺服器14，以提供該時間伺服器14精確定時之用。
至少一卸載服務用戶端20，該卸載服務用戶端20之型式不限，在本發明中係列舉為行動通信基地台業者為例，該卸載服務用戶端20設有至少一負載卸載控制站21，該各負載卸載控制站21之型式不限，在本發明中係列舉為行動通信基地台構成為例，其中，係包括至少一行動通信模組211、至少一遠端監控站控制器212、至少一數位輸出/輸入模組213、至少一用電計量表214、至少一斷路器215及至少一備用電源裝置216，其中，該行動通信模組211接收該控制中心10之通信界面13之數據機132透過該行動通信網路300輸出之卸載控制命令121，且該行動通信模組211之型式不限，在本發明中係列舉為具全球定位系統功能之行動通信模組構成為例。
該遠端監控站控制器212，連結該行動通信模組211，以根據該卸載控制命令121運算及判斷，予以輸出一電力控制訊號212A，以進行對應之卸載控制操作分別連結與控制，並且，該遠端監控站控制器212具有將交流電源轉換成直流電源之功能，以提供直流電源。
該數位輸出/輸入模組213，連結該遠端監控站控制器212，以輸出該遠端監控站控制器212之電力控制訊號212A。
該用電計量表214分別連結至少一本地饋線電網電源400及該數位輸出/輸入模組213，以引入本地饋線電網電源400計量及提供本地饋線電網電源400卸載或復載之訊號經由該數位輸出/輸入模組213提供給該遠端監控站控制器212，該用電計量表214之型式不限，在本發明中係列舉以一智慧型電錶構成為例。
該斷路器215分別連結該數位輸出/輸入模組213及該用電計量表214，以受該數位輸出/輸入模組213輸出之來自該遠端監控站控制器212之卸載電力控制訊號212A，而進行對應之斷路器215關閉控制，進一步控制該本地饋線電網電源400之切斷卸載，該斷路器215之型式不限，在本發明中係列舉以電力電驛為例。
該備用電源裝置216之型式不限，在本發明中係列舉包含至少一儲能設備216A及至少一電源管理器216B為例，其中，該儲能設備216A，提供充電儲能及備用電源提供功能，且該儲能設備216A之型式不 限，在本發明中係以一鋰電池組構成為例，該電源管理器216B具有直流對直流轉換、交流對直流及交流對交流轉換之電源轉換及管理功能，且該電源管理器216B分別連結該遠端監控站控制器212、斷路器215、至少一用戶負載500及該儲能設備216A，以根據該遠端監控站控制器212輸出之卸載電力控制訊號212A，於該斷路器215切斷卸載狀態，控制該儲能設備216A分別向該遠端監控站控制器212及用戶負載500提供備用電源，或於斷路器215未切斷之非卸載狀態，控制該本地饋線電網電源400分別向該遠端監控站控制器212、用戶負載500提供本地饋線電網電源400，以及同時向該儲能設備216B提供充電電源。
請再配合第二圖所示，為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置之第二實施例，其中，顯示該交流電網電源200及本地饋線電網電源400之供電業者600，例如：電力公司，以至少一電力資訊系統700透過該行動通信網路300連結至控制中心10及卸載服務用戶端20之各負載卸載控制站21，可以簡單、精確獲得與監控該控制中心10的卸載控制命令121發出之時間、卸載成果及卸載電力容量，以及該卸載服務用戶端20之各負載卸載控制站21之遠端卸載執行狀態，可有效精簡管理人力與成本，並更可作為如供電業者600與簽約自願低頻卸載之卸載服務用戶端20之間，例如：電力公司與行動通信基地台業者間，進行自願性低頻卸載補償及獎勵之依據，使兩者均可達到互利雙贏之效益，並進一步提昇本發明之產業利用價值。
請再參閱第三圖所示，為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法的流程圖，其步驟係包含步驟800~870，其中：
(800)控制中心與該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站進行時間同步對時，即藉由一控制中心10之時間伺服器14與該卸載服務用戶端20之至少一負載卸載控制站21的至少一遠端監控站控制器212進行同步對時；
(810)利用控制中心之頻率偵測器偵測交流電網電源之頻率，由步驟(800)之控制中心10之頻率偵測器11對該控制中心10端的交流電網電源200頻率進行偵測；
(820)是否需進行即時卸載？如果是則進行步驟(830)，如果不是則重覆步驟 (810)，即根據步驟(810)之控制中心10之頻率偵測器11對該控制中心10端的交流電網電源200頻率進行偵測之結果，如果該交流電網電源200頻率下降至預設容忍低頻值，如：下降至59.7赫兹，則需要進行卸載操作，反之，則不需要進行卸載操作；
(830)由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，即由該步驟(810)之控制中心10，依實際電力調度運算狀態，對該步驟(800)之卸載服務用戶端20之至少一負載卸載控制站21發出至少一卸載控制命令121；
(840)卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站接收該卸載控制命令，即由步驟(830)之卸載服務用戶端20之至少一負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212接收該卸載控制命令121；
(850)由該遠端監控站控制器即時運算判斷是否可卸載該對應之本地饋線電網電源？如果是則進行步驟(860)，如果不是則進行步驟(870)，即由步驟(830)之卸載服務用戶端20之至少一負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212依據運算出可調度總卸載電力容量需求是否大於如交流電網電源200與本地饋線電網電源400之供電業者600(例如：電力公司)要求之卸載門檻值，如果是可調度總卸載電力容量需求大於該供電業者600要求之卸載門檻值，則進行卸載操作，反之，則先不進行卸載操作；
(860)由該遠端控制站之數位輸出模組根據該卸載控制命令使該對應之本地電饋市電電源之斷路器斷電卸載，即由步驟(840)之卸載服務用戶端20之各負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212控制該斷路器215斷電卸載該對應的本地饋線電網電源400；以及
(870)由該卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器回報卸載操作結果，即由步驟(860)之卸載服務用戶端20之各負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212透過該行動通信模組211、行動通信網路400向控制中心10之控制中心伺服器12回報卸載操作結果。
請再配合第四圖所示，為本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法中之由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站的流程圖，即上述第三圖之步驟 (830)之詳細流程圖，其步驟包括步驟(831)~(839)，其中：
(831)控制中心無線連結該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器，由該控制中心10透過該行動通信網路300與該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212進行連線；
(832)行動通信網路是否皆成功完成連線？即步驟(831)之控制中心10是否透過行動通信網路400與該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212進行連線？如果是則進行步驟(833)，如果不是則重覆步驟(831)；
(833)控制中心收集各卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之各遠端監控站控制器的負載狀態、可卸載之電量以及可電力調度狀態，即由該步驟(831)控制中心10透過該行動通信網路300與該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212進行連線，取得各遠端監控站控制器212的負載狀態、本地饋線電網電源400之可卸載之電量以及可電力調度狀態(含已卸載、可卸載及無法卸載者)等卸載參數及因素；
(834)運算出可調度總卸載電量需求是否大於供電業者要求之低頻卸載門檻值？如果是則進行步驟(835)，如果不是則重覆步驟(833)，即藉由該步驟(833)之控制中心10的控制中心伺服器12運算出該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212所連結之本地饋線電網電源400之總卸載電量是否大於如交流電網電源200與本地饋線電網電源400之供電業者600要求之低頻卸載電量門檻值；
(835)控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序，即藉由步驟(834)之控制中心10的控制中心伺服器12計算出可調度的遠端監控站控制器212分段與分區優先卸載調度順序；
(836)控制中心伺服器依據調度順序發送調度指令給該對應之遠端監控站控制器進行卸載操作，由控制中心10之控制中心伺服器12根據步驟(835)計算出之可調度的遠端監控站控制器212分段與分區優先卸載調度順序，予以發出卸載控制命令給該對應遠端監控站控制器212進行對應的卸載操作；
(837)控制中心伺服器等待卸載結果並統計卸載量是否成功滿足卸載條件？ 如果是則進行步驟(838)，如果不是則重覆進行(833)，也就是由步驟(836)之控制中心10的控制中心伺服器12予以統計該對應遠端監控站控制器212進行對應的卸載操作是否均成功？其數量是否已達到滿足卸載條件？
(838)控制中心伺服器檢查是否過度卸載超過105%？如果是則進行步驟(839)，如果不是則重覆進行步驟(835)，即由該步驟(837)之控制中心10的控制中心伺服器12檢查該步驟(837)已成功卸載的遠端監控站控制器212所卸載的各本地饋線電網電源400容量是否超過105%；
(839)恢復超越105%卸載量的用電並記錄調度完成，由該步驟(838)之控制中心10的控制中心伺服器12發出部份非卸載復電命令給該步驟(838)之遠端監控站控制器212進行對應復電數量的各本地饋線電網電源400，以維持該卸載電力容量在105%，並由該控制中心10的控制中心伺服器12記錄該卸載調度完成。
上述第三圖及第四圖所述之本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法中的步驟(800)~(870)及步驟(831)~(839)，可以是控制程式或控制軟體所構成，並且，預先燒錄或儲存於上述之控制中心10之控制中心伺服器12及該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212中。
上述第三圖及第四圖所示之本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法中的步驟(800)~(870)及步驟(831)~(839)，其中，所揭露之控制中心10的控制中心伺服器12對該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212的各本地饋線電網電源400之卸載停電控制操作程序，同理，也可以藉由類似的程序予以由該控制中心10的控制中心伺服器12對該卸載服務用戶端20之複數負載卸載控制站21之遠端監控站控制器212的各本地饋線電網電源400進行逐步加載復電，並維持該交流電網電源200及各本地饋線電網電源400之電源頻率及供電穩定。
在以上第一圖~第四圖中所示本發明之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置及方法，其中所揭示的相關說明及圖式，係僅為便於闡明本發明的技術內容及技術手段，所揭示較佳實施例之一 隅，並不而限制其範疇，並且，舉凡針對本發明之細部結構修飾或元件、方法之等效替代修飾，皆不脫本發明之創作精神及範疇，其範圍將由以下的申請專利範圍來界定之。
100:裝置
10:控制中心
11:頻率偵測器
111:頻率偵測訊號
12:控制中心伺服器
121:卸載控制命令
13:通信界面
131:通信模組
132:數據機
14:時間伺服器
15:全球定位系統
20:卸載服務用戶端
21:負載卸載控制站
211:行動通信模組
212:遠端監控站控制器
212A:電力控制訊號
213:數位輸出/輸入模組
214:用電計量表
215:斷路器
216:備用電源裝置
216A:儲能設備
216B:電源管理器
200:交流電網電源
300:行動通信網路
400:本地饋線電網電源
500:用戶負載

Claims (18)

  1. 一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，係包括：
    至少一控制中心，設有一頻率偵測器及至少一通信界面，該頻率偵測器連結一交流電網電源，用以偵測該交流電網電源頻率，於該交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值時，藉由該通信界面透過至少一行動通信網路而發出至少一卸載控制命令；以及
    至少一卸載服務用戶端，該卸載服務用戶端設有至少一負載卸載控制站，該各負載卸載控制站分別連結與控制至少一用戶負載之本地饋線電網電源供、斷電，該各載卸載控制站並設有至少一行動通信模組及備用電源裝置，以藉該行動通信模組接收該控制中心發出之卸載控制命令，並對該連結之用戶負載進行即時及低延遲之至少一本地饋線電網電源斷電卸載，並由該備用電源裝置提供備用電源給該用戶負載。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心更包括：
    一頻率偵測器，連結該交流電網電源，用以偵測該交流電網電源頻率，以輸出一頻率偵測訊號；
    至少一控制中心伺服器，連結該頻率偵測器，以接收該頻率偵測器輸出之頻率偵測訊號，並於該頻率偵測訊號所對應之交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值時，由該控制中心伺服器輸出至少一卸載控制命令；
    至少一通信界面，連結該控制中心伺服器，以接收該控制中心伺服器輸出之卸載控制命令，並將該卸載控制命令透過一行動通信網路傳輸輸出；
    至少一時間伺服器(Timer Server)，連結該通信界面，以透過通信界面向控制中心伺服器提供標準時間資料，而供該控制中心伺服器作為卸載控制命令發出時間之作動時間校準、同步對時與記錄依據；
    至少一全球定位系統(Global Positioning System)，連結該時間伺服器，以提供該時間伺服器精確定時之用。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之控制中心伺服器所接收之頻率偵測訊號所對應之交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值為59.7赫兹。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面，係更包括：
    至少一通信模組，連結該控制中心之控制中心伺服器及時間伺服器，以接收該控制中心伺服器輸出之卸載控制命令，並供時間伺服器向該控制中心伺服器提供標準時間資料；以及
    至少一數據機，連結該通信模組及該行動通信網路，以將該通信模組所接收之卸載控制命令透過該行動通信網路傳輸輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面之通信模組為具光/電通信功能之輸入/輸出之界面電路所構成。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心之通信界面的數據機為無線/有線數據機所構成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心所連結之行動通信網路為4G行動通信網路所構成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該控制中心所連結之行動通信網路為5G行動通信網路所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之負載卸載控制站為行動通信基地台所構成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站係包括：
    至少一行動通信模組，接收該控制中心之通信界面透過該行動通信網路輸出之卸載控制命令；
    至少一遠端監控站控制器，連結該行動通信模組，以根據該卸載控制命令運算及判斷，予以輸出一電力控制訊號，以進行對應之卸載控制操作；
    至少一數位輸出/輸入模組，連結該遠端監控站控制器，以輸出該遠端監控 站控制器之電力控制訊號；
    至少一用電計量表，分別連結至少一本地饋線電網電源及該數位輸出/輸入模組，以引入本地饋線電網電源計量及提供本地饋線電網電源卸載或復載之訊號經由該數位輸出/輸入模組提供給該遠端監控站控制器；
    至少一斷路器，分別連結該數位輸出/輸入模組及該用電計量表，以受該數位輸出/輸入模組輸出之來自該遠端監控站控制器之卸載電力控制訊號，而進行對應之斷路器關閉控制，進一步控制該本地饋線電網電源之切斷卸載；以及
    至少一備用電源裝置，分別連結該遠端監控站控制器、斷路器及用戶負載，以根據該遠端監控站控制器輸出之卸載電力控制訊號，於該斷路器切斷卸載狀態，由備用電源裝置分別向該遠端監控站控制器及用戶負載提供備用電源，或於斷路器未切斷之非卸載狀態，控制該本地饋線電網電源分別向該遠端監控站控制器、用戶負載提供本地饋線電網電源，以及同時向該備用電源裝置提供充電電源。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之該負載卸載控制站之該行動通信模組為具全球定位系統功能之行動通信模組所構成。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之該負載卸載控制站之用電計量表為一智慧型電錶(Smart Meter)所構成。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之該負載卸載控制站之斷路器為一電力電驛(Power Relay)所構成。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該卸載服務用戶端之該負載卸載控制站之備用電源裝置係包括：
    至少一儲能設備，提供充電儲能及備用電源提供功能；以及
    至少一電源管理器，分別連結該遠端監控站控制器、斷路器、用戶負載及該儲能設備，以根據該遠端監控站控制器輸出之卸載電力控制訊號，於 該斷路器切斷卸載狀態，控制該儲能設備分別向該遠端監控站控制器及用戶負載提供備用電源，或於斷路器未切斷之非卸載狀態，控制該本地饋線電網電源分別向該遠端監控站控制器、用戶負載提供本地饋線電網電源，以及同時向該儲能設備提供充電電源。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該備用電源裝置之儲能設備為一鋰電池組所構成。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務裝置，其中，該備用電源裝置之電源管理器具有直流對直流轉換、交流對直流及交流對交流轉換之電源轉換及管理功能。
  17. 一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法，其步驟係包括：
    (a)控制中心與該卸載服務用戶端之各該負載卸載控制站進行時間同步對時，即藉由一控制中心之至少一時間伺服器與一卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站的至少一遠端監控站控制器進行同步對時；
    (b)利用控制中心之頻率偵測器偵測市電電源之頻率，由步驟(a)之控制中心之一頻率偵測器對該控制中心端的交流電網電源頻率進行偵測；
    (c)是否需進行即時卸載？，如果是則進行步驟(d)，如果不是則重覆步驟(b)，即根據步驟(b)之控制中心之頻率偵測器對該控制中心端的交流電網電源頻率進行偵測之結果，如果該交流電網電源頻率下降至預設容忍低頻值，則需要進行卸載操作，反之，則不需要進行卸載操作；
    (d)由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，即由該步驟(b)之控制中心，依實際電力調度運算狀態，對該步驟(a)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站發出至少一卸載控制命令；
    (e)卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站接收該卸載控制命令，即由步驟(d)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站之遠端監控站控制器接收該卸載控制命令；
    (f)由該遠端監控站控制器即時運算判斷是否可卸載該對應之本地饋線電網電源，如果是則進行步驟(g)，如果不是則進行步驟(h)，即由步驟(e)之卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站之遠端監控站控制器依據運算出可調 度總卸載電力容量需求是否大於步驟(c)之交流電網電源與步驟本地饋線電網電源之供電業者要求之卸載門檻值，如果是可調度總卸載電力容量需求大於該交流電網電源與步驟本地饋線電網電源之供電業者要求之卸載門檻值，則進行卸載操作，反之，則先不進行卸載操作；
    (g)由該遠端控制站之數位輸出模組根據該卸載控制命令使該對應之本地電饋市電電源之斷路器斷電卸載，即由步驟(e)之卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器控制該斷路器斷電卸載該對應的本地饋線電網電源；以及
    (h)由該卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器回報卸載操作結果，即由步驟(g)之卸載服務用戶端之各負載卸載控制站之遠端監控站控制器透過該行動通信模組、行動通信網路向控制中心之控制中心伺服器回報卸載操作結果。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之一種行動通信低延遲分散式電力系統輔助服務方法，其中，該步驟(d)之由控制中心產生至少一卸載控制命令傳送給卸載服務用戶端之至少一負載卸載控制站，其步驟更包含：
    (d1)控制中心無線連結該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器，由該控制中心透過該行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線；
    (d2)行動通信網路是否皆成功完成連線，即步驟(d1)之控制中心是否透過行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線？如果是則進行步驟(d3)，如果不是則重覆步驟(d1)；
    (d3)控制中心收集各卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之各遠端監控站控制器的負載狀態、可卸載之電量以及可電力調度狀態，即由該步驟(d1)之控制中心透過該行動通信網路與該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器進行連線，取得各遠端監控站控制器的負載狀態、本地饋線電網電源之可卸載之電量以及可電力調度狀態(含已卸載、可卸載及無法卸載者)等卸載參數及因素；
    (d4)運算出可調度總卸載電量需求是否大於供電業者要求之低頻卸載門檻值，如果是則進行步驟(d5)，如果不是則重覆步驟(d3)，即藉由該步驟(d3) 之控制中心的控制中心伺服器運算出該卸載服務用戶端之複數負載卸載控制站之遠端監控站控制器所連結之本地饋線電網電源之總卸載電量是否大於該交流電網電源與步驟本地饋線電網電源之供電業者要求之低頻卸載門檻值；
    (d5)控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序，即藉由步驟(d4)之控制中心的控制中心伺服器計算出可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序；
    (d6)控制中心伺服器依據調度順序發送調度指令給該對應之遠端監控站控制器進行卸載操作，由控制中心之控制中心伺服器根據步驟(d5)計算出之可調度的遠端監控站控制器分段與分區優先卸載調度順序，予以發出卸載控制命令給該對應遠端監控站控制器進行對應的卸載操作；
    (d7)控制中心伺服器等待卸載結果並統計卸載量是否成功滿足卸載條件，如果是則進行步驟(d8)，如果不是則重覆進行(d3)，也就是由步驟(d6)之控制中心的控制中心伺服器予以統計該對應遠端監控站控制器進行對應的卸載操作是否均成功，其數量是否已達到滿足卸載條件；
    (d8)控制中心伺服器檢查是否過度卸載超過105%，如果是則進行步驟(d9)，如果不是則重覆進行步驟(d5)，即由該步驟(d7)之控制中心的控制中心伺服器檢查該步驟(d7)已成功卸載的遠端監控站控制器所卸載的各本地饋線電網電源容量是否超過105%；
    (d9)恢復超越105%卸載量的用電並記錄調度完成，由該步驟(d8)之控制中心的控制中心伺服器發出部份非卸載復電命令給該步驟(d8)之遠端監控站控制器進行對應復電數量的各本地饋線電網電源，以維持該卸載電力容量在105%，並由該控制中心的控制中心伺服器記錄該卸載調度完成。
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