TWI394962B - 電力故障監控裝置 - Google Patents

Description

電力故障監控裝置

本發明係關於一種電力故障監控裝置，尤其是，一種應用於檢測是否存在故障電流之電力故障監控裝置。

隨著科技快速發展相關電力系統日漸完善，已有許多電力相關廠商，藉由不同通訊手段與各地電力網路進行聯繫。惟，建造此類集中式監測系統仍需耗費相當高的費用，故多半電力維修相關行業仍採用傳統人力檢修的方式。然而，隨著電力系統日益龐大，相對要付出更多的人力成本。

事實上，電力系統配線複雜就像人體之血管，因為目前電力公司供電方式主要是將由各發電廠所產生之電力透過高壓線路傳送到各個變電所，再透過變電所之配電線路傳送到每個小區域之範圍內，利用桿上型變壓器降壓後提供給個人用戶使用，因此，為維護良好之供電品質，電力公司仍必須定期派遣人員針對電力系統進行詢查紀錄，藉以淘汰更換異常或損壞之系統線路。惟，此更換異常損壞電力系統之人為作業，不僅浪費許多不必要人力成本支出，而且對於巡查工作是否落實，巡查效果實際上都難以掌握。此外，目前人為巡查紀錄之作業是屬於一種較消極之方式，僅能希望透過定期巡查之方式發現損壞或尚未完全故障之電力系統進行維修或更換，但卻無法預防該電力系統瞬間發生故障之情形，導致維修人員仍需花費時間去尋找電力系統故障之原因以及該故障電力系統之地點，使得維修效率不佳及供電品質無法有效提升。經查，中華民國專利公告第526335號「故障點定位系統」發明專利案揭示一電力系統，該電力系統區分為數個分站，並利用各分站之檢測電路檢測該分站是否發生故障，且各分站利用GPS無線電波進行信號傳輸，可快速定位故障點，並在尋找出故障點後，利用無線電波將故障位置回傳至一電力系統地圖進行故障位置之顯示。此習知技術係為利用無線傳輸技術實現一種集中監控式系統。

惟，上述先前技術並無揭示該故障點定位系統之檢測電路可於在故障恢復時，利用該檢測電路之功能得以回復電力系統正常操作狀態之機制。基於上述之原因，本發明配合學理之應用，提出一種新穎之設計，並能有效改善上述缺失之電力故障監控裝置。

本發明之目的乃改良上述之缺點，係提供一種電力故障監控裝置，當電力系統發生異常或故障時，經由感測單元立即送出訊號至控管之主機接收，使得管理人員可以根據回傳之資訊掌握故障電力系統的相關資訊(例如故障發生地點、使用日期等)，以便維修人員在極短時間加以維修並減少故障停電時間者。

本發明之另一目的，係提供一種電力故障監控裝置，利用顯示單元可以讓巡查人員在最短時間內，快速獲得有效資料並進行分析判斷，以便精省大量人力成本支出者。

為達到前述發明目的，本發明之電力故障監控裝置，其包含一感測單元及一顯示單元。該感測單元包含一電源輸入模組、一故障電流檢測單元及一傳輸單元。該電源輸入模組係具有一正極及一負極且電性連接至該故障電流檢測單元，該故障電流檢測單元係電性連接至該傳輸單元，且該故障電流檢測單元係感測一電力系統之一感測點的電流，該傳輸單元係接收並發送該故障電流檢測單元傳送之電子訊號；該顯示單元接收該感測單元所發送之電子訊號。藉此，當一電力系統發生故障情形時，透過該故障電流檢測單元，可以迅速得知該顯示單元之資訊快速了解故障發生地點，並可透過該顯示單元清除故障指示。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其揭示本發明之電力故障監控裝置，該電力故障監控裝置包含一感測單元1及一顯示單元2，其中該感測單元1包含一電源輸入模組11、一故障電流檢測單元12及一傳輸單元13。該電源輸入模組11係具有一正極及一負極且電性連接至該故障電流檢測單元12，該故障電流檢測單元12係電性連接至該傳輸單元13，且該故障電流檢測單元12係感測一電力系統之一感測點的電流，該傳輸單元13係接收並發送該故障電流檢測單元12傳送之電子訊號；該顯示單元2接收該感測單元1所發送之電子訊號。

更詳言之，該電源輸入模組11係電性連接至該故障電流檢測單元12，以提供該故障電流檢測單元12進行運作時所需之電源。

該故障電流檢測單元12係電性連接至該傳輸單元13，且該故障電流檢測單元12具有一第一開關單元121、一第二開關單元122及一發光單元123。該第一開關單元121與該第二開關單元122係電性並聯連接，且該二開關單元121、122之二端係分別耦接至該電源輸入模組11之正極及負極，其中該第一開關單元121與該第二開關單元122較佳係由一磁簧開關及一電阻串接形成。此外，該第一開關單元121之磁簧開關係於該感測點之電流高於一故障電流標準值(例如1000A)時呈導通狀態，而在低於該標準值時呈截止狀態；相較於此，該第二開關單元122之磁簧開關係於該感測點之電流高於一最低回復電流標準值(例如12A)時呈導通狀態，而在低於該標準值時呈截止狀態。另，該發光單元123之一端係電性連接至該電源輸入模組11之負極，該發光單元123之另一端係電性連接至該傳輸單元13，該發光單元123較佳係選自一發光LED或燈泡之一。

該傳輸單元13包含一數位控制器(Micro-Controller Unit,MCU)131及一傳輸模組132。該數位控制器131包含一第一引腳S1、一第二引腳S2及一第三引腳S3。該第一引腳S1電性連接至該第一開關單元121以供感測該第一開關單元121之狀態，且該第一引腳S1較佳係連接於該磁簧開關及電阻的串接接點；該第二引腳S2電性連接至該第二 開關單元122以供感測該第二開關單元122之狀態，且該第二引腳S2較佳係連接於該磁簧開關及電阻的串接接點；該第三引腳S3係電性連接至該發光單元123。該傳輸模組132係與該數位控制器131電性連接，並根據該數位控制器131之訊號傳送有線或無線訊號至該顯示單元2，且該傳輸模組132較佳係選自一ZigBee、一GPRS、一GSM、一PLC(電力線載波)或光纖網路之一。該顯示單元2即透過上述之有線或無線方式與該傳輸模組132耦接，以接收該感測單元1傳送之訊號。

承上所述，其中，當該感測點之電流未高於該故障電流標準值時，該第一開關單元121保持為截止狀態(OFF)，故該第一引腳S1所測得之電壓為該電源輸入模組11之正極所輸出的高準位電壓(邏輯狀態為”1”)，則此時該感測單元1不會動作，且此時未開啟該第二引腳S2之偵測功能。然而，當該感測點之電流高於該故障電流標準值時，該第一開關單元121呈導通狀態，故該第一引腳S1所測得之電壓為該電源輸入模組11之負極所輸出的低準位電壓(邏輯狀態為”0”)，則此時該數位控制器131即啟動該無線傳輸模組132，發送故障訊息至該顯示單元2，並由該第三引腳S3輸出電流以致動該發光單元123，並於一預定時間後開啟該第二引腳S2之偵測功能，以偵測該第二開關單元122之狀態。在開啟該第二引腳S2之偵測功能下，當通過該感測點之電流高於該標準值使該第二開關單元122呈導通狀態，透過該第二引腳S2測知該第二開關單元122呈導通狀態，引發該數位控制器131之第三引腳S3截止其輸出電流以關閉該發光單元123，並關閉該第二引腳S2之功能。此外，當該第一引腳S1及該第二引腳S2，通過該感測點之電流係低於該故障電流標準值及最低回復電流標準值，則該第一開關單元121及該第二開關單元122均呈截止狀態，此時該第一引腳S1及該第二引腳S2所測得之電壓皆為該高準位電壓。

續，請再參照第1、2圖所示，該感測單元1作動原理詳述如下：當電力系統在正常狀態時，該電力系統之感測點的電流係低於該標準值，則該第一開關單元121保持為截止狀態(OFF)，因此不會觸發該數位控制器131之第一引腳S1，故該感測單元1不會動作。此外，由於此時未開啟該第二引腳S2之偵測功能，因此亦不需顧及該第二開關單元122之狀態。據此，在正常狀態下，該數位控制器131只監控該第一開關單元121的狀態；當電力系統發生故障，該電力線路產生故障電流，則該感測點的電流係高於該標準值而觸發該第一開關單元121導通，以致該數位控制器131之第一引腳S1所測得的電壓為低準位電壓，因此該數位控制器131偵測到故障發生，啟動該無線傳輸模組132發送故障訊息至該顯示單元2，並由該第三引腳S3輸出電流以致動該發光單元123，同時該數位控制器131會在該第一引腳S1啟動後，於該預定時間後開啟該第二引腳S2之偵測功能，用以監控該配電線路是否恢復正常電流，其中，該預定時間較佳選擇為1~5秒，更佳係選擇為2秒；在電力系統發生故障時，電力系統的保護機制會隔離該故障線路，而當排除故障因素使線路恢復正常時，該電力系統之感測點的電流會恢復正常狀態，即低於故障標準值，高於最低回復標準值。此時，當一排除故障因素，該第一開關單元121及該第二開關單元122均呈現截止狀態(OFF)，接著線路恢復正常而使具有正常值的電流通過該感測點，進而觸發該第二開關單元122使其導通，以致該數位控制器131之第二引腳S2所測得的電壓為低準位電壓，因此該感測單元1可判斷該線路已回復正常狀態，並透過該數位控制器131之第三引腳S3截止其輸出電流以關閉該發光單元123並關閉該第二引腳S2功能，使該感測單元1回復到正常狀態。另，電力系統故障時間超過一警報閃爍設定時間(例如30分鐘)，該數位控制器131之第三引腳S3可自動關閉該發光單元123，以節省該電力故障裝置之電力消耗。

綜上所述，本發明之電力故障監控裝置，乃利用該故障電流檢測單元12之該第一開關單元121與該第二開關單元122檢測其故障電流，並在故障恢復時，藉由該第二開關單元122之操作使該感測單元1得以回復電力系統正常操作狀態，此外亦可透過該顯示單元2設定或清除該故障指示，另，該電力系統發生故障時，該感測單元1偵測故障電流，並透過無線訊號回傳至該顯示單元2，使得管理人員快速得知電力系統故障位置，縮短系統修復時間。

本發明之電力故障監控裝置，當電力系統發生異常或故障時經由感測單元立即送出訊號至控管之顯示單元接收，使得管理人員可以根據回傳之資訊掌握故障電力系統的相關資訊(例如故障發生地點、使用日期等)，可使維修人員在極短時間加以維修並減少故障停電時間，進而達到維修效率佳之功效。

本發明之電力故障監控裝置，利用顯示單元可以讓巡查人員在最短時間內，快速獲得有效資料並進行分析判斷，可以達到精省大量人力成本支出效果之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．感測單元

11．．．電源供應模組

12．．．故障電流檢測單元

121．．．第一開關單元

122．．．第二開關單元

123．．．發光單元

13．．．傳輸單元

131．．．數位控制器

132．．．傳輸模組

S1．．．第一引腳

S2．．．第二引腳

S3．．．第三引腳

2．．．顯示單元

第1圖：本發明較佳實施例之電力故障監控裝置之示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之電力故障監控裝置流程圖。

1．．．感測單元

11．．．電源供應模組

12．．．故障電流檢測單元

121．．．第一開關單元

122．．．第二開關單元

123．．．發光單元

13．．．傳輸單元

131．．．數位控制器

132．．．傳輸模組

S1．．．第一引腳

S2．．．第二引腳

S3．．．第三引腳

2．．．顯示單元

Claims (2)

1. 一種電力故障監控裝置，其包含：一感測單元，其具有一電源輸入模組、一故障電流檢測單元及一傳輸單元，該電源輸入模組係具有一正極及一負極且電性連接至該故障電流檢測單元，該故障電流檢測單元具有一第一開關單元及一第二開關單元，該第一開關單元與該第二開關單元係電性並聯連接於該正極及負極之間，且供檢測一電力系統之感測點的電流，該傳輸單元包含一數位控制器及一傳輸模組，該數位控制器包含一第一引腳及一第二引腳，該第一引腳電性連接至該第一開關單元以供感測該第一開關單元之狀態，該第二引腳電性連接至該第二開關單元以供感測該第二開關單元之狀態，該傳輸模組係與該數位控制器電性連接；一顯示單元，係與該傳輸模組耦接以接收該感測單元傳送之訊號；其中該第一開關單元及該第二開關單元均由一磁簧開關及一電阻串接形成；其中該第一引腳與第二引腳分別連接於該磁簧開關及電阻的串接接點。
2. 依申請專利範圍第1項所述之電力故障監控裝置，其中該傳輸模組與該顯示單元之耦接方式係選自一ZigBee、一GPRS、一GSM、一PLC或光纖網路之一。