TWI490503B - Intelligent power management systems, devices and modules - Google Patents

Description

智能化電力管理系統、裝置及模組

本發明是有關於一種系統、裝置及模組，特別是指一種智能化電力管理系統、裝置及模組。

習知配電站主要用於接收一外部電力，並將該外部電力傳輸至其內部的一變壓器，使該變壓器可據以產生一供應給一負載的驅動電力。由於該變壓器及該負載的管理及監控主要是藉由人工檢測的方式來進行。

因此，習知管理及監控該變壓器及該負載的方式具有以下缺點：

缺點一，檢測人員至該變壓器及該負載的所在位置才可取得該變壓器及該負載的用電資訊，因此當該變壓器傳輸該驅動電力至該負載的過程中發生竊電情形時，檢測人員無法即時得知並對該變壓器遭竊電的情形立即進行處理，造成該變壓器所輸出的驅動電力不等同於該負載所接收的驅動電力。

缺點二，檢測人員至該配電站才可檢測該變壓器的溫度是否過高或該驅動電力是否過載，因此當該變壓器溫度過高或該驅動電力過載時，檢測人員無法即時得知並維修該變壓器，造成該變壓器損壞，進而使該負載產生 跳電的問題。

缺點三，檢測人員至該負載的所在位置才可取得該負載的用電資訊，因此當該負載所用的驅動電力過多時，檢測人員無法即時得知並監控該負載，造成該變壓器過載而產生短路的問題發生。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種可顯示竊電資訊的智能化電力管理系統。

於是本發明智能化電力管理系統包含：多個負載、一變壓器，及一智能化電力管理裝置。

該變壓器接收一外部電力，並據以進行轉換而產生一總驅動電力。

該智能化電力管理裝置包括：一智能化電力管理模組及一監控主站。

該智能化電力管理模組具有：多個智慧電表、一電壓電流偵測單元、一資料處理單元，及一通訊單元。每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊。該電壓電流偵測單元電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值。該資料處理單元電連接於該電壓電流偵測單元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功率量測值與 來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電。該通訊單元電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出一具有該竊電資訊的通訊信號。

該監控主站從該智能化電力管理模組的通訊單元接收具有該竊電資訊的通訊信號，並顯示該竊電資訊以利監控。

本發明之第二目的，即在提供一種可顯示竊電資訊的智能化電力管理裝置。

該智能化電力管理裝置，適用於電連接於一變壓器，該變壓器用於產生一總驅動電力供應至多個負載，且該智能化電力管理裝置包含：一智能化電力管理模組及一監控主站。

該智能化電力管理模組包括：多個智慧電表、一電壓電流偵測單元、一資料處理單元，及一通訊單元。每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊。該電壓電流偵測單元電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值。該資料處理單元電連接於該電壓電流偵測單元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功率量測值與 來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電。該通訊單元電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出一具有該竊電資訊的通訊信號。

該監控主站從該智能化電力管理模組的通訊單元接收具有該竊電資訊的通訊信號，並顯示該竊電資訊以利監控。

本發明之第三目的，即在提供一種可顯示竊電資訊的智能化電力管理模組。

該智能化電力管理模組，適用於利用一通訊信號與一監控主站進行通訊，且該智能化電力管理模組電連接於一變壓器，該變壓器用於產生一總驅動電力供應至多個負載，且該智能化電力管理模組包含：多個智慧電表、一電壓電流偵測單元、一資料處理單元，及一通訊單元。

每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊。

該電壓電流偵測單元電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值。

該資料處理單元電連接於該電壓電流偵測單元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功 率量測值與來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電。

該通訊單元電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出該具有該竊電資訊的通訊信號。

本發明之第四目的，即在提供一種可顯示溫度資訊的智能化電力管理系統。

該智能化電力管理系統包含：多個負載、一變壓器，及一智能化電力管理裝置。

該變壓器接收一外部電力，並據以進行轉換而產生一總驅動電力供應至該多個負載。

該智能化電力管理裝置包括：一智能化電力管理模組及一監控主站。

該智能化電力管理模組具有：一溫度感測單元、一資料處理單元，及一通訊單元。該溫度感測單元電連接於該變壓器，用以量測該變壓器溫度而得到一溫度感測信號。該資料處理單元電連接於該溫度感測單元以接收該溫度感測信號，並將該溫度感測信號與一預設參考溫度值比較以提供一溫度資訊，該溫度資訊用於指示該變壓器是否溫度過高。該通訊單元電連接於該資料處理單元以接收該溫度資訊，並發出一具有該溫度資訊的通訊信號。

該監控主站從該智能化電力管理模組的通訊單元接收具有該溫度資訊的通訊信號，並顯示該溫度資訊以利監控。

1‧‧‧智能化電力管理系統

2‧‧‧變壓器

3‧‧‧智能化電力管理裝置

4‧‧‧智能化電力管理模組

41‧‧‧溫度感測單元

42‧‧‧電壓電流偵測單元

421‧‧‧電壓偵測器

422‧‧‧電流偵測器

423‧‧‧電能運算器

43‧‧‧資料處理單元

431‧‧‧記憶體

432‧‧‧微處理機

433‧‧‧人機介面

434‧‧‧顯示螢幕

435‧‧‧操作按鈕

44‧‧‧通訊單元

5‧‧‧監控主站

51‧‧‧通訊單元

52‧‧‧配電圖資主機

L1~LN‧‧‧負載

S1~SN‧‧‧智慧電表

C1~CN‧‧‧電動車

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是本發明智能化電力管理系統之較佳實施例的一方塊圖；圖2是該較佳實施例的人機介面的一方塊圖；及圖3是該較佳實施例用於對電動車進行充放電監控的一方塊圖。

參閱圖1，本發明智能化電力管理系統1之較佳實施例，包含：一變壓器2、多個負載L1~LN(於圖1中為方便說明僅畫出二個負載)，及一智能化電力管理裝置3。

該變壓器2接收一外部電力，並據以進行轉換而產生一總驅動電力。

該智能化電力管理裝置3包括：一智能化電力管理模組4及一監控主站5。

該智能化電力管理模組4電連接於該變壓器2，並利用一通訊信號與該監控主站5進行通訊，且包括：多個智慧電表S1~SN(smart meter，於圖1中為方便說明僅畫出二個智慧電表)、一溫度感測單元41、一電壓電流偵測單元42、一資料處理單元43，及一通訊單元44。

每一智慧電表S1~SN皆電連接於該變壓器2與各自所對應的負載L1~LN，並從該總驅動電力中接收所對 應的驅動電力並供應至所對應的負載L1~LN，且每一智慧電表S1~SN從各自所對應的該驅動電力中擷取出一功率資訊，並根據一預設時間與該功率資訊進行估算來得到一電量資訊。在本實施例中，該預設時間為15分鐘，每一智慧電表S1~SN各自所對應的電量資訊，為該預設時間下每一智慧電表S1~SN各自所對應的功率資訊。

該溫度感測單元41電連接於該變壓器2，用以量測該變壓器2的溫度而得到一溫度感測信號。

該電壓電流偵測單元42電連接於該變壓器2以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該變壓器2之總驅動電力變化的功率量測值，且該電壓電流偵測單元42具有：一電壓偵測器421、一電流偵測器422，及一電能運算器423。

該電壓偵測器421電連接於該變壓器2以偵測該總驅動電力的電壓，並據以轉換來得到一電壓量測信號，該電壓量測信號的大小是追隨該總驅動電力的電壓變化。

該電流偵測器422電連接於該變壓器2以偵測該總驅動電力的電流，並據以轉換來得到一電流量測信號，該電流量測信號的大小是追隨該總驅動電力的電流變化。

該電能運算器423電連接於該電壓偵測器421以接收該電壓量測信號，且電連接於該電流偵測器422以接收該電流量測信號，並根據該電壓量測信號與該電流量 測信號進行運算以得到該功率量測值。

該資料處理單元43電連接於該電壓電流偵測單元42、該多個智慧電表S1~SN，及該溫度感測單元41，以接收來自該電壓電流偵測單元42之功率量測值與來自每一智慧電表S1~SN的電量資訊，和來自該溫度感測單元41之溫度感測信號，該資料處理單元43根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表S1~SN的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示該變壓器2傳輸該總驅動電力至該多個負載L1~LN的過程中是否遭竊電，該資料處理單元43根據每一智慧電表S1~SN的電量資訊來提供每一智慧電表S1~SN各自所對應的電力資訊，每一智慧電表S1~SN各自所對應的電力資訊用於指示其各自所對應的智慧電表S1~SN是否接近過載，該資料處理單元43根據該功率量測值來提供一耗電資訊，該耗電資訊指示該變壓器2是否接近過載，並根據該溫度感測信號來提供一溫度資訊，該溫度資訊指示該變壓器2是否溫度過高，且該資料處理單元43具有：一記憶體431、一微處理機432，及一人機介面433。

該記憶體431用於儲存一預設參考溫度值、一預設參考功率值，及一預設參考電力值。

該微處理機432電連接於該電壓電流偵測單元42、該多個智慧電表S1~SN，及該溫度感測單元41，以接收來自該電壓電流偵測單元42之功率量測值與來自每一智慧電表S1~SN的電量資訊，和來自該溫度感測單元41之溫 度感測信號，並且根據該預設時間與該功率量測值進行運算來得到一電量量測值，並將每一智慧電表S1~SN的電量資訊加總並與該電量量測值比較以得到該竊電資訊，該微處理機432將每一智慧電表S1~SN的電量資訊分別與該預設參考電力值比較，以得到每一智慧電表S1~SN各自所對應的電力資訊，並將該功率量測值與該預設參考功率值比較，以得到該耗電資訊，且將該溫度感測信號與該預設參考溫度值比較，以得到該溫度資訊，且該微處理機432更將該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊記錄於該記憶體431中。

如圖2所示，該人機介面433包括一顯示螢幕434和一操作按鈕435。

該顯示螢幕434電連接於該微處理機432以接收該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊，並予以顯示。

該操作按鈕435電連接於該微處理機432，並可受控制以對該微處理機432進行設定操作，例如：通訊設定與自我測試等動作。

該通訊單元44電連接於該微處理機432以接收該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊，並發出一具有該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊的通訊信號。

該監控主站5從該智能化電力管理模組4的通訊單元44接收具有該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電 資訊，及該溫度資訊的通訊信號，並據以顯示該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊以利監控，且該監控主站5具有一通訊單元51及一配電圖資主機52。

該監控主站5的通訊單元51用於從該智能化電力管理模組4的通訊單元44接收該具有該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊的通訊信號，並據以輸出一具有該竊電資訊、該多個電力資訊、該耗電資訊，及該溫度資訊的數位信號。

該配電圖資主機52電連接於該監控主站5的通訊單元51以接收該數位信號，並在該竊電資訊指示該變壓器2遭竊電，該耗電資訊指示該變壓器2過載，該溫度資訊指示該變壓器2溫度過高，或每一智慧電表S1~SN各自所對應的電力資訊中的任一電力資訊指示其所對應的智慧電表S1~SN接近過載時，對應顯示該竊電資訊、該耗電資訊、該溫度資訊，及已經指示過載的電力資訊，進而使電力檢測人員可即時對該變壓器2或該多個負載L1~LN進行維修控制，並立即處理該變壓器2遭竊電的情形，且避免該變壓器2因溫度過高或過載而燒毀，同時控制經該多個智慧電表S1~SN供應至各自所對應的負載L1~LN的驅動電力。

此外，該智能化電力管理模組4及該監控主站5的通訊單元44、51是符合ZigBee標準的無線通訊方式來收發信號，但不限於此，也可以電力線通訊(PLC， Pwer Line Communication)有線通訊方式來收發信號，也就是說該多個通訊單元44、51之間是有線(例如網路線、電纜線)電連接。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

1.可即時得知該變壓器2是否遭竊電的情形發生，當該微處理機432判斷該變壓器2所傳輸的該總驅動電力與每一智慧電表S1~SN所發出的電量資訊的加總不同時，該配電圖資主機52會對應顯示該竊電資訊，以便檢測人員即時檢測並對該變壓器2遭竊電的情形立即反應處理。

2.該變壓器2的溫度及其輸出的該總驅動電力可被即時監控，當該變壓器2溫度過高或該總驅動電力接近過載時，該配電圖資主機52會對應顯示該溫度資訊或該耗電資訊，以便檢測人員即時對該變壓器2進行維修控制，並避免該變壓器2損壞而使該多個負載L1~LN產生跳電的情形發生。

3.該多個負載L1~LN的驅動電力可被即時監控，當該多個負載L1~LN中的任一負載的驅動電力接近過載時，該配電圖資主機52會對應顯示該驅動電力接近過載的負載的電力資訊，檢測人員可即時對該負載進行用電控制，並避免該變壓器2因過載而產生短路的問題發生。

4.該智能化電力管理裝置3支援該多個負載L1~LN例如多個電動車C1~CN的充放電監控(如圖3)，該智能化電力管理裝置3可根據該變壓器2的負載及溫度資 訊，對該多個電動車C1~CN進行充放電的監控，以達成智慧充電功能。

5.該資料處理單元43可計算該變壓器2的銅損與鐵損。其中，銅損是相關於電流的平方變化，而鐵損為一定值，且該電流偵測器422可偵測並取得來自該變壓器2的總驅動電力的該電流，使得該資料處理單元43可據以計算出銅損與鐵損。

6.該變壓器2每個月的尖峰供電量與該多個負載L1~LN的驅動電力可被該微處理機432收集，且該配電圖資主機52可對應顯示該變壓器2與該多個負載L1~LN的相關用電資訊，使得檢測人員可重新調整供應至該多個負載L1~LN的驅動電力，以提升該變壓器2的負載平衡。

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‧‧‧智能化電力管理系統

2‧‧‧變壓器

3‧‧‧智能化電力管理裝置

4‧‧‧智能化電力管理模組

41‧‧‧溫度感測單元

42‧‧‧電壓電流偵測單元

421‧‧‧電壓偵測器

422‧‧‧電流偵測器

423‧‧‧電能運算器

43‧‧‧資料處理單元

431‧‧‧記憶體

432‧‧‧微處理機

433‧‧‧人機介面

434‧‧‧顯示螢幕

435‧‧‧操作按鈕

44‧‧‧通訊單元

5‧‧‧監控主站

51‧‧‧通訊單元

52‧‧‧配電圖資主機

L1~LN‧‧‧負載

S1~SN‧‧‧智慧電表

Claims (7)

1. 一種智能化電力管理系統，包含：多個負載；一變壓器，接收一外部電力，並據以進行轉換而產生一總驅動電力；及一智能化電力管理裝置，包括：一智能化電力管理模組，具有：多個智慧電表，每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊；一電壓電流偵測單元，電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值；一資料處理單元，電連接於該電壓電流偵測單元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功率量測值與來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電；及 一通訊單元，電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出一具有該竊電資訊的通訊信號；及一監控主站，從該智能化電力管理模組的通訊單元接收具有該竊電資訊的通訊信號，並顯示該竊電資訊以利監控。
2. 如請求項1所述的智能化電力管理系統，其中，該電壓電流偵測單元具有：一電壓偵測器，電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電壓，並據以轉換來得到一電壓量測信號，該電壓量測信號的大小是追隨該總驅動電力的電壓變化；一電流偵測器，電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流，並據以轉換來得到一電流量測信號，該電流量測信號的大小是追隨該總驅動電力的電流變化；及一電能運算器，電連接於該電流偵測器以接收該電流量測信號，且電連接於該電壓偵測器以接收該電壓量測信號，並根據該電流量測信號與該電壓量測信號進行運算以得到該功率量測值。
3. 如請求項2所述的智能化電力管理系統，其中，該智能化電力管理模組還具有：一溫度感測單元，電連接於該變壓器，用以量測該 變壓器溫度而得到一溫度感測信號。
4. 如請求項3所述的智能化電力管理系統，其中，每一智慧電表從各自所對應的該驅動電力中擷取出一功率資訊，且根據該預設時間與該功率資訊進行估算來得到該電量資訊，該資料處理單元具有：一記憶體，用於儲存一預設參考溫度值、一預設參考電力值，和一預設參考功率值；及一微處理機，電連接於該多個智慧電表以接收來自每一智慧電表的電量資訊，電連接於該溫度感測單元以接收該溫度感測信號，電連接於該電能運算器以接收該功率量測值，並且根據該預設時間與該功率量測值進行運算來得到一電量量測值，並將每一智慧電表的電量資訊加總並與該電量量測值比較以得到該竊電資訊，將該溫度感測信號與該預設參考溫度值比較，以得到一指示該變壓器是否溫度過高的溫度資訊，將該多個電量資訊分別與該預設參考電力值比較，以得到多個分別指示所對應的智慧電表是否接近過載的電力資訊，並將該功率量測值與該預設參考功率值比較，以得到一個指示該變壓器是否接近過載的耗電資訊，且該微處理機更將該竊電資訊、該溫度資訊、該多個電力資訊及該耗電資訊記錄於該記憶體中。
5. 如請求項4所述的智能化電力管理系統，其中，該監控主站具有：一通訊單元，用於從該智能化電力管理模組的通訊 單元接收具有該竊電資訊、該溫度資訊、該多個電力資訊及該耗電資訊的通訊信號，並據以輸出一具有該竊電資訊、該溫度資訊、該多個電力資訊及該耗電資訊的數位信號；及一配電圖資主機，電連接於該監控主站的通訊單元以接收該數位信號，並在該竊電資訊指示該變壓器遭竊電，該溫度資訊指示該變壓器溫度過高，該耗電資訊指示該變壓器過載，或該多個電力資訊分別指示所對應的智慧電表接近過載時，該配電圖資主機會對應顯示該竊電資訊、該溫度資訊、該耗電資訊，或該多個電力資訊以利監控。
6. 一種智能化電力管理裝置，適用於電連接於一變壓器，該變壓器用於產生一總驅動電力供應至多個負載，且該智能化電力管理裝置包含：一智能化電力管理模組，包括：多個智慧電表，每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊；一電壓電流偵測單元，電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值；一資料處理單元，電連接於該電壓電流偵測單 元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功率量測值與來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電；及一通訊單元，電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出一具有該竊電資訊的通訊信號；及一監控主站，從該智能化電力管理模組的通訊單元接收具有該竊電資訊的通訊信號，並顯示該竊電資訊以利監控。
7. 一種智能化電力管理模組，適用於利用一通訊信號與一監控主站進行通訊，且該智能化電力管理模組電連接於一變壓器，該變壓器用於產生一總驅動電力供應至多個負載，且該智能化電力管理模組包含：多個智慧電表，每一智慧電表皆電連接於該變壓器與各自所對應的負載，並從該總驅動電力中接收所對應的驅動電力並供應至所對應的負載，每一智慧電表根據一預設時間與各自所對應的該驅動電力估算來得到一電量資訊；一電壓電流偵測單元，電連接於該變壓器以偵測該總驅動電力的電流及電壓，並據以運算來得到一追隨該總驅動電力變化的功率量測值； 一資料處理單元，電連接於該電壓電流偵測單元與該多個智慧電表，以接收來自該電壓電流偵測單元之功率量測值與來自每一智慧電表的電量資訊，且根據該預設時間與該功率量測值及每一智慧電表的電量資訊來提供一竊電資訊，該竊電資訊用於指示是否遭竊電；及一通訊單元，電連接於該資料處理單元以接收該竊電資訊，並發出該具有該竊電資訊的通訊信號。