TWI496372B - 故障指示器之傳輸次數估算方法 - Google Patents

Description

故障指示器之傳輸次數估算方法

本發明係關於一種故障指示器之傳輸次數估算方法，尤其是應用於電力網路之故障指示器的較佳傳輸次數估算方法。

電力網路係為電力公司將電能輸送至數個用戶端的傳送媒介。為了監控該電力網路的運作狀態，並使電力公司能更快速的掌握該電力網路產生故障的位置，該電力網路中通常設有數個故障指示器，並藉由該故障指示器判斷該電力網路的故障位置。

請參閱第1圖所示，該電力網路7至少包含一電力饋線71，且該電力饋線71之供電電流方向係由一上游端72朝向一下游端73。該電力饋線71設有數個故障指示器8，當該電力饋線71具有一故障點9時，該上游端72至該故障點之間會產生一故障電流，並使該上游端72至故障點9間之數個故障指示器81、82及83皆產生一故障訊號，各該故障指示器81、82及83會將各自之故障訊號及接收到的故障訊號朝上游端72傳送，使該數個故障訊號可傳輸至該上游端72之一處理中心(未繪示)。舉例而言，該故障指示器81除了將自身產生之該故障訊號朝該上游端72傳輸外，亦能接收來自故障指示器82之故障訊號，並將該故障訊號朝該上游端72傳輸。藉此，該處理中心便可依據該數個故障訊號了解故障電流之路徑，進而判斷該電力網 路7中之故障點9的位置。

一般而言，該故障指示器8之訊號傳輸係以無線通訊為主，因此，該故障指示器8的設置需同時考量設置數量與通信品質。為了避免因密集的設置故障指示器8而造成成本增加，相鄰二故障指示器8間通常以一預定距離而間隔設置，此舉亦造成相鄰二故障指示器8間的通信品質不良，導致該故障訊號在依序通過各個故障指示器8時，可能因通信品質問題而產生傳輸失敗，並造成該上游端72的處理中心無法準確的判斷該電力網路7之故障點9的位置。

為了使該上游端72的處理中心能更準確的判斷該電力網路7之故障點9的位置，習知係增加任二相鄰之故障指示器8間之故障訊號的傳輸次數，以確保該故障指示器8可確實接收由相鄰之故障指示器8傳出之故障訊號，以提高該處理中心的偵測準確率。

然而，提高任二相鄰之故障指示器8間之故障訊號的傳輸次數，亦將提高該故障指示器8的耗電量，進而產生能源的浪費，甚至增加為該故障指示器8更換蓄電裝置之維修成本。因此，必須要有一套針對該故障指示器8之傳輸次數的估算方法，並在可容許的一傳輸成功率標準下，求得任二相鄰之故障指示器8間的最少傳輸次數。

本發明之主要目的係提供一種故障指示器之傳輸次數估算方法，該方法可於一傳輸成功率標準下，求得任二 相鄰之故障指示器間的最少傳輸次數。

本發明之另一目的係提供一種故障指示器之傳輸次數估算方法，該方法所估算出的傳輸次數，可進而降低該故障指示器的能源浪費與維修成本。

為達到前述發明目的，本發明之故障指示器之傳輸次數估算方法，係包含：一資料讀取步驟，係由該處理器讀取該資料庫中所儲存之一電力網路資料、一通信品質資料集及一故障發生率資料集；一傳輸次數設定步驟，係由該處理器設定一傳輸次數之初始值；一分析次數設定步驟，係由該處理器設定一預定分析次數；一分析步驟，係由該處理器將該電力網路資料、通信品質資料集及故障發生率資料集輸入一隨機分析程式，並由該隨機分析程式根據該故障發生率資料集，將一故障點產生於任一檢測區段，且該故障點產生於任一檢測區段之機率正比於各該檢測區段之故障發生率，再根據該電力網路資料，使該故障點至一上游端之間的所有故障指示器皆產生一故障訊號，且各該故障指示器係將該至少一故障訊號朝該上游端的方向傳輸至相鄰之該故障指示器，並以該傳輸次數作為各該故障指示器將該至少一故障訊號傳輸至相鄰之故障指示器的次數，其中，該至少一故障訊號包含各該故障指示器各自產生之該故障訊號，或另包含接收自相鄰之故障指示器的故障訊號，最後再根據該通信品質資料集所建立之任二相鄰之故障指示器之一封包成功率累積機率，以求得各該傳輸次數下，任二相鄰之故障指示器間之封包成功率，並將該數個封包成功率相乘，以得到各該傳輸次數所相對之一暫時 傳輸成功率，再比較該傳輸次數之次數值至該傳輸次數為1之間的數個暫時傳輸成功率的數值大小，並將具有最大數值之暫時傳輸成功率作為該傳輸次數之次數值的傳輸成功率，以完成一次分析次數；一分析次數判斷步驟，係透過該處理器判斷該分析步驟之執行次數是否已累計等於或大於該預設分析次數，若是，則執行一平均傳輸成功率計算步驟，若否，則執行該分析步驟；該平均傳輸成功率計算步驟，係透過該處理器將相對該傳輸次數下之所有的傳輸成功率取平均值，以求得一平均傳輸成功率；一門檻值判斷步驟，係透過該處理器判斷該平均傳輸成功率是否等於或大於一成功率門檻值，若是，則輸出該平均傳輸成功率所相對之故障訊號的傳輸次數，若否，則執行一傳輸次數更新步驟；及該傳輸次數更新步驟，係透過該處理器讀取前一次執行該分析步驟時的傳輸次數，並將該傳輸次數增加，以更新該傳輸次數，並執行該分析次數設定步驟；其中該電力網路資料係指該電力網路中之數個故障指示器的設置位置；該通信品質資料集包含數個通信品質資料，各該通信品質資料係指在該電力網路中，相鄰二故障指示器間的通信品質；該故障發生率資料集包含數個故障發生率資料，各該故障發生率資料係指在該電力網路中，相鄰二故障指示器間所形成之檢測區段發生故障的機率。

本發明之故障指示器之傳輸次數估算方法，其中該隨機分析程式為一蒙地卡羅法。

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：本發明所述之「上游端」及「下游端」，係根據一電力流經一電力線之方向而定，亦即當該電力由該電力線之第一端流至第二端時，該第一端即為「上游端」，該第二端即為「下游端」。

本發明所述之「傳輸次數」，係指任一故障指示器將同一訊號傳輸至相鄰之故障指示器的次數。

本發明所述之「封包成功率」，係指二相鄰之故障指示器在進行封包資料傳輸時，該封包資料可成功傳輸之機率。

本發明所述之「暫時傳輸成功率」，係指當一電力饋線上具有一故障點，且該故障點至該上游端間之所有故障指示器皆各自產生一故障訊號，並將該數個故障訊號朝上游端的方向傳輸於二相鄰之故障指示器之間時，其中，所有相鄰二故障指示器間之封包成功率的乘積，即為該暫時傳輸成功率。

本發明所述之「傳輸成功率」，係指對數個暫時傳輸成功率進行數值大小比較後，具有最大數值之暫時傳輸成功率，即為該傳輸成功率。

請參照第2a及2b圖所示，其係本發明故障指示器之傳輸次數估算方法的一較佳實施裝置，該裝置包含一資料庫1及一處理器2，並應用於一電力網路3。其中，該電力網路3具有至少一電力饋線31，該電力饋線31之二端分 別形成一上游端32及一下游端33，該上游端32至該下游端33之間設有數個故障指示器34，任二相鄰故障指示器34間之電力饋線31係形成一檢測區段311。

該資料庫1係用以儲存一電力網路資料、一通信品質資料集及一故障發生率資料集。更詳言之，該電力網路資料係指該電力網路3中之數個故障指示器34的設置位置；該通信品質資料集包含數個通信品質資料，各該通信品質資料係指在該電力網路3中，相鄰二故障指示器34間的封包成功率累積機率，且該封包成功機率可為一累積分布函數(Cumulative Distribution Function，CDF)；該故障發生率資料集包含數個故障發生率資料，各該故障發生率資料係指在該電力網路3中，相鄰二故障指示器34間所形成之檢測區段311發生故障的機率。其中，上述資料皆可由電力公司所儲存、量測或統計的歷史資料而得。

該處理器2電性連接該資料庫1，以讀取該資料庫1所儲存之資料，該處理器2可為一電腦或任何運算處理器，並可執行一軟體或程式，以進行運算統計等操作。

請參照第3圖所示，本發明故障指示器之傳輸次數估算方法係包含：一資料讀取步驟S1、一傳輸次數設定步驟S2、一分析次數設定步驟S3、一分析步驟S4、一分析次數判斷步驟S5、一平均傳輸成功率計算步驟S6、一門檻值判斷步驟S7及一傳輸次數更新步驟S8。

該資料讀取步驟S1，係由該處理器2讀取該資料庫1中所儲存之該電力網路資料、通信品質資料集及故障發生率資料集。

該傳輸次數設定步驟S2，係由該處理器2設定一傳輸次數之初始值。

由於隨著傳輸次數的增加，相鄰二故障指示器34間之一封包成功率也會隨之上升，進而提升該電力網路3之一傳輸成功率。因此，為了準確估算該傳輸成功率到達一成功率門檻值時的最低傳輸次數，必須設定該傳輸次數的初始值，並於後續步驟中計算各該傳輸次數下的傳輸成功率，以精確的估算該傳輸成功率到達該成功率門檻值時的最低傳輸次數。其中，該傳輸次數的初始值可為任意正整數，在本實施例中，該傳輸次數的初始值係設定為5。

該分析次數設定步驟S3，係由該處理器2設定一預定分析次數。

該預定分析次數係指該處理器2中所具有之一隨機分析程式須執行隨機分析的次數，而該預定分析次數越高，將有助於提高整體運算結果的準確度，且較佳高於五萬次。在本實施例中，該預定分析次數係設定為十萬次。

該分析步驟S4，係由該處理器2將該電力網路資料、通信品質資料集及故障發生率資料集輸入該隨機分析程式，並由該隨機分析程式根據該故障發生率資料集，將一故障點產生於任一檢測區段311，且該故障點產生於任一檢測區段311之機率正比於各該檢測區段311之故障發生率。

進一步而言，為了使該隨機分析程式在進行隨機分析時，能將該電力網路3之各檢測區段311發生故障的機率一併作為分析依據，使該隨機分析可更接近實際狀況，以 提高隨機分析的準確性，因此，該處理器2會先讀取該故障發生率資料集，並根據該故障發生率資料集將故障點產生於任一檢測區段311，再進行後續的隨機分析動作。

此外，在本實施例中，該隨機分析程式係選擇一蒙地卡羅法。

同樣在該分析步驟S4中，該隨機分析程式根據該電力網路資料，使該故障點至該上游端32之間的所有故障指示器34皆產生一故障訊號，且各該故障指示器34係將該至少一故障訊號朝該上游端32的方向傳輸至相鄰之該故障指示器34，並以該傳輸次數作為各該故障指示器34將該至少一故障訊號傳輸至相鄰之故障指示器34的次數。其中，對各該故障指示器34所傳輸該至少一故障訊號而言，該至少一故障訊號至少包含各該故障指示器34各自產生之該故障訊號，或另包含接收自相鄰之故障指示器34的故障訊號。

進一步而言，為了使該隨機分析程式在進行隨機分析時，能確實掌握該電力網路3之數個故障指示器34的設置位置，使相鄰二故障指示器34的傳輸關係能更接近實際狀況，因此，該處理器2會先讀取該電力網路資料，並根據該電力網路資料，使該故障訊號朝該上游端32的方向傳輸於相鄰二故障指示器34之間。

其中，當各該故障指示器34將該至少一故障訊號傳輸至相鄰之故障指示器34時，該傳輸次數係依據在執行該分析步驟S4的當下所設定的傳輸次數為準。舉例而言，在本方法執行之初，僅由資料讀取步驟S1進行至該分析步驟 S4，因此，該分析步驟S4所依據的傳輸次數，即為該傳輸次數設定步驟S2所設定之傳輸次數，當各該故障指示器34欲傳輸該至少一故障訊號時，將該故障訊號依所設定之傳輸次數朝相鄰之故障指示器34進行傳輸。

同樣在該分析步驟S4中，該隨機分析程式最後再根據該通信品質資料集所建立之任二相鄰之故障指示器34之該封包成功率累積機率，以求得各該傳輸次數下，任二相鄰之故障指示器34間之封包成功率，並將該數個封包成功率相乘，以得到各該傳輸次數所相對之一暫時傳輸成功率，再比較該傳輸次數之次數值至該傳輸次數為1之間的數個暫時傳輸成功率的數值大小，並將具有最大數值之暫時傳輸成功率作為該傳輸次數之次數值的傳輸成功率。

進一步而言，為了使該隨機分析程式在進行隨機分析時，能將相鄰二故障指示器34間的通信品質作為分析依據，以準確求得在相對之該傳輸次數下，該故障訊號在相鄰二故障指示器34間傳輸的封包成功率。因此，該處理器2會先讀取該通信品質資料集，以計算求得任二相鄰之故障指示器34之該封包成功率，並進而計算該數個封包成功率之乘積，以得到該暫時傳輸成功率。

接著，再由該傳輸次數之次數值至該傳輸次數為1之間的數個暫時傳輸成功率中找出具有最大值之暫時傳輸成功率，以作為該傳輸次數之次數值的傳輸成功率。

舉例而言，例如該傳輸次數由第一次至第五次之暫時傳輸成功率分別為PSR_{傳輸次數一} =92.5%、PSR_{傳輸次數二} =93.8%、PSR_{傳輸次數三} =91.7%、PSR_{傳輸次數四} =94.4%及PSR_{傳輸次數五} =94.1%，而各該傳輸次數所代表之傳輸成功率須取最大值，如下所示：PSR_{max傳輸次數一} =max[PSR_{傳輸次數一} =92.5%]=92.5%

PSR_{max傳輸次數二} =max[PSR_{傳輸次數一} =92.5%、PSR_{傳輸次數二} =93.8%]=93.8%

PSR_{max傳輸次數三} =max[PSR_{傳輸次數一} =92.5%、PSR_{傳輸次數二} =93.8%、PSR_{傳輸次數三} =91.7%]=93.8%

PSR_{max傳輸次數四} =max[PSR_{傳輸次數一} =92.5%、PSR_{傳輸次數二} =93.8%、PSR_{傳輸次數三} =91.7%、PSR_{傳輸次數四} =94.4%]=94.4%

PSR_{max傳輸次數五} =max[PSR_{傳輸次數一} =92.5%、PSR_{傳輸次數二} =93.8%、PSR_{傳輸次數三} =91.7%、PSR_{傳輸次數四} =94.4%、PSR_{傳輸次數五} =94.1%]=94.4%

因此，在本次分析次數下之各該傳輸次數的傳輸成功率即為PSR_{max傳輸次數一} =92.5%、PSR_{max傳輸次數二} =93.8%、PSR_{max傳輸次數三} =93.8%、PSR_{max傳輸次數四} =94.4%及PSR_{max傳輸次數五} =94.1%

此外，當該分析步驟S4所述之動作皆完成一次後，即為完成一次分析次數。

該分析次數判斷步驟S5，係由該處理器2判斷該分析步驟S4之執行次數是否已累計等於或大於該預設分析次數，若是，則執行該平均傳輸成功率計算步驟S6；若否，則執行該分析步驟S4。

承前所述，當該分析次數越高時，整體運算結果的準確度亦隨之增高，因此，該處理器2係判斷該分析步驟S4之執行次數是否已累計等於或大於該預設分析次數，若未達到，則再執行該分析步驟S4，並在不同的分析次數下計 算並儲存相對的傳輸成功率；若已達到，則執行該平均傳輸成功率計算步驟S6。

該平均傳輸成功率計算步驟S6，係由該處理器2將相對該傳輸次數下之所有的傳輸成功率取平均值，以求得一平均傳輸成功率。

進一步而言，該分析步驟S4每一次的執行皆會產生相對之各傳輸次數之傳輸成功率，當該分析步驟S4的執行次數已到達該預定分析次數時，可得到在相同的傳輸次數下，各該分析次數所相對之該傳輸成功率，再對該數個傳輸成功率進行取平均值的運算，便可得到在相同的傳輸次數下之該平均傳輸成功率。

該門檻值判斷步驟S7，係由該處理器2判斷該平均傳輸成功率是否等於或大於一成功率門檻值，若是，則輸出該平均傳輸成功率所相對之故障訊號的傳輸次數；若否，則執行該傳輸次數更新步驟S8。

進一步而言，當該平均傳輸成功率等於或大於該成功率門檻值時，即代表該電力網路3之傳輸成功率已達到預設的標準，此時，該處理器2便可將該平均傳輸成功率所相對之傳輸次數輸出至一顯示器等顯示單元，並停止所有步驟的執行，以完成本發明之傳輸次數估算方法。若該平均傳輸成功率小於該成功率門檻值時，即代表該電力網路3之傳輸成功率未達到預設的標準，此時須執行該傳輸次數更新步驟S8，以增加相鄰二故障指示器34間之故障訊號的傳輸次數。其中，該成功率門檻值可由使用者自訂，例如80%或90%等，再此並不設限。

該傳輸次數更新步驟S8，係由該處理器2讀取前一次執行該分析步驟S4時的傳輸次數，並將該傳輸次數增加，以更新該傳輸次數，並執行該分析次數設定步驟S3。

進一步而言，該處理器2會記錄前一次執行該分析步驟S4時的傳輸次數的初始值，當執行該傳輸次數更新步驟S8時，會再增加該傳輸次數，以作為下一次執行該分析步驟S4時的傳輸次數。在本實施例中，該傳輸次數更新步驟S8執行完後，接著執行該分析次數設定步驟S3，此舉可再重新設定該分析步驟S4的分析次數，以在不同傳輸次數下，彈性的改變該分析步驟S4的分析次數。

更詳言之，當該平均傳輸成功率小於該成功率門檻值時，即代表該電力網路3之傳輸成功率未達到預設的標準，此時將執行該傳輸次數更新步驟S8，以增加相鄰二故障指示器34間之故障訊號的傳輸次數，並再次執行該分析步驟S4至該預定分析次數，以求出該傳輸次數增加後所相對之該平均傳輸成功率，再接著判斷該平均傳輸成功率是否大於該成功率門檻值，直到該門檻值判斷步驟S7判斷該平均傳輸成功率等於或大於一成功率門檻值，並將該平均傳輸成功率所相對之傳輸次數輸出，以完成本發明之方法。

綜上所述，本發明係藉由該蒙地卡羅法進行隨機分析，以求出相同傳輸次數下所相對的平均傳輸成功率，當該平均傳輸成功率小於該成功率門檻值時，再持續的增加該傳輸次數以進行隨機分析，並於該成功率門檻值的標準下，求得相鄰二故障指示器間的故障訊號的最少傳輸次數，進而具有降低該故障指示器的能源浪費與維修成本等功效 。

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‧‧‧資料庫

2‧‧‧處理器

3‧‧‧電力網路

31‧‧‧電力饋線

311‧‧‧檢測區段

32‧‧‧上游端

33‧‧‧下游端

34‧‧‧故障指示器

S1‧‧‧資料讀取步驟

S2‧‧‧傳輸次數設定步驟

S3‧‧‧分析次數設定步驟

S4‧‧‧分析步驟

S5‧‧‧分析次數判斷步驟

S6‧‧‧平均傳輸成功率計算步驟

S7‧‧‧門檻值判斷步驟

S8‧‧‧傳輸次數更新步驟

〔習知〕

7‧‧‧電力網路

71‧‧‧電力饋線

72‧‧‧上游端

73‧‧‧下游端

8‧‧‧故障指示器

81‧‧‧故障指示器

82‧‧‧故障指示器

83‧‧‧故障指示器

9‧‧‧故障點

第1圖：習知故障指示器之故障訊號傳輸示意圖。

第2a圖：本發明故障指示器之傳輸次數估算方法之較佳實施裝置圖。

第2b圖：本發明故障指示器之傳輸次數估算方法所應用之電力網路圖。

第3圖：本發明故障指示器之傳輸次數估算方法流程圖。

S1‧‧‧資料讀取步驟

S2‧‧‧傳輸次數設定步驟

S3‧‧‧分析次數設定步驟

S4‧‧‧分析步驟

S5‧‧‧分析次數判斷步驟

S6‧‧‧平均傳輸成功率計算步驟

S7‧‧‧門檻值判斷步驟

S8‧‧‧傳輸次數更新步驟

Claims (2)

1. 一種故障指示器之傳輸次數估算方法，係包含：一資料讀取步驟，係由該處理器讀取該資料庫中所儲存之一電力網路資料、一通信品質資料集及一故障發生率資料集；一傳輸次數設定步驟，係由該處理器設定一傳輸次數之初始值；一分析次數設定步驟，係由該處理器設定一預定分析次數；一分析步驟，係由該處理器將該電力網路資料、通信品質資料集及故障發生率資料集輸入一隨機分析程式，並由該隨機分析程式根據該故障發生率資料集，將一故障點產生於任一檢測區段，且該故障點產生於任一檢測區段之機率正比於各該檢測區段之故障發生率，再根據該電力網路資料，使該故障點至一上游端之間的所有故障指示器皆產生一故障訊號，且各該故障指示器係將該至少一故障訊號朝該上游端的方向傳輸至相鄰之該故障指示器，並以該傳輸次數作為各該故障指示器將該至少一故障訊號傳輸至相鄰之故障指示器的次數，其中，該至少一故障訊號包含各該故障指示器各自產生之該故障訊號，或另包含接收自相鄰之故障指示器的故障訊號，最後再根據該通信品質資料集所建立之任二相鄰之故障指示器之一封包成功率累積機率，以求得各該傳輸次數下，任二相鄰之故障指示器間之封包成功率，並將該 數個封包成功率相乘，以得到各該傳輸次數所相對之一暫時傳輸成功率，再比較該傳輸次數之次數值至該傳輸次數為1之間的數個暫時傳輸成功率的數值大小，並將具有最大數值之暫時傳輸成功率作為該傳輸次數之次數值的傳輸成功率，以完成一次分析次數；一分析次數判斷步驟，係由該處理器判斷該分析步驟之執行次數是否已累計等於或大於該預設分析次數，若是，則執行一平均傳輸成功率計算步驟，若否，則執行該分析步驟；該平均傳輸成功率計算步驟，係由該處理器將相對該傳輸次數下之所有的傳輸成功率取平均值，以求得一平均傳輸成功率；一門檻值判斷步驟，係由該處理器判斷該平均傳輸成功率是否等於或大於一成功率門檻值，若是，則輸出該平均傳輸成功率所相對之故障訊號的傳輸次數，若否，則執行一傳輸次數更新步驟；及該傳輸次數更新步驟，係由該處理器讀取前一次執行該分析步驟時的傳輸次數，並將該傳輸次數增加，以更新該傳輸次數，並執行該分析次數設定步驟；其中該電力網路資料係指該電力網路中之數個故障指示器的設置位置；該通信品質資料集包含數個通信品質資料，各該通信品質資料係指在該電力網路中，相鄰二故障指示器間的通信品質；該故障發生率資料集包含數個故障發生率資料，各該故障發生率資料係指在該電力網路中，相鄰二故障指示器間所形成之檢測區段發生故 障的機率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之故障指示器之傳輸次數估算方法，其中該隨機分析程式為一蒙地卡羅法。