TWI528157B - 使用於分散式網路的不斷電電源供應器 - Google Patents

使用於分散式網路的不斷電電源供應器 Download PDF

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Description

使用於分散式網路的不斷電電源供應器
本發明關於一備用電源訊號之產生，且更特別地，關於適合充當一較大分散式網路之一部分來使用的不斷電電源供應器系統。
相關申請案
本申請案主張2011年1月23日提申之美國臨時專利申請案序號第61/435,332號之利益。
上列之相關申請案內容在此將其全部內容一併整合參考之。
不斷電電源供應器(UPS)已長期使用於提供至少暫時輔助電源至電子裝置。一不斷電電源供應器典型地被架構以依需要切換於一主電源及一備用電源之間，以維持固定電力給一負載。
典型地，用於一不斷電電源供應器之主電源係一公用設施電源供應器，且該備用電源可採用一電池系統形式。該不斷電電源供應器通常會操作於一公用設施模式，其中，當該公用設施電源訊號係位在預定參數內時，該公用設施電源訊號被傳送至該負載。在該公用設施模式中，該不斷電電源供應器典型地也會充電該電池系統。當該公用設施電力落在該些預定參數之外時，該不斷電電源供應器會切換至備用模式，其中，一交流電訊號係依據該電池系統內所儲存能量來產生。
例如通訊網路的分散式網路典型地運用電子裝置以橫跨一地理性大區域進行遙控部署。這類分散式網路範例包含有線電視系統、傳統電話系統及行動電話塔。
遙控部署電子裝置典型地自一本地電源得到主電力，且該本地電源典型地係在該分散式網路的操作員直接控制外。在可行地方，遙控電子裝置自一電力公司或雷同者得到主電力。在公用設施電力無法供應的地方，該主電源可由天然氣、丙烷、石油或柴油或由例如風力發電機或太陽能面板之替代性能源所供電的發電機來提供。不論主電力來源為何，一不斷電電源供應器典型地被提供以在不管基於任何理由無法提供該主電源的時段期間提供備用電力。
此外，這類遙控部署電子裝置通常會留下長時段未被注意。保養及/或修復一分散式網路中的遙控部署電子裝置及與之相關的任何不斷電電源供應器系統典型地需要中繼站及人員的機動性。用於日常保養的中繼站及人員機動性係極小化以降低成本。
一特別關心的事情產生於遭遇到一廣泛性公用設施電源故障時。在本情況中，必須對在那裡部署中繼站及人員做決定。不正確的中繼站及人員部署也許會導致網路服務中斷，其可利用正確的中繼站及人員部署來避開。
傳統上，分散式網路中所使用之不斷電電源供應器系統係設計來測量某些系統參數並傳送這些參數至可負責網路保養及修復之控制中心。控制中心典型地部署資料處理軟體系統，設計來協助關於保養及修復該分散式網路各處的不斷電電源供應器系統的決定。
本發明一目的係提供用於遍及一分散式網路各處所遙控部署的不斷電電源供應器系統的改進資料擷取及處理系統。
本發明可被具體實現為一種不斷電電源供應器模組，所架構係安排於至少一交流電線及包括至少一負載之通訊系統之間，包括一電源系統、一診斷系統及一通訊模組。該電源系統包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組，且係操作性地連接於該交流電線及該至少一負載之間。該診斷系統包括一電池診斷模組、一換流器診斷模組、一公用設施診斷模組及一變壓器診斷模組。該電池診斷模組被架構以依據該電池模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生電池診斷資訊。該換流器診斷模組被架構以依據該換流器模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生換流器診斷資訊。該公用設施診斷模組被架構以依據連接至該電源系統之交流電線的至少一構件的至少一操作特性曲線來產生公用設施診斷資訊。該變壓器診斷模組被架構以依據該變壓器模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生變壓器診斷資訊。該通訊模組操作性地連接於該診斷模組及該通訊系統之間以傳送診斷資訊於該診斷系統及該通訊系統之間。
本發明也可被具體實現為一種包括下列步驟以提供不斷電電源至一通訊系統的至少一負載的方法。包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組的電源系統被提供。該電源系統係安排於至少一交流電線及該至少一負載之間。電池診斷資訊係依據該電池模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生。換流器診斷資訊係依據該換流器模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生。公用設施診斷資訊係依據連接至該電源系統之交流電線的至少一構件的至少一操作特性曲線來產生。變壓器診斷資訊係依據該變壓器模組之至少一構件的至少一操作特性曲線來產生。診斷資訊係傳送於該診斷模組及該通訊系統之間。
本發明也可被具體實現為一種不斷電電源供應器模組，所架構係安排於至少一交流電線及包括至少一負載之通訊系統之間。該不斷電電源供應器模組包括一電源系統、一診斷系統及一通訊模組。該電源系統包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組，且係操作性地連接於該交流電線及該至少一負載之間。該診斷系統包括一電池診斷模組、一換流器診斷模組、一公用設施診斷模組及一變壓器診斷模組。該電池診斷模組被架構以依據與該電池模組有關之電壓、電流、內部電池溫度、週遭溫度、充電次數及放電次數中的至少一者來產生電池診斷資訊。該換流器診斷模組被架構以依據與該換流器模組內之電解電容器有關之換流器模組內部溫度來產生換流器診斷資訊。該公用設施診斷模組被架構以依據連接至該電源系統之交流電線的線電突波、線電暫降、線電供應中斷及線電頻率偏差中的至少一者來產生公用設施診斷資訊。該變壓器診斷模組被架構以依據該變壓器模組內的共振電容器溫度來產生變壓器診斷資訊。該通訊模組操作性地連接於該診斷模組及該通訊系統之間以傳送診斷資訊於該診斷系統及該通訊系統之間。
首先參考至圖1圖式，其中所述者係根據並具體實現本發明原理所建構的資料擷取及控制系統20。該資料擷取及控制系統20包括一通訊系統22及複數個不斷電電源供應器模組24a、24b及24c。該些不斷電電源供應器模組24a、24b及24c不需被識別但如進一步所詳述地會共享某些特性曲線及/或要求。在本內文中，該參考符號“24”可被使用以參考至該些不斷電電源供應器中之任一者。
圖1說明包括一通訊網路30及一控制中心32之示範通訊系統22且複數個負載34a、34b及34c係分佈遍及該通訊網路30各處。該些負載34a、34b及34c不需被識別但如進一步所詳述地可具有不同特性曲線及/或要求。然而，由該資料擷取及控制系統20觀點來看，該些負載34a、34b及34c可被視為實際上係相同，且該參考符號“34”可被使用以參考至該些負載中之任一者。
在該示範資料擷取及控制系統20中，該些不斷電電源供應器模組24a、24b及24c之一係與該些負載34a、34b及34c之每一個有關。在該資料擷取及控制系統20的任何给予配置中所供應的正確不斷電電源供應器模組數量視該通訊系統22細節而定，尤指視分佈遍及該通訊系統22各處的負載數量及位置而定。儘管三不斷電電源供應器模組24a、24b及24c及負載34a、34b及34c係基於簡潔起見而示於圖1，但是更可能地，更少或更多負載及不斷電電源供應器模組會被運用於一典型通訊系統中應是顯而易見的。
圖1進一步說明供應一交流電線作為提供至該些不斷電電源供應器模組24a、24b及24c中之每一個的主電源。尤其，在該示範資料擷取及控制系統20中，一公用設施電源線形成一交流電線40a以供應至該第一及第二不斷電電源供應器模組24及26兩者。主電力係透過例如可連接至位在該不斷電電源供應器模組28附近的發電機(未顯示)的獨立交流電線40b來提供至該第三不斷電電源供應器模組28。又，該示範通訊系統22係基於簡潔目的而稍微簡化，且任何給予通訊系統可使用較圖1所識別的二個更少或更多主電源及電源線。在本文中，該參考符號“40”可被使用以參考至該些電源線中之任一者。
現在轉向圖2圖式，形成該資料擷取及控制系統20中之一部分的示範不斷電電源供應器系統24的細節現在將進一步詳述之。圖2進一步顯示該示範不斷電電源供應器系統24包括一電源系統50、一診斷系統52及一通訊系統54。該通訊系統54係為或可為傳統式且允許資料透過該通訊網路30來傳送於該不斷電電源供應器系統24及該控制中心32之間。該通訊網路不會在此說明，但基於本發明完整了解起見所需範圍則是例外。
該示範電源系統50包括一電池模組60、一換流器模組62及一變壓器模組64。該示範電源系統50傳統上操作於一線電模式，其中，一線電交流電輸出訊號係依據在該交流電線40上的主電源訊號來供應至該負載22。當在該交流電線上的主電源訊號不存在或未落入某些預定參數內時，該電源系統50操作於一備用模式，其中，一備用交流電輸出訊號係依據該電池模組60內所儲存能量來供應至該負載22。該電源系統50的規格會由連接該電源系統50之特定負載24的要求來決定之。這些要求典型地包含提供至該負載的最小峰值電力及於備用模式中欲供應電力的最少期待時段。
適合充當該示範電源系統50來使用的電源系統係描述於例如共同提申的美國專利申請案序號第60/305,926號(更新版)、第12/803,787號、第61/435,298號(更新版)及第61/435,317號(更新版)中，且在此將那些申請案一併整合參考之。然而，本發明原理可施用任何傳統不斷電電源供應器系統。
該示範診斷系統52包括一電池診斷模組70、一換流器診斷模組72、一公用設施診斷模組74及一變壓器診斷模組76。這些模組70、72、74及76可以硬體方式進行獨立配置及/或可為執行於一或更多處理器上的軟體模組。在任何事件中，能夠實現下述邏輯的任何硬體模組及/或軟體模組結合可被使用以配置該診斷系統52。這些模組70、72、74及76中之每一個將進一步詳述於下。
1.電池診斷模組
首先參考至該電池診斷模組70，此模組70係連接至該電池模組60以測量與個別電池有關之一或更多參數，個別串包括複數個(二或更多)電池，及/或任何電池系統包括複數個電池串。測量參數包含例如電壓、電流、內部電池溫度、週遭溫度、充電次數、放電次數及雷同者。依據這些測量參數，該電池診斷模組70產生與電池、電池串及/或該整個電池系統有關之目前及預測兩狀態資訊。
該示範電池診斷模組70能夠測量橫跨該電池模組60的電壓並對該電池模組60內的個別電池充電。此外，該示範電池診斷模組70能夠產生該電池模組60內的個別電池的目前及預測狀態資訊。例如，萬一該不斷電電源供應器模組24置於備用模式中時，該電池診斷模組70產生估測個別電池、電池串及/或該整個電池系統會花費多久時間才會操作於要求參數內的目前狀態資訊。萬一該不斷電電源供應器模組24置於備用模式一星期或一個月時，該電池診斷模組70可進一步產生預測個別電池、電池串及/或該整個電池系統很可能花費多久時間才會操作於要求參數內的預測狀態資訊。
該電池診斷模組70透過該模組通訊系統54及該網路30將任何這類目前及預測狀態資訊，連同與該電池模組60有關的測量參數的任何相關原始資料一起傳送至該控制中信32。
2.換流器診斷模組
該換流器診斷模組72的目的係該換流器模組62的年齡並預測該預防保養及替換警報。在該示範換流器模組62中，一電池匯流排電解電容器係該主要壽命有限裝置，因此會是該示範診斷系統52中的換流器診斷模組72所執行計算的基準。
該示範換流器診斷模組72使用下述用以測量、估測及/或決定圍場週遭溫度的溫度輪廓映射操作來計算該換流器模組62故障間隔的平均時間(MTBF)。該圍場週遭溫度係在該電源系統50外且在該抗天氣圍場內。在該示範換流器系統62中，該電解電容器的操作溫度係使用安裝於該換流器散熱器上的溫度感測器來計算之。實驗性測試說明一偏移值應被加至該溫度感測器所產生的溫度值中，且用於一特定換流器元件安排的這類值可被計算。
依據該溫度輪廓及偏移值，可計算該溫度輪廓的加權平均值。該加權平均值可進一步被降低以提供一安全容限至該老化演算法中。在本電解電容器例子中，該壽命有限元件的壽命係使用該換流器模組故障計算的加權平均值來決定之。該壽命有限元件的壽命可充當該換流器模組的額定壽命值來使用。
該換流器年齡計算可執行如下。用於該換流器的主要老化係數係它操作時的溫度。該設計壽命係額定為在某一溫度位準下使用一預定小時數。該基線溫度及該換流器的預期壽命被使用於該換流器年齡計算中。
該老化演算法可藉由要求該裝置每天最少老化一日來使用一更加積極性的年齡計算，而無關溫度小於該基線溫度下的有效計算年齡是否每天小於一日。
在任何事件中，在該示範換流器診斷模組72所配置的示範老化演算法中，該溫度係每小時取樣且每日平均。一旦計算該每天平均值，所致老化會依據該平均每日溫度，由下列二方法之一來決定。
若該平均每日溫度係大於或等於該基線溫度，則按日數計算的換流器年齡等於按日數+2^[(樣本溫度-基線溫度)/10]計算的最新樣本累積年齡。因此，每上升超過基線溫度10度，該老化速率倍增。換言之，在一天超過該基線平均值10度下，該換流器已老化兩日。
若該平均每日溫度係小於該基線溫度，則按日數計算的換流器年齡等於按該最新樣本日數加一天計算的累積年齡。
按日數計算的剩餘壽命因此等於按日數計算的期待壽命，該期待壽命日數小於該換流器年齡日數。
若該壽命有限元件(也就是，該電解電容器)的剩餘壽命係小於六個月，則該換流器診斷模組產生一警告警報。
替換警報係產生於下列條件：
1.換流器散熱器超溫關閉；
2.公用設施沒問題且充電器故障警報啟動超過6小時；及
3.自我測試失敗，但該電池在該自我測試週期期間係健康的(>11.5電壓)。
為執行前述計算，該換流器診斷模組72需要即時溫度資訊。在該示範模組72中，一獨立不斷電電源供應器主控制器(未顯示)連通該即時溫度至該換流器診斷模組72。該不斷電電源供應器主控制器也提供各種替換條件的訊息。
該示範換流器診斷模組72不需要輸入螢幕。該換流器的設計壽命係硬體編碼至韌體中。同樣地，該警報臨界值也被硬體編碼至韌體中。該換流器的製造日期係由該不斷電電源供應器主控制器提供給該模組72以做為一登錄組態記錄。
該示範換流器診斷模組72被架構以產生下列輸出螢幕。一換流器健康螢幕係選自該主選單中。
AlphaApp v1.0　狀態
換流器　健康
變壓器　健康
ENTR{}　ESC
壓下ENTR選項來選擇該換流器健康螢幕。該第一行會顯示OK、WRN或REP以做為該換流器模組62的最糟例子分析。
換流器　WRN
安裝日期　04/11
壽命剩餘　120分
ESC
下列螢幕顯示該些REP警報：
換流器　REP
散熱器超溫
ESC
或：
換流器　REP
公用設施　OK
充電器故障>　6小時
ESC
或：
換流器　REP
電池>11.5伏特　OK
自我測試失敗
ESC
該示範換流器診斷模組72每小時提供下列狀態資訊給該通訊系統56以供該控制中心32的上游使用。
提議計數器CIB：
eAPP_Inverter_1_Status(0=OK,1=WRN(產生小警報),2=REP(產生主要警報)
eAPP_Inverter_Months_Life_Remaining(0至120)
該示範換流器診斷模組可進一步建立一網頁以指示例如下列狀態資訊：換流器狀態(OK、WRN或REP)；換流器壽命剩餘月數。本報告應每天更新。
3.公用設施診斷模組
公用設施診斷模組74的目的係提供將資料登錄在供應的公用設施饋入器上。本資訊允許該不斷電電源供應器24(例如，XM3系統)已操作於欲特徵化環境。該示範公用設施診斷模組74被設計以儲存下列資料類型：線電突波、線電暫降、線電供應中斷及線電頻率偏差。
一線電暫降事件被引發並定義為引起任何較低二電壓中繼器結合的事件。該示範電源系統50包含分接頭切換中繼器(未顯示)，其在該輸出電壓係位於一預定容限內以阻止不需要中繼器磨損時不改變。本線電暫降事件不會被該模組74所記錄。
該不斷電電源供應器24的主控制器連通至該公用設施診斷模組中繼器分接頭變化。尤其，當一分接頭係切換自“正常”時，該事件會留存於隨機存取記憶體中並標示時間。當該分接頭被切換回到“正常”時，該線電暫降事件持續時間接著會被永久性地儲存於記憶體中。
本功能不需要一輸入螢幕，但一公用設施執行效率輸出螢幕可如現在將描述地來提供之。若該電源供應器目前正在一公用設施事件(供應中斷、暫降、突波、頻率)時，則該公用設施執行效率螢幕不是指示“OK”就是指示“EVT”。
公用設施執行　EVT
暫降　EVT
突波
ENTR　}　ESC
包含供應中斷、暫降、突波及頻率的可捲動列表選項每一個會具有適合即時的“EVT”指示器。當該要求執行效率類型係在該列表頂部時，若正在處理中，壓下ENTR選項會選擇本事件類型的目前狀態，否則該顯示器會顯示24小時歷史資料：
暫降　處理中
開始時間　23:52
持續時間　999分
　}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型過去24小時的狀態：
暫降24小時歷史資料
平均值　333分
最小值　111分　最大值　444分
ENTR{}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型的總歷史資料：
暫降　總歷史資料
事件　1111=9999分
最小值　222分　最大值　333分
ENTR{　ESC
壓下ENTR選項會選擇那個類型的可捲動登錄歷史資料列表：
暫降　登錄
日期/時間/持續時間
***無資料項***
ESC
或：
暫降　登錄
日期/時間/持續時間
03/19/11 22:35 99分
{　}　ESC
該目前及24小時的暫降事件可每分鐘進行更新。該永久性登錄事件可每天執行之。此外，該目前及24小時資訊可呈現給該通訊模組54以供上游使用。
下列係提議的計數器CIB：
eAPP_Sag_Current_Duration(若未處於暫降中則為0)
eAPP_Sag_24_Hour_AvgeAPP_Sag_24_Hour_Min
eAPP_Sag_24_Hour_Max
eAPP_Sag_Life_Count
eAPP_Sag_Life_Time
eAPP_Sag_Life_Min
eAPP_Sag_Life_Max
該目前暫降事件時間可由該eAPP_SAG_Current_Duration變數來計算之。
該公用設施診斷模組可建立一網頁以指示下列資訊：
報告1(每分鐘更新)
目前狀態“暫降”，
目前事件時間“V”，
過去24小時平均數量“W”，
過去24小時最大時間“X”，
過去24小時最小時間“Y”。每分鐘更新報告。
報告2(每天更新)
歷史狀態“暫降”，
系統壽命數量事件“Z”，
在暫降模式的總時間“Z2”，
在暫降模式的最大時間“Z3”，
在暫降模式的最小時間“Z4”。
一線電突波事件係相對於該線電暫降事件。在本例中，該些較高電壓中繼器已被結合。
該示範不斷電電源供應器系統24的主處理器連通中繼器分接頭變化至該公用設施診斷模組74。當一分接頭係切換自“正常”時，該事件會留存於隨機存取記憶體中並標示時間。當該分接頭被切換回到“正常”時，該突波事件持續時間接著會被永久性地儲存於記憶體中。該公用設施診斷模組74的本功能不需要一輸入螢幕。
然而，若該電源供應器目前正在一公用設施事件(供應中斷、暫降、突波、頻率)中時，該公用設施診斷模組74可顯示不是指示“OK”就是指示“EVT”的下列公用設施執行效率螢幕。
公用設施執行　EVT
突波　EVT
頻率
ENTR　}　ESC
包含供應中斷、暫降、突波及頻率的可捲動列表選項中每一個會具有適合即時的“EVT”指示器。當該要求執行效率類型係在該列表頂部時，若正在處理中，則壓下ENTR選項會選擇本事件類型的目前狀態，否則該顯示器會顯示24小時歷史資料：
突波　處理中
開始時間　23:52
持續時間　999分
}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型過去24小時的狀態：
突波　24小時歷史資料
平均值　333分
最小值　111分　最大值　444分
ENTR{}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型的總歷史資料：
突波　總歷史資料
事件　1111=9999分
最小值　222分　最大值　333分
ENTR{　ESC
壓下ENTR選項會選擇那個類型的可捲動登錄歷史資料列表：
突波　登錄
日期/時間/持續時間
***無資料項***
ESC
或：
突波　登錄
日期/時間/持續時間
03/19/11 22:35 99分
{　}　ESC
該目前及24小時突波事件會每分鐘進行更新。該永久性登錄事件會每天執行之。該目前及24小時資訊會呈現給該通訊模組54以供上游使用。
提議的計數器CIB：
eAPP_Surge_Current_Duration(若未處於突波中則為0)
eAPP_Surge_24_Hour_Avg
eAPP_Surge_24_Hour_Min
eAPP_Surge_24_Hour_Max
eAPP_Surge_Life_Count
eAPP_Surge_Life_Time
eAPP_Surge_Life_Min
eAPP_Surge_Life_Max
該目前突波事件時間可由該eAPP_Surge_Current_Duration變數來計算之。
該公用設施診斷模組可建立一網頁以指示下列報告：
報告1(每分鐘更新)
目前狀態“突波”，
目前事件時間“V”，
過去24小時平均數量“W”，
過去24小時最大時間“X”，
過去24小時最小時間“Y”。
報告2(每天更新)
歷史狀態“突波”，
系統壽命數量事件“Z”，
在突波模式的總時間“Z2”，
在突波模式的最大時間“Z3”，
在突波模式的最小時間“Z4”。
一線電供應中斷事件係引發於一事件引起該電源供應切換至該換流器之時。自我測試典型地不包含一供應中斷。該不斷電電源供應器系統24的主處理器傳送指示換流器啟動及解除啟動的資訊至該公用設施診斷模組74。當該換流器被切斷時，該供應中斷持續時間接著會永久性地登錄於記憶體中。本功能不需要一輸入螢幕。
若該電源供應器目前正在一公用設施事件(供應中斷、暫降、突波、頻率)中時，則偵測供應中斷事件的公用設施診斷模組74可被架構以顯示不是指示“OK”就是指示“EVT”的下列公用設施執行效率螢幕。
公用設施執行　EVT
供應中斷　EVT
暫降
ENTR　}　ESC
包含供應中斷、暫降、突波及頻率的可捲動列表選項中每一個會具有適合即時的“EVT”指示器。當該要求執行效率類型係在該列表頂部時，若正在處理中，則壓下ENTR選項會選擇本事件類型的目前狀態，否則該顯示器會顯示24小時歷史資料：
供應中斷　處理中
開始時間　23:52
持續時間　999分
}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型過去24小時的狀態：
供應中斷　24小時歷史資料
平均值　333分
最小值　111分　最大值　444分
ENTR{}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型的總歷史資料：
供應中斷　總歷史資料
事件　1111=9999分
最小值　222分　最大值　333分
ENTR{　ESC
壓下ENTR選項會選擇那個類型的可捲動登錄歷史資料列表：
供應中斷　登錄
日期/時間/持續時間
***無資料項***
ESC
或：
供應中斷　登錄
日期/時間/持續時間
03/19/11 22:35 99分
{　}　ESC
該目前及24小時供應中斷事件會每分鐘進行更新。該永久性登錄事件會每天執行。該目前及24小時資訊會呈現給該通訊模組54以供上游使用。
提議的計數器CIB：
eAPP_Outage_Current_Duration(若未處於供應中斷則為0)
eAPP_Outage_24_Hour_Avg
eAPP_Outage_24_Hour_Min
eAPP_Outage_24_Hour_Max
eAPP_Outage_Life_Count
eAPP_Outage_Life_Time
eAPP_Outage_Life_Min
eAPP_Outage_Life_Max
該目前供應中斷事件時間可由該eAPP_Outage_Current_Duration變數來計算之。
該公用設施診斷模組74可進一步提供一網頁以包含下列報告：
報告1(每分鐘更新)
目前狀態“供應中斷”，
目前事件時間“V”，
過去24小時平均數量“W”，
過去24小時最大時間“X”，
過去24小時最小時間“Y”。
報告2(每天更新)
歷史狀態“供應中斷”，
系統壽命數量事件“Z”，
在供應中斷模式的總時間“Z2”，
在供應中斷模式的最大時間“Z3”，
在供應中斷模式的最小時間“Z4”。
當該輸入線係在一±3赫茲容限外時，該事件公用設施診斷模組74引發頻率事件。這類頻率事件會引起該換流器模組62進行操作。
當該輸入線頻率係在容限外時，該不斷電電源供應器系統24的主處理器會通知該公用設施診斷模組74。當該事件結束時，該事件持續時間接著會永久性地登錄於記憶體中。該公用設施診斷模組74的本功能不需要一輸入螢幕。
若該電源供應器目前正在一公用設施事件(供應中斷、暫降、突波、頻率)中時，則該公用設施診斷模組74可產生不是指示“OK”就是指示“EVT”的公用設施執行效率螢幕。
公用設施執行　EVT
頻率　EVT
ENTR　}　ESC
包含中斷、暫降、突波及頻率的可捲動列表選項每一個會具有適合即時的“EVT”指示器。當該要求執行效率類型係在該列表頂部時，若正在處理中，則壓下ENTR選項會選擇本事件類型的目前狀態，否則該顯示器會顯示該24小時歷史資料：
頻率　處理中
開始時間　23:52
持續時間　999分
ENTR}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型過去24小時的狀態：
頻率　24小時歷史資料
平均值333分
最小值　111分　最大值　444分
ENTR{}　ESC
若該下箭頭(})被壓下，則該顯示器會顯示本事件類型的總歷史資料：
頻率　總歷史資料
事件　1111=9999分
最小值　222分　最大值　333分
ENTR{　ESC
壓下ENTR選項會選擇那個類型的可捲動登錄歷史資料列表：
頻率　登錄
日期/時間/持續時間
***無資料項***
ESC
或：
頻率　登錄
日期/時間/持續時間
03/19/11 22:35 99分
{　}　ESC
該目前及24小時頻率事件會每分鐘進行更新。該永久性登錄事件會每天執行之。該目前及24小時資訊會呈現給該通訊模組54以供上游使用。
提議的計數器CIB：
eAPP_Frequency_Current_Duration(若未處於頻率事件中則為0)
eAPP_Frequency_24_Hour_Avg
eAPP_Frequency_24_Hour_Min
eAPP_Frequency_24_Hour_Max
eAPP_Frequency_Life_Count
eAPP_Frequency_Life_Time
eAPP_Frequency_Life_Min
eAPP_Frequency_Life_Max
該目前頻率事件時間可由該eAPP_Frequency_Current_Duration變數來計算之。
該公用設施診斷模組可建立包含下列報告的網頁：
報告1(每分鐘更新)
目前狀態“頻率中斷”，
目前事件時間“V”，
過去24小時平均數量“W”，
過去24小時最大時間“X”，
過去24小時最小時間“Y”。
報告2(每天更新)
歷史狀態“頻率中斷”，
系統壽命數量事件“Z”，
在頻率中斷模式的總時間“Z2”，
在頻率中斷模式的最大時間“Z3”，
在頻率中斷模式的最小時間“Z4”。
4.變壓器診斷模組
該變壓器診斷模組76估測該變壓器模組64的年齡並產生與警示和替換警報有關的目前及預測狀態資訊。在該示範變壓器模組64中，一油質共振電容器係該壽命有限裝置，因此會是該些計算的基準。
一系統故障間隔的平均時間(MTBF)可使用例如在20℃的圍場週遭溫度下進行50%操作、在30℃的圍場週遭溫度下進行33%操作、在40℃的圍場週遭溫度下進行15%操作及在60℃的圍場週遭溫度下進行2%操作的預定溫度輪廓來計算之。該圍場週遭溫度係在該電源系統50外且在該不斷電電源供應器系統24的抗天氣圍場內。
依據實驗性測試，一偏移值可被加至該油質電容器(壽命有限元件)的測量操作溫度中。
本輪廓的加權平均值可被計算以決定一基準值。該基準值可甚至更低以整合一安全容限至該些故障間隔的平均時間計算中。該元件的壽命係使用該些故障間隔的平均時間計算來決定並充當該額定壽命值來使用。
用於該油質電容器的主要老化係數係它操作時的溫度。尤其，一油質電容器的設計壽命典型地係額定為在一預定操作溫度下持續一預定小時數。
該老化演算法可進一步被修改，使得該些裝置每天最少老化一日，即使該有效計算年齡在小於該基線值的溫度下係每天小於一日亦然。
該溫度係每小時取樣且每日平均。一旦該每天平均值被計算，所致老化會由下列二方法之一來決定。
若該平均每日溫度係大於或等於27℃，則按日數計算的變壓器年齡等於按日數+2^[(樣本溫度-基線溫度)/10]計算的最新樣本累積年齡。因此，每上升超過基線值10度，該老化速率倍增。換言之，在一天該基線加10的平均值下，該變壓器已老化兩日。
若該平均每日溫度係小於27℃，則按日數計算的變壓器年齡等於按該最新樣本日數加一天計算的累積年齡。
如所給予的前述，按日數計算的剩餘壽命等於按日數計算的期待壽命，該期待壽命日數小於該變壓器年齡日數。
若該剩餘壽命係小於六個月，則該一WRN警告警報會被產生。
REP(替換)警報會產生於下列條件：
線電隔離警報
公用設施OK但輸出電壓超過範圍
充電器失敗但換流器操作OK
超過容限的不正確輸入/輸出電壓及電流
該不斷電電源供應器系統20的主處理器連通即時溫度至該變壓器診斷模組76。該主處理器也提供各種REP條件的訊息。該變壓器診斷模組76的本功能不需要輸入螢幕。
在該示範變壓器診斷模組76中，該變壓器的設計壽命及用於WRN或REP的警報臨界值係硬體編碼至該韌體中。該主處理器必須提供該變壓器的製造日期以做為一登錄組態記錄。
該變壓器診斷模組顯示選自該主選單中的變壓器健康螢幕。
AlphaApp v1.0　狀態
變壓器　健康
公用設施　執行效率
ENTR {} ESC
壓下ENTR選項來選擇該變壓器健康螢幕。該第一行會顯示OK、WRN或REP以做為該XM3變壓器的最糟例子分析。
變壓器　WRN
安裝日期　04/11
壽命剩餘　1分
ESC
下列螢幕顯示該些REP警報：
變壓器　REP
線電隔離錯誤
ESC
或：
變壓器　REP
公用設施　OK
輸出超出範圍
ESC
或：
變壓器　REP
換流器　OK
充電失敗
ESC
或：
變壓器　REP
不正確入/出電壓&電流超出總量
ESC
該變壓器會每小時呈現狀態資訊給該通訊系統以供上游使用。
提議計數器CIB：
eAPP_Transformer_1_Status(0=OK,1=WRN(產生小警報),2=REP(產生主要警報)
eAPP_Transformer_Months_Life_Remaining(0至264)
該變壓器診斷模組76應產生一網頁以包含下列報告。
報告1(每天更新)
變壓器狀態(OK、WRN或REP)及
變壓器壽命剩餘月數。
如所給予的前述，本發明原理可以不同於上述那些的形式來具體實現係顯而易見的。本發明範圍因此應由為此所附的申請專利範圍所決定，而非本發明前述詳細說明來決定。
20．．．資料擷取及控制系統
22．．．通訊系統
24．．．不斷電電源供應器模組
24a．．．不斷電電源供應器模組
24b．．．不斷電電源供應器模組
24c．．．不斷電電源供應器模組
26．．．不斷電電源供應器模組
28．．．不斷電電源供應器模組
30．．．通訊網路
32．．．控制中心
34．．．負載
34a．．．負載
34b‧‧‧負載
34c‧‧‧負載
40‧‧‧交流電線
50‧‧‧電源系統
52‧‧‧診斷系統
54‧‧‧通訊系統/模組
60‧‧‧電池模組
62‧‧‧換流器模組
64‧‧‧變壓器模組
70‧‧‧電池診斷模組
72‧‧‧換流器診斷模組
74‧‧‧公用設施診斷模組
76‧‧‧變壓器診斷模組
圖1係使用根據且具體實現本發明原理所建構之不斷電電源供應器的資料擷取及控制系統20的第一實施例簡化方塊圖。
圖2係形成圖1所述之部分資料擷取及控制系統的不斷電電源供應器系統的稍微示意圖。
20．．．資料擷取及控制系統
22．．．通訊系統
24．．．不斷電電源供應器模組
30．．．通訊網路
32．．．控制中心
34．．．負載
40．．．交流電線
50．．．電源系統
52．．．診斷系統
54．．．通訊系統/模組
60．．．電池模組
62．．．換流器模組
64．．．變壓器模組
70．．．電池診斷模組
72．．．換流器診斷模組
74．．．公用設施診斷模組
76．．．變壓器診斷模組

Claims (20)

  1. 一種經架構以安排於用以供應一公用設施電源訊號的一公用設施電源供應器及包括至少一負載之一有線電視系統之間的不斷電電源供應器模組，包括：一電源系統，包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組，其中，該電源系統係操作性地連接於該公用設施電源供應器及該至少一負載之間，使得：當該公用設施電源訊號落入預定線電參數內時，該電源系統係操作於一線電模式以：透過該變壓器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該至少一負載，及透過該變壓器模組和該換流器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該電池模組，並且當該公用設施電源訊號未落入該些預定線電參數內時，該電源系統係操作於一備用模式以透過該換流器模組和該變壓器模組，將電力從該電池模組供應至該至少一負載；一診斷系統，包括：一電池診斷模組，被架構以依據該電池模組之至少一構件的至少一操作特性來產生電池診斷資訊，其中該電池診斷資訊係包括：目前狀態資訊，其係指出假如該電源系統係操作於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生時的效率，及預測狀態資訊，其係指出該電源系統係操作 於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生之後的某一時間點處應該有的預測效率，一換流器診斷模組，被架構以依據該換流器模組之至少一構件的至少一操作特性來產生換流器診斷資訊，其中該換流器診斷資訊係指出該換流器模組的故障間隔的平均時間，一公用設施診斷模組，被架構以依據由該公用設施電源供應器所供應的公用設施電源訊號的至少一構件的至少一操作特性來產生公用設施診斷資訊，及一變壓器診斷模組，被架構以依據該變壓器模組之至少一構件的至少一操作特性來產生變壓器診斷資訊，其中該變壓器診斷資訊係指出該變壓器模組的故障間隔的平均時間；以及一通訊模組，操作性地連接於該診斷模組及該通訊系統之間，以傳送該電池診斷資訊、該換流器診斷資訊、該公用設施診斷資訊、和該變壓器診斷資訊於該診斷系統及該有線電視系統之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該電池診斷模組依據與該電池模組有關之電壓、電流、內部電池溫度、週遭溫度、充電次數及放電次數中的至少一者來產生該電池診斷資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該換流器診斷模組依據與該換流器模組內的電解電容器有關之換流器模組內部溫度來產生該換流器診斷 資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該換流器診斷模組依據該換流器模組內的平均每日溫度來產生該換流器診斷資訊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該換流器診斷資訊係表示為按日數計算的換流器年齡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之不斷電電源供應器模組，其中：若該平均每日溫度係大於或等於一基線溫度，則按日數計算的換流器年齡等於按一最後樣本+2^[(樣本溫度-基線溫度)/10]的日數計算的累積年齡；及若該平均每日溫度係小於該基線溫度，則按日數計算的換流器年齡係等於按該最新樣本加一天的日數計算的累積年齡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該公用設施診斷模組依據線電突波、線電暫降、線電供應中斷及線電頻率偏差中的至少一者來產生該公用設施診斷資訊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該變壓器診斷模組依據該變壓器模組內的共振電容器的溫度來產生該變壓器診斷資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該變壓器診斷模組依據該共振電容器的溫度輪 廓來產生該變壓器診斷資訊。
  10. 一種自一公用設施電源供應器所供應一公用設施電源訊號提供不斷電電源至一有線電視系統的至少一負載的方法，該方法包括下列步驟：提供一電源系統，該電源系統包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組；在該公用設施電源供應器及該至少一負載之間安排該電源系統；當該公用設施電源訊號落入預定線電參數內時，以一線電模式操作該電源系統而：透過該變壓器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該至少一負載，及透過該變壓器模組和該換流器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該電池模組，當該公用設施電源訊號未落入該些預定線電參數內時，以一備用模式操作該電源系統而透過該換流器模組和該變壓器模組，將電力從該電池模組供應至該至少一負載；依據該電池模組的至少一構件的至少一操作特性來產生電池診斷資訊，其中該電池診斷資訊係包括：目前狀態資訊，其係指出假如該電源系統係操作於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生時的效率，且預測狀態資訊，其係指出該電源系統係操作於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生之 後的某一時間點處應該有的預測效率；依據該換流器模組的至少一構件的至少一操作特性來產生換流器診斷資訊，其中該換流器診斷資訊係指出該換流器模組的故障間隔的平均時間；依據由該公用設施電源供應器所供應的公用設施電源訊號的至少一構件的至少一操作特性來產生公用設施診斷資訊；依據該變壓器模組的至少一構件的至少一操作特性曲線來產生變壓器，其中該變壓器診斷資訊係指出該變壓器模組的故障間隔的平均時間；及在該診斷模組及該有線電視系統之間傳送該電池診斷資訊、該換流器診斷資訊、該公用設施診斷資訊、和該變壓器診斷資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該電池診斷資訊係依據與該電池模組有關之電壓、電流、內部電池溫度、週遭溫度、充電次數及放電次數中的至少一者來產生。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該換流器診斷資訊係依據與該換流器模組內的電解電容器有關的換流器模組內部的溫度來產生。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該換流器診斷資訊係依據該換流器模組內的平均每日溫度來產生。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包括該 些步驟：若該平均每日溫度係大於或等於一基線溫度，則計算的換流器年齡日數為按一最後樣本+2^[(樣本溫度-基線溫度)/10]的日數計算的累積年齡；及若該平均每日溫度係小於該基線溫度，則計算的換流器年齡日數為按最新樣本加一天的日數計算的累積年齡。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該公用設施診斷資訊係依據線電突波、線電暫降、線電供應中斷及線電頻率偏差中的至少一者來產生。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該變壓器診斷資訊係依據該變壓器模組內的共振電容器的溫度來產生。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中，該變壓器診斷資訊係依據該共振電容器的溫度輪廓來產生。
  18. 一種經架構以安排於用以供應一公用設施電源訊號的一公用設施電源供應器及包括至少一負載之一有線電視系統之間的不斷電電源供應器模組，包括：一電源系統，包括一電池模組、一換流器模組及一變壓器模組，其中，該電源系統係操作性地連接於該公用設施電源供應器及該至少一負載之間，使得：當該公用設施電源訊號落入預定線電參數內時，該電源系統係操作於一線電模式以：透過該變壓器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該至少一負載，及 透過該變壓器模組和該換流器模組將電力從該公用設施電源供應器供應至該電池模組，並且當該公用設施電源訊號未落入該些預定線電參數內時，該電源系統係操作於一備用模式以透過該換流器模組和該變壓器模組，將電力從該電池模組供應至該至少一負載；一診斷系統，包括：一電池診斷模組，被架構以依據與該電池模組有關之電壓、電流、內部電池溫度、週遭溫度、充電次數及放電次數中的至少一者來產生電池診斷資訊，其中該電池診斷資訊係包括：目前狀態資訊，其係指出假如該電源系統係操作於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生時的效率，及預測狀態資訊，其係指出該電源系統係操作於該備用模式下而該電池模組在該電池診斷資訊被產生之後的某一時間點處應該有的預測效率，一換流器診斷模組，被架構以依據與該換流器模組內之電解電容器有關之換流器模組內部的溫度來產生換流器診斷資訊，其中該換流器診斷資訊係指出該換流器模組的故障間隔的平均時間，一公用設施診斷模組，被架構以依據由該公用設施電源供應器所供應的公用設施電源訊號的線電突波、線電暫降、線電供應中斷及線電頻率偏差中的至 少一者來產生公用設施診斷資訊，及一變壓器診斷模組，被架構以依據該變壓器模組內的共振電容器的溫度來產生變壓器診斷資訊，其中該變壓器診斷資訊係指出該變壓器模組的故障間隔的平均時間；以及一通訊模組，操作性地連接於該診斷模組及該通訊系統之間，以傳送該電池診斷資訊、該換流器診斷資訊、該公用設施診斷資訊、和該變壓器診斷資訊於該診斷系統及該有線電視系統之間。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之不斷電電源供應器模組，其中：若該平均每日溫度係大於或等於一基線溫度，則按日數計算的換流器年齡等於按一最後樣本+2^[(樣本溫度-基線溫度)/10]的日數計算的累積年齡；及若該平均每日溫度係小於該基線溫度，則按日數計算的換流器年齡係等於按該最新樣本加一天的日數計算的累積年齡。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之不斷電電源供應器模組，其中，該換流器診斷模組依據該共振電容器的溫度輪廓來產生該變壓器診斷資訊。
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