TWI750806B

TWI750806B - 用電偵測分配系統

Info

Publication number: TWI750806B
Application number: TW109131420A
Authority: TW
Inventors: 許瑞峰
Original assignee: 尚偉機電有限公司
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2021-12-21
Also published as: TW202211575A

Abstract

本發明是一種用電偵測分配系統，包含一總電源輸入端，連接一供電裝置；一第一電流偵測單元偵測由供電裝置輸出的一輸出電流，並據以產生一總輸出電流值；一第一開關單元電連接於總電源輸入端及第一額外用電輸出端之間；一控制單元接收總輸出電流值並判斷總輸出電流值是否小於一安全負載上限值，若是，則控制第一開關單元導通，使得供電裝置通過第一開關及第一額外用電輸出端對第一額外用電負載供電；本發明優先分配用電至第一般用電負載，當用電量不超過安全負載上限時，才分配電流至第一額外用電輸出端。

Description

用電偵測分配系統

一種用電偵測分配系統，尤指一種用於分配一般用電負載之多餘電流的系統。

一般家庭用電係由電力公司提供，且電力公司會設置一電錶在住家外，用於紀錄家庭用電的用電度數，且電力公司會設定一用電限度，以確保通過電錶的電流符合安全規定。而住家中會另設置一配電箱進行家中用電的分配及控制，配電箱內則集中設置有一總電源開關及複數電路保護元件，例如斷路器等，用於控管分配至建築物單元內之總電流及各種電器或插座之電流。當通過總電源開關或其中一電路保護元件之電流大於其預設的限流值時，則總電流開關或電路保護元件跳開形成斷路狀態，以避免過電流發生危險，此時，若是總電源開關跳開，則全部電器均發生跳電之情形，若是其中一電路保護元件跳開，則僅有對應該電路保護元件之電器則發生跳電之情形。因此，通過該配電箱之總電源開關的總電流上限須小於或等於一般家庭用電可使用的總電流上限，例如電力公司設定的用電限度，舉例而言，一般住家的用電限度常見為30安培(A)。隨著近年來經濟及科技發展，除了傳統的家庭電器例如照明、電冰箱、冷氣、熱水器、微波爐等需要用電外，若用戶後續新增了耗電量大的用電裝置，例如電動車充電裝置、電磁爐等。這些額外的用電需求使得總用電量有可能超出原先設定之總電流上限，而導致跳電等情形。

因此，為避免可能產生跳電之情形，常見的做法為將總電源開關更換為具有較大的限流值之電源開關，並向台電申請增加該住家的用電限度。例如將總電源開關為限流值100A的新的總電源開關，並向台電申請增加該住家的用電限度為100A。然而，申請增加用電限度不僅會改變該住家的電費計算方式，使得同樣用電量的電費增加，且配電箱、電線也必須調整或更換，導致產生額外的費用。然而，例如電動車充電裝置之用電通常僅係特定時段之需求，影響平日用電之機會不高，特意為此更換新的總電源開關並申請增加用電限度對一般住家而言並不划算。

綜上所述，當住家額外安裝了多種用電裝置，如何在不更改額定的瞬間用電限度的情形下，有效控管總用電量避免過流，勢必為一般家庭用電之迫切需求。

有鑑於有效控管用戶用電以達到最有效的用電量分配之需求，本發明提供一種用電偵測分配系統，包含有：一總電源輸入端，電連接一供電裝置，其中該供電裝置供連接一一般用電負載；一第一額外用電輸出端；一第一電流偵測單元，偵測由該供電裝置輸出的一輸出電流，並據以產生一總輸出電流值；一第一開關單元，電連接於該總電源輸入端及該第一額外用電輸出端之間，且具有一控制端；一控制單元，電連接該第一電流偵測單元以接收該總輸出電流值，且電連接該第一開關單元的控制端；其中，該控制單元判斷該總輸出電流值是否小於一安全負載上限值；若是，該控制單元控制該第一開關單元導通，使得該供電裝置通過該總電源輸入端、該第一開關及該第一額外用電輸出端，對一第一額外用電負載供電。

該電源輸入端連接的該供電裝置例如是連接電力公司設置的電錶裝置，且該供電裝置係電連接一一般用電負載，例如是一般住家內的用電設備，如電燈、電視、電扇、冰箱、冷氣等，而該第一額外用電輸出端則是電連接該第一額外用電負載，例如是電動車充電設備。

該第一電流偵測單元用於偵測該供電裝置之輸出電流，以供該控制單元判斷該供電裝置之輸出電流是否低於該安全負載上限值，若低於的話，則表示該用戶一般用電的使用電流低於額定的輸入電流上限，還有多餘之電流額度可供額外的電器使用，因此該控制單元控制該第一開關單元導通，以通過該第一額外用電輸出端對該第一額外用電負載供電，該第一額外用電輸出端，例如是用於提供電動車充電器之充電使用。

舉例來說，該用電偵測分配系統係設置於電錶裝置與配電箱之間，通過該電源輸入端連接電錶裝置接收電力公司之供電，且通過第一額外用電輸出端連接一額外用電迴路，用於在一般用電有多餘的電流額度時，對額外用電迴路供電。

通過該控制單元、第一電流偵測單元及該第一開關之配合作動，主動地確保該用戶的用電可以優先提供至一般的日常用電，例如照明、冰箱等，當有多餘的電流額度時，才進一步提供至額外用電，例如電動車充電裝置，避免瞬間供電電流過大導致跳電之情形。如此一來，可達成在一般日常用電的用電量較低時，例如夜晚用戶成員就寢時，才進行該等充電裝置之運作，達到在不更改該用戶的額定總電流上限值的情形下有效分配用電。

11:第一電流偵測單元

12:第二電流偵測單元

13:第三電流偵測單元

20:控制單元

I/P:總電源輸入端

O/P1:第一額外用電輸出端

O/P2:第二額外用電輸出端

SW1:第一開關單元

SW2:第二開關單元

30:供電裝置

40:第一額外用電負載

50:一般用電負載

60:第二額外用電負載

圖1係本發明用電偵測分配系統的電路方塊示意圖。

圖2係本發明用電偵測分配系統執行的一方法流程示意圖。

圖3係本發明用電偵測分配系統的一第一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖4係本發明用電偵測分配系統第一較佳實施例執行的一方法流程示意圖。

圖5係本發明用電偵測分配系統一第二較佳實施例的執行的方法流程示意圖。

圖6係本發明用電偵測分配系統執行的一方法流程示意圖。

圖7係本發明用電偵測分配系統執行的一方法流程示意圖。

請參閱圖1及圖2所示，本發明提供一種用電偵測分配系統，包含一總電源輸入端I/P、一第一額外用電輸出端O/P1、一第一電流偵測單元11、一第一開關單元SW1及一控制單元20。該總電源輸入端I/P電連接一供電裝置30。該第一電流偵測單元11，偵測由該供電裝置30輸出的一輸出電流，據以產生一總輸出電流值。該第一開關單元SW1電連接於該總電源輸入端I/P及該第一額外用電輸出端O/P1之間，且具有一控制端，該控制單元20電連接該控制端以控制該第一開關單元SW1的開關狀態。該控制單元20電連接該第一電流偵測單元11以接收該總輸出電流值，並且判斷該總輸出電流值是否小於一安全負載上限值(S101)，若該總輸出電流值小於該安全負載上限值，該控制單元20控制該第一開關單元SW1導通(S102)，使得該供電裝置30通過該總電源輸入端 I/P、該第一開關SW1、該第一額外用電輸出端O/P1，對一第一額外用電負載40供電。若否，該控制單元20控制該第一開關單元SW1不導通(S103)。

較佳的，該控制單元20根據一時間資訊判斷是否在一啟用時間區間，若是，該控制單元20才判斷該總輸出電流值是否小於該安全負載上限值。

舉例而言，該供電裝置30電連接一一般用電負載50，以對該一般用電負載50供電，且根據用戶的用電習慣，11PM~8AM時間區段內的用電量皆低於其他時段，而其他時段可預期該供電裝置30對該一般用電負載50輸出的輸出電流值，即總輸出電流值，皆會大於該安全負載上限，不需要該用電偵測分配系統進行電力分配。因此該控制單元20僅在該時間區段內才啟動進行判斷，並進行負載供電順序之分配。

較佳的，該安全負載上限值小於一額定總電流上限值。舉例而言，假設該用戶的額定總電流上限值為100A，該安全負載上限可設定為60A。該額定總電流上限值即為該用戶在台電端設定之瞬間用電電流上限，也是該供電裝置30之供電電流上限。當該總輸出電流值小於該安全負載上限值時，表示總輸出電流值與該額定總電流上限值仍有一差距，因此能夠導通第一開關單元將餘裕之電能提供之第一額外用電負載。

請參閱圖3及圖4所示，該用電偵測分配系統還包含一第二額外用電輸出端O/P2及一第二開關單元SW2，該第二開關單元SW2電連接於該總電源輸入端I/P及該第二額外用電輸出端O/P2之間，且該控制單元20電連接該第二開關單元SW2的一控制端。當該控制單元20控制該第一開關單元SW1導通後，該控制單元20再次判斷該第一總輸出電流值是否仍小於該安全負載上限值(S401)，若是的話，該控制單元20控制該第一開關單元SW1及該第二開關單元SW2導通(S402)，使得該供電裝置30通過該總電源輸入端I/P、該第一開關單元SW1及該第一額外用電輸出端O/P1，對該第一額外用電負載40供電，且通過該總電源輸入端I/P、該第二開關單元SW2及該第二額外用電輸出端O/P2，對一第二額外用電負載60供電；若否，則該控制單元20控制該第一開關單元SW1導通，且控制該第二開關單元SW2不導通(S403)，使得該供電裝置30僅對該第一額外用電負載40供電，但不對該第二額外用電負載60供電。

也就是說，當該供電裝置30對該一般用電負載50及該第一額外用電負載40供電時，該供電裝置30的總輸出電流仍然小於該安全負載上限值，表示電力供應仍有餘裕，該控制單元20控制該第二開關單元SW2導通以對該第二額外用電負載60供電。反之，則表示電力供應以超過安全負載上限，則維持該第二開關單元SW2的關斷狀態，不對該第二額外用電負載60供電，以確保該供電裝置30的總輸出電流不會超出該額定總電流上限值。該第二額外用電輸出端O/P2例如是用於一般日常用電之外的額外用電裝置的輸出端口。

通過該控制單元20對該第一開關單元SW1及該第二開關單元SW2之管制，使得該供電裝置30對該第一額外用電負載40及該第二額外用電負載60依照優先輸出順序進行供電，當一般用電負載50的經常用電及第一額外用電負載40的較優先的額外用電仍有多餘電流額度時，才導通該第二開關單元SW2通過該第二額外用電輸出端O/P2對該第二額外用電負載60供電，確保在多個額外用電負載供電的情形下仍然不會超出額定總電流上限。

較佳的，該第一電流偵測單元11係一比流器，該第一開關單元SW1及該第二開關單元SW2係電磁開關或接觸器。

請參閱圖5所示，在本發明的一第二較佳實施例中，在該控制單元20判斷該總輸出電流值是否小於該安全負載上限值(S101)之前，該控制單元20先判斷該總輸出電流值是否小於一安全負載下限值(S501)，若是，該控制單元20控制該第一開關單元SW1及該第二開關單元SW2導通(S502)，使得該供電裝置30通過該總電源輸入端I/P、該第一開關及該第一額外用電輸出端O/P1，對該第一額外用電負載40供電，且通過該總電源輸入端I/P、該第二開關單元SW2及該第二額外用電輸出端O/P2，對該第二額外用電負載60供電。

其中，該安全負載上限值大於該安全負載下限值，該安全負載下限值係遠低於該額定總電流上限值。舉例而言，當用戶的額定總電流上限值為100A，安全負載上限設定為60A，該安全負載下限為20A，當該總輸出電流值低於20A時，剩餘的電流額度高達80A。當該控制單元20判斷總輸出電流值小於該安全負載下限值，表示該一般用電負載50的需求電流遠低於額定總電流上限，多餘的電流額度勢必足夠提供至第一額外用電負載40及第二額外用電負載60，因此該控制單元20控制該第一開關單元SW1及該第二開關單元SW2導通，以提供電源至該第一額外用電負載及該第二額外用電負載60。

再請參閱圖2所示，在本發明的一較佳實施例中，還進一步包含一第二電流偵測單元12及一第三電流偵測單元13。該第二電流偵測單元12偵測該第一開關單元SW1輸出的一輸出電流，並據以產生一第一輸出電流值。該第三電流偵測單元13偵測由該第二開關單元SW2輸出的一輸出電流，並據以產生一第二輸出電流值。該控制單元20電連接該第二電流偵測單元12以接收該第一輸出電流值，且電連接該第三電流偵測單元13以接收該第二輸出電流值。

請一併參閱圖6所示，當該控制單元20控制該第一開關單元SW1導通(S102)，使得該供電裝置30對該第一額外用電負載40供電時，該控制單元20進一步接收該第一輸出電流值，並判斷該第一輸出電流值是否小於一第二輸出額定電值(S601)。若是，控制單元20控制該第一開關單元SW1維持導通(S602)以維持電源輸出，若否，該控制單元20控制該第一開關單元SW1關斷形成不導通(S603)。

請一併參閱圖7所示，類似的，當該控制單元20控制該第二開關單元SW2導通(S402)，使得該供電裝置30對該第二額外用電負載供電時，該控制單元20進一步接收該第二輸出電流值，並判斷該第二輸出電流值是否小於一第三輸出電流值(S701)，若是，該控制單元20控制該第二開關單元SW2維持導通(S702)；若否，該控制單元20控制該第二開關單元SW2關斷形成不導通(S703)。

在本較佳實施例中，該控制單元20進一步通過第二偵測單元12及第三電流偵測單元13監測該第一開關單元SW1的輸出電流及該第二開關單元SW2的輸出電流，若該第一開關單元SW1或該第二開關單元SW2的輸出電流大於其額定的輸出電流，例如是對應該第一額外用電負載40的一第一額外用電迴路或對應該第二額外用電負載60的一第二額外用電迴路中的電源開關斷路器的額定電流容量時，該主控單元20則主動控制該第一開關單元SW1或該第二開關單元SW2關斷，避免配電系統中該迴路過流發生危險。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。