TWI777724B - 變壓器維護管理系統、方法及電腦可讀媒介 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種變壓器維護管理系統、方法及電腦可讀媒介,係提供變壓器、變壓器末端單元(TTU)與智慧配電管理子系統,且由變壓器末端單元之感測元件感測變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之數值以傳送至智慧配電管理子系統,再由智慧配電管理子系統之危險係數分析模組依據變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之數值分析出變壓器之危險係數,進而由智慧配電管理子系統之維護排程模組與負載轉移告警模組分別依據變壓器之危險係數進行分析,以執行變壓器之維護排程及負載轉移通知。
Description
本發明係關於一種變壓器維護管理技術,特別是指一種變壓器維護管理系統、方法及電腦可讀媒介。
變壓器為變電設備或智慧電網之重要元件,且變壓器之狀態會直接影響供電穩定性及安全性,故變壓器之狀態的診斷、維護、管理或維修,向來都是電力產業或能源產業上相當重視的課題。
在一現有技術中,提出一種變壓器診斷方法及其系統、電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體,係使用油中氣體之含量利用機率密度函數估算變壓器之異常,再定義門檻值以診斷變壓器是否正常。
惟,此現有技術並未提供危險係數分析模組、維護排程模組或負載轉移告警模組,且無法取得變壓器之危險係數,亦無法透過危險係數調整變壓器之維護排程,也無法提供變壓器之負載轉移通知,故無法快速且精準地診斷變壓器是否正常及執行後續作業。
因此,如何提供一種創新之變壓器維護管理技術,以解決上
述之問題或提供相關之功能,已成為本領域技術人員之一大研究課題。
本發明提供一種創新之變壓器維護管理系統、方法及電腦可讀媒介,能提供危險係數分析模組、維護排程模組或負載轉移告警模組,或者能取得變壓器之危險係數,又或者能透過危險係數調整變壓器之維護排程,抑或者能提供變壓器之負載轉移通知。
本發明之變壓器維護管理系統包括:至少一變壓器與至少一具有感測元件之變壓器末端單元(TTU),變壓器末端單元之感測元件係感測變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值;以及一智慧配電管理子系統,係具有一危險係數分析模組、一維護排程模組與一負載轉移告警模組,其中,智慧配電管理子系統取得變壓器末端單元之感測元件所感測之變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值,以由危險係數分析模組依據變壓器末端單元之感測元件所感測之變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值分析出變壓器之危險係數,進而由維護排程模組與負載轉移告警模組分別依據變壓器之危險係數進行分析,以執行變壓器之維護排程及負載轉移通知。
本發明之變壓器維護管理方法包括:提供至少一變壓器、至少一具有感測元件之變壓器末端單元(TTU)、以及一具有危險係數分析模組、維護排程模組與負載轉移告警模組之智慧配電管理子系統,以由變壓器末端單元之感測元件感測變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值;以及由智慧配電管理子系統取得變壓器末端單
元之感測元件所感測之變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值,以由危險係數分析模組依據變壓器末端單元之感測元件所感測之變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值分析出變壓器之危險係數,進而由維護排程模組與負載轉移告警模組分別依據變壓器之危險係數進行分析,以執行變壓器之維護排程及負載轉移通知。
本發明之電腦可讀媒介應用於計算裝置或電腦中,係儲存有指令,以執行上述之變壓器維護管理方法。
為讓本發明之上述特徵與優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明。在以下描述內容中將部分闡述本發明之額外特徵及優點,且此等特徵及優點將部分自所述描述內容可得而知,或可藉由對本發明之實踐習得。應理解,前文一般描述與以下詳細描述兩者均為例示性及解釋性的,且不欲約束本發明所欲主張之範圍。
1:變壓器維護管理系統
10:變壓器
20:變壓器末端單元
21:感測元件
30:通訊模組
40:集中器
50:有線網路或無線網路
60:智慧配電管理子系統
61:資料收集模組
62:危險係數分析模組
63:維護排程模組
64:負載轉移告警模組
65:儲存模組
70:維護端設備
A1:油中氣體
A2:絕緣油溫度
A3:負載百分比
B1:油中氣體之輸入歸屬函數
B2:絕緣油溫度之輸入歸屬函數
B3:負載百分比之輸入歸屬函數
C1:規則庫
C2:危險係數之輸出歸屬函數
C3:危險係數
NB-IoT:窄頻物聯網
PLC:電力線通訊
RF:射頻
S11至S16:步驟
S21至S24:步驟
S31至S37:步驟
圖1為本發明之變壓器維護管理系統之架構示意圖;
圖2為本發明之變壓器維護管理系統及其方法中有關變壓器之監控與維護管理之流程示意圖;
圖3為本發明之變壓器維護管理系統中有關資料收集模組與危險係數分析模組之運作方式示意圖;
圖4為本發明之變壓器維護管理系統中有關變壓器之油中氣體之濃度與相應之集合歸屬值之曲線示意圖;
圖5為本發明之變壓器維護管理系統中有關變壓器之危險係數與相應之集合歸屬值之曲線示意圖;
圖6為本發明之變壓器維護管理系統及其方法中有關維護排程模組之運作流程示意圖;以及
圖7為本發明之變壓器維護管理系統及其方法中有關負載轉移告警模組之運作流程示意圖。
以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之實施方式,熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容了解本發明之其它優點與功效,亦可因而藉由其它不同的具體等同實施形態加以施行或運用。
圖1為本發明之變壓器維護管理系統1之架構示意圖。如圖所示,變壓器維護管理系統1包括互相連接或通訊之至少一(如複數)變壓器10、至少一(如複數)變壓器末端單元(Transformer Terminal Unit;TTU)20、至少一(如複數)通訊模組30、至少一(如複數)集中器40、至少一(如複數)有線網路或無線網路50、一智慧配電管理子系統60、以及至少一維護端設備70等,各變壓器末端單元(TTU)20可具有至少一感測元件21,且本發明所述「複數」代表二個以上(如二、三、四或五個以上)。
在一實施例中,感測元件21可為感測器、感測晶片、感測電路、感測軟體、感測程式等。通訊模組30可為通訊器、通訊晶片、通訊電路、通訊介面、通訊軟體、通訊程式等。集中器40可為資料集中器單元(Data Concentrator Unit;DCU)等。有線網路或無線網路50中,有線
網路可為光纖接入(Fiber To The X;FTTx)、非對稱數位式用戶線路(Asymmetric Digital Subscriber Line;ADSL)、專線等,無線網路可為無線保真(Wireless Fidelity;WiFi)、窄頻物聯網(NB-IoT)、第三代(3rd-Generation;3G)行動通訊網路、第四代(4th-generation;4G)行動通訊網路、第五代(5th-generation;5G)行動通訊網路、或更先進(如6G)之行動通訊網路等。維護端設備70可為監控端設備、維護伺服器、維護中心之維護設備等,亦可為維護人員之電子裝置(如個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機)等。
智慧配電管理子系統60具有一資料收集模組61、一危險係數分析模組62、一維護排程模組63、一負載轉移告警模組64、以及一儲存模組65。在一實施例中,資料收集模組61可為資料收集器、資料收集晶片、資料收集電路、資料收集軟體、收集軟體程式等。危險係數分析模組62可為模糊推論引擎、危險係數分析器、危險係數分析晶片、危險係數分析電路、危險係數分析軟體、危險係數分析程式等,維護排程模組63可為維護排程器、維護排程晶片、維護排程電路、維護排程軟體、維護排程程式等,負載轉移告警模組64為負載轉移告警器、負載轉移告警晶片、負載轉移告警電路、負載轉移告警軟體、負載轉移告警程式等,儲存模組65可為儲存器、記憶體、記憶卡、硬碟(如網路或雲端硬碟)、資料庫等各種儲存媒介。
變壓器末端單元(TTU)20係透過通訊模組30藉由窄頻物聯網(Narrowband Internet of Things;NB-IoT)、射頻(Radio Frequency;RF)或電力線通訊(Power Line Communication;PLC)等通訊方式,直接連結或
經由集中器40(如資料集中器單元DCU)連結有線網路或無線網路50,進而透過有線網路或無線網路50對智慧配電管理子系統60(資料收集模組61)進行通訊。在一實施例中,通訊模組30可儲存資料於本身,以當資料無法傳送至智慧配電管理子系統60時,可將資料傳送至其它通訊模組30以將資料傳送至智慧配電管理子系統60。
換言之,變壓器末端單元(TTU)20係定期透過通訊模組30藉由窄頻物聯網(NB-IoT)、射頻(RF)或電力線通訊(PLC)等通訊方式,將感測元件21所感測之變壓器10之各種數值傳送至智慧配電管理子系統60之資料收集模組61並存放於儲存模組65(如資料庫)中,其中,變壓器10之各種數值可為圖3所示變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值。智慧配電管理子系統60之危險係數分析模組62係依據變壓器末端單元(TTU)20之感測元件21所感測之變壓器10之各種數值分析出變壓器10之危險係數,且智慧配電管理子系統60之維護排程模組63與負載轉移告警模組64可分別依據變壓器10之危險係數進行分析,以執行變壓器10之維護排程及負載轉移通知。
圖2為本發明之變壓器維護管理系統1及其方法中有關變壓器10之監控與維護管理之流程示意圖,並參閱圖1予以說明。同時,此變壓器維護管理方法之主要內容如下,其餘內容相同於上述圖1之說明,於此不再重覆敘述。
如圖2所示,在步驟S11中,由維護排程模組63定期擷取變壓器10之油中氣體A1、絕緣油溫度A2與負載百分比A3(見圖3)等之數值,且由危險係數分析模組62分析變壓器10之油中氣體A1之濃度、
絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值以取得變壓器10之危險係數。
在步驟S12中,由危險係數分析模組62判斷變壓器10之危險係數是否高於設定之門檻值?若否(變壓器10之危險係數低於或未高於門檻值),則直接進行步驟S16,由維護排程模組63依據變壓器10之危險係數調整變壓器10之維護排程。反之,若是(變壓器10之危險係數高於門檻值),則進行步驟S13,由負載轉移告警模組64發送有關變壓器10之危險係數高於門檻值之通知至維護端設備70。
在步驟S14中,由維護端設備70依據有關變壓器10之危險係數高於門檻值之通知來評估是否進行變壓器10之負載轉移?若否(不進行變壓器10之負載轉移),則返回上述步驟S11以持續分析變壓器10之危險係數。反之,若是(進行變壓器10之負載轉移),則進行步驟S15,由負載轉移告警模組64進行變壓器10之負載轉移以降低變壓器10之負載百分比A3,且由危險係數分析模組62更新變壓器10之危險係數。然後,進行步驟S16,由維護排程模組63依據變壓器10之危險係數調整變壓器10之維護排程。藉此,更有效率地進行變壓器維護管理。在一實施例中,負載轉移係轉移至負載百分比最低之變壓器10,或是轉移至最鄰近而不超過負載百分比之變壓器10,但不以此為限。
圖3為本發明之變壓器維護管理系統1中有關資料收集模組61與危險係數分析模組62之運作方式示意圖,圖4為本發明之變壓器維護管理系統1中有關變壓器10之油中氣體A1之濃度與相應之集合歸屬值之曲線示意圖,圖5為本發明之變壓器維護管理系統1中有關變壓器10
之危險係數C3與相應之集合歸屬值之曲線示意圖,並參閱圖1予以說明。
如圖3與圖4所示,變壓器末端單元(TTU)20係定期透過通訊模組30傳送變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值至資料收集模組61,以由危險係數分析模組62透過現有標準或維護端設備70之維修資料,將來自資料收集模組61之變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者或全部之數值超過門檻值者(即安全值以上)判定為「超標」,且將油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者或全部之數值未超過門檻值者(即安全值以下)依數值之大小分為複數個集合,如「高」、「中」、「低」等三個集合。在圖4之實施例中,係以油中氣體A1之濃度為例,同理亦可將油中氣體A1之濃度改為絕緣油溫度A2或負載百分比A3,於此不再重覆敘述。
在一實施例中,危險係數分析模組62可將圖4所示油中氣體A1(如氫H2)之濃度超過2000ppm(parts per million;百萬分點濃度)判定為「超標」,且將油中氣體A1(如氫H2)之濃度未超標之範圍分類為0至500ppm為「低」、200至900ppm為「中」、501至2000ppm為「高」,亦可透過輸入集合以設計相關之輸入歸屬函數。同時,危險係數分析模組62可使用歸屬函數之設計,將輸入擴展為0至1區間之集合歸屬值來表示,以避免門檻值之判斷為非1即0之缺點。當數值介於兩集合間時,可提供兩集合間之程度的差別,例如油中氣體A1(如氫H2)之濃度700ppm為集合「中」之約0.7或集合「高」之約0.4。或是,可透過過去的歷史資料,經統計與分析成各種數值範圍的複數個集合。
如圖5所示,危險係數分析模組62亦可將輸出之變壓器10之危險係數C3定義為0至100之集合,並將變壓器10之危險係數C3之門檻值設定為80,以將變壓器10之危險係數C3超過門檻值(如80)定義為「超標」,且將變壓器10之危險係數C3未超標(如未超過門檻值80)之數值分類為「告警」、「注意」、「安全」,再透過前述規則定義所輸出之集合,如「超標」為100至80、「告警」為90至50、「注意」為70至30、「安全」為40至0,進而由危險係數分析模組62設計危險係數之輸出歸屬函數C2。
危險係數分析模組62係依據維護端設備70之維修資料將變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3之關係設計成規則庫C1。當變壓器末端單元(TTU)20取得感測元件21所感測之變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值後,可將變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值透過各個歸屬函數轉換成輸入之集合歸屬值,以由危險係數分析模組62透過規則庫C1判斷、分析或取得規則庫C1中各規則之輸出之集合歸屬值,再由危險係數分析模組62透過重心法將輸出之集合歸屬值轉換成相應之數值以取得變壓器10之危險係數C3(下列公式改以y代表危險係數)。例如,危險係數分析模組62透過重心法所取得之變壓器10之危險係數之公式為,其中,y代表變壓器10之危險係數,x代表變壓器10之危險係數之範圍(如0至100),f(x)代表變壓器10之危險係數之歸屬函數。
圖6為本發明之變壓器維護管理系統1及其方法中有關維護
排程模組63之運作流程示意圖,並參閱圖1予以說明。
如圖6所示,在步驟S21中,於新增變壓器末端單元(TTU)20時,將變壓器10之保養時間更新至維護排程模組63。例如,於智慧配電管理子系統60納管變壓器末端單元(TTU)20與設定預設組態時,可將變壓器10之保養時間與時間門檻值設定或更新至維護排程模組63。
在步驟S22中,透過危險係數分析模組62取得變壓器10之危險係數。例如,維護排程模組63可於固定周期透過危險係數分析模組62取得變壓器10之危險係數。
在步驟S23中,依照變壓器10之危險係數計算變壓器10之保養剩餘時間。例如,維護排程模組63可將變壓器10之保養剩餘時間之計算公式定義為保養剩餘時間=S-(T+e/c),其中,S代表變壓器10之保養倒數時間,T代表固定周期,e代表變壓器10之危險係數,c代表維修係數。
在步驟S24中,當變壓器10之保養剩餘時間小於時間門檻值時,進行變壓器10之保養維修。例如,維護排程模組63可更新變壓器10之保養剩餘時間,當變壓器10之保養剩餘時間小於時間門檻值時,由維護排程模組63發送變壓器10之保養通知至維護端設備70,以供維護端設備70依據保養通知對變壓器10進行保養維修或作為保養參考。
圖7為本發明之變壓器維護管理系統1及其方法中,有關負載轉移告警模組64之運作流程示意圖,並參閱圖1予以說明。
如圖7所示,在步驟S31中,透過危險係數分析模組62取得變壓器10之危險係數。例如,於啟動負載轉移告警模組64後,可定期
透過危險係數分析模組62取得變壓器10之危險係數。
在步驟S32中,由危險係數分析模組62判斷變壓器10之危險係數是否超標(即超過門檻值)?若是(變壓器10之危險係數為超標),則由負載轉移告警模組64發送有關變壓器10之危險係數為超標之告警至維護端設備70;反之,若否(變壓器10之危險係數為未超標),則返回步驟S31,以透過危險係數分析模組62持續分析變壓器10之危險係數。
在步驟S33中,由維護端設備70檢查變壓器10是否故障?若是(變壓器10為故障),則進行步驟S34至步驟S35,先由負載轉移告警模組64將變壓器10之負載轉移以持續供電,再由維護端設備70派工對變壓器10進行維修。反之,若否(變壓器10為正常或未故障),則進行步驟S36。
在步驟S36中,維護端設備70評估是否啟動變壓器10之負載轉移?例如,變壓器10正常(未故障)表示變壓器10之所在地區之用電量較高,則維護端設備70評估是否需要變壓器10之負載轉移。若維護端設備70評估所在地區之變壓器10之負載超載為經常性事件(可由人工判斷或由歷史資料庫提供與分析),則進行步驟S37,以由維護端設備70啟動及完成變壓器10之負載轉移。反之,若維護端設備70評估所在地區之變壓器10之負載超載為非經常性事件(可由人工判斷或由歷史資料庫提供與分析),則維護端設備70不啟動變壓器10之負載轉移,並返回步驟S31以由危險係數分析模組62持續分析變壓器10之危險係數。
舉例而言,以圖1所示之智慧配電管理子系統60作為例子,透過變壓器10上加裝變壓器末端單元(TTU)20,再藉由無線或有線之通訊
模組30將變壓器末端單元(TTU)20之感測元件21所感測之變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值傳送至智慧配電管理子系統60之資料收集模組61,且透過模糊推論引擎實現危險係數分析模組62。
透過變壓器末端單元(TTU)20上之感測元件21擷取變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者作為危險係數分析模組62(如模糊推論引擎)之輸入,以由危險係數分析模組62(如模糊推論引擎)依據變壓器10之危險係數之指標,將變壓器10之油中氣體A1之濃度分類為超標與未超標,且未超標可包括高、中、低。例如,油中氣體A1之分類標準為下列表1所載之超標與未超標(高、中、低),且油中氣體A1可為氫(H2)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H2)、乙炔(C2H4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、總溶解燃燒氣體(Total Dissolved Combustion Gases;TDCG)等。
例如,下列表2為絕緣油溫度A2與負載百分比A3之分類標準。一般油浸式之變壓器10多屬A級絕緣,且絕緣油溫度A2依據經驗不得超過95℃,故危險係數分析模組62可將絕緣油溫度A2之溫度範圍
設定為45℃至95℃。同時,危險係數分析模組62可將負載百分比A3定義為超過90%為超標且未超過90%為未超標,並將未超標之負載百分比A3分為低(如0至50%)、中(如50%至70%)、高(如70%至90%),再由危險係數分析模組62依據前述或表2之分類標準設計如圖3所示油中氣體之輸入歸屬函數B1、絕緣油溫度之輸入歸屬函數B2、負載百分比之輸入歸屬函數B3。如圖5所示,危險係數分析模組62可將變壓器10之危險係數定義為0至100之集合,危險係數之門檻值定義為80,且危險係數超過門檻值為「超標」,未超標之數值依據危險程度分別定義為「告警」、「注意」、「安全」,並透過上述規則定義輸出集合,如「超標」為100至80、「告警」為90至50、「注意」為70至30、「安全」為40至0。
表3為圖3所示之規則庫C1使用模糊規則庫予以實現之範例,且危險係數分析模組62可透過維修經驗設計規則庫C1(如模糊規則庫)。如表3之編號1所示,輸入之油中氣體A1(如H2及TDCG)、絕緣油溫度A2與負載百分比A3之指標皆屬於低時,代表變壓器10目前以低負載運行且油中氣體A1並無異常,此時危險係數分析模組62應判斷變壓器10之危險程度(指標)為安全。又,如表3之編號3所示,輸入之油中氣體
A1(如H2及TDCG)與絕緣油溫度A2之指標為高且負載百分比A3之指標為低時,代表變壓器10並無滿載,但油中氣體A1與絕緣油溫度A2之指標皆為高,此時危險係數分析模組62應判斷變壓器10之危險程度(指標)為警告。
如圖3至圖4所示,當變壓器末端單元(TTU)20傳送感測元件21所感測之變壓器10之油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3等至少一者之數值至危險係數分析模組62時,危險係數分析模組62可將油中氣體A1之濃度、絕緣油溫度A2與負載百分比A3分別透過油中氣體之輸入歸屬函數B1、絕緣油溫度之輸入歸屬函數B2與負載百分比之輸入歸屬函數B3各自轉換成相應之集合歸屬值。例如,當油中氣體A1(如氫H2)之濃度為350ppm時,此時代表變壓器10之危險程度同時為低(如約0.3)及中(如約0.5),故危險係數分析模組62需將規則庫C1中之油中氣體A1(如氫H2)之危險程度為低及中時皆納入考慮。當符合規則庫
C1中相應之規則時,危險係數分析模組62可輸出規則庫C1中相應之規則之集合歸屬值,再解析規則庫C1中所有符合條件之規則之輸出以取得變壓器10之危險係數。
如圖5所示,危險係數分析模組62所輸出之集合歸屬值之範例中,「安全」之歸屬值為0.4,「注意」之歸屬值為0.7,且危險係數分析模組62可透過重心法取得歸屬函數之重心作為輸出值。例如,在一實施例中,危險係數分析模組62透過重心法所取得之變壓器10之危險係數之公式為,故依據此公式計算出變壓器10之危險係數之數值為37(見下列運算式),因此將變壓器10之危險等級判定為「安全」。
維護排程模組63係定期取得各個變壓器10之危險係數,當變壓器10之危險係數未超標時,維護排程模組63可依照變壓器10之危險係數更新變壓器10之保養剩餘時間。又,變壓器10之保養剩餘時間之計算公式可為保養剩餘時間=S-(T+e/c),其中,S代表變壓器10之保養倒數時間,T代表固定周期,e代表變壓器10之危險係數、c代表維修係數。例如,維護排程模組63可以設定d代表1日,保養倒數時間S為300d,固定周期T為0.5d,每日凌晨檢查當日之變壓器10之危險係數e為50,維修係數c為3,故維護排程模組63可計算出變壓器10之保養剩餘時間=300-(0.5+50/3)=283(日)。然後,當變壓器10之保養剩餘時間低於時間門檻值(如7日)時,維護排程模組63可發送維護保養通知至維護端設備70。
若變壓器10之危險係數超過門檻值時,則啟用負載轉移告警模組64,以由負載轉移告警模組64通知維護端設備70,維護人員收到維護端設備70之通知後,可以檢查變壓器末端單元(TTU)20所監測之變壓器10(或變壓器10之數值)是否異常?若變壓器10(或變壓器10之數值)有異常,則啟動所在地區之變壓器10之負載轉移,例如先透過智慧配電管理子系統60自複數變壓器10中選出負載百分比最小之變壓器10,以將有異常之變壓器10之原有負載切換至負載百分比最小之變壓器10,且由負載百分比最小之變壓器10接力供電,再由維護端設備70對有異常之變壓器10進行維修。若非變壓器10異常,則負載轉移告警模組64判斷是否為變壓器10之長期過載(經常性事件)。又,若變壓器10之所在地區之用電量已提高且長期達到負載極限時,則啟動已達到負載極限之變壓器10之負載轉移,例如先透過智慧配電管理子系統60自複數變壓器10中選出至少一個(如二個以上)負載百分比較低之變壓器10,且將已達到負載極限之變壓器10之負載分散(或分散切換)到至少一個(如二個以上)負載百分比較低之變壓器10,以利已達到負載極限之變壓器10能減低壓力及延長壽命。
另外,本發明還提供一種用於變壓器維護管理方法之電腦可讀媒介,係應用於具有處理器及/或記憶體的計算裝置或電腦中,且電腦可讀媒介儲存有指令,並可利用計算裝置或電腦透過處理器及/或記憶體執行電腦可讀媒介,以於執行電腦可讀媒介時執行上述內容。例如,處理器可為微處理器、中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)等,記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)、記憶卡、硬碟(如雲端/網路硬碟)等,但不以此為限。
綜上,本發明之變壓器維護管理系統、方法及電腦可讀媒介至少具有下列特色、優點或技術功效。
一、本發明能對變壓器導入變壓器末端單元(TTU)或感測元件等構件或相關技術,以利進行即時變壓器之資料收集、遠端控制或無線通訊等功能。
二、本發明能藉由即時資料收集以即時取得變壓器末端單元(TTU)上之感測元件所感測之變壓器之資訊(如油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比等之數值),亦能分析變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比等,以利取得變壓器之危險係數。
三、本發明能藉由變壓器末端單元(TTU)上之感測單元感測感測變壓器之數值(如即時數值),亦能透過窄頻物聯網(NB-IoT)、射頻(RF)或電力線通訊(PLC)即時將所感測之變壓器之數值(資訊)傳送至智慧配電管理子系統,有利於分析變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度、負載百分比等以取得變壓器之危險係數。
四、本發明能透過變壓器之危險係數分析使用量較大或異常之變壓器,以利進行變壓器之負載調度,俾提前進行變壓器之維護保養,進而減少變壓器之故障發生機率。
五、本發明能使用變壓器之危險係數進行自動化維護排程管理,以利增加負載比例較高或油中氣體之變質的變壓器之維護頻率,還能避免變壓器之故障。
六、本發明能透過負載轉移告警模組將危險係數較高之變壓器通報給維護端設備(如現場之維護人員),以供維護端設備(如維護人員)
判斷是否需進行變壓器之負載轉移,亦能減少變壓器之過載情形,也能避免變壓器之長期過載,還能延長變壓器之壽命。
七、本發明能藉由變壓器之危險係數提供變壓器之負載轉移建議,以加強負載百分比較高之地區之變壓器之供給量,進而減少變壓器之耗損。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效,並非用以限制本發明之可實施範疇,任何熟習此項技藝之人士均能在不違背本發明之精神及範疇下,對上述實施形態進行修飾與改變。任何使用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾,均仍應為申請專利範圍所涵蓋。因此,本發明之權利保護範圍應如申請專利範圍所列。
1:變壓器維護管理系統
10:變壓器
20:變壓器末端單元
21:感測元件
30:通訊模組
40:集中器
50:有線網路或無線網路
60:智慧配電管理子系統
61:資料收集模組
62:危險係數分析模組
63:維護排程模組
64:負載轉移告警模組
65:儲存模組
70:維護端設備
NB-IoT:窄頻物聯網
PLC:電力線通訊
RF:射頻
Claims (19)
- 一種變壓器維護管理系統,包括:至少一變壓器與至少一具有感測元件之變壓器末端單元,該變壓器末端單元之該感測元件係感測該變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值;以及一智慧配電管理子系統,係具有一危險係數分析模組、一維護排程模組與一負載轉移告警模組,其中,該智慧配電管理子系統取得該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值,以由該危險係數分析模組依據該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值分析出該變壓器之危險係數,進而由該維護排程模組與該負載轉移告警模組分別依據該變壓器之危險係數進行分析,以執行該變壓器之維護排程及負載轉移通知。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,更包括至少一通訊模組,其中,該變壓器末端單元係透過該通訊模組藉由窄頻物聯網、射頻或電力線通訊將該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值傳送至該智慧配電管理子系統。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,該危險係數分析模組更判斷該變壓器之危險係數是否高於門檻值,若該變壓器之危險係數未高於該門檻值,則該維護排程模組依據該變壓器之危險係數調整該變壓器之維護排程,而若該變壓器之危險係數高於該門檻值,則該負載轉移告警模組發送該變壓器之危險係數高於該門檻值之通知至維護端設備。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,當維護端設備依據該變壓器之危險係數高於門檻值之通知評估應進行該變壓器之負載轉移時,由該負載轉移告警模組進行該變壓器之負載轉移以降低該變壓器之負載百分比,且由該危險係數分析模組與該維護排程模組分別更新該變壓器之危險係數及依據該變壓器之危險係數調整該變壓器之維護排程。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,更包括至少一通訊模組,且該智慧配電管理子系統更具有一資料收集模組,其中,該變壓器末端單元係定期透過該通訊模組傳送該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值至該資料收集模組,以由該危險係數分析模組透過現有標準或維護端設備之維修資料判斷來自該資料收集模組之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值是否超過門檻值。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,該危險係數分析模組係依據維護端設備之維修資料將該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之關係設計成規則庫,以將該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值透過歸屬函數轉換成輸入之集合歸屬值,再由該危險係數分析模組透過該規則庫判斷、分析或取得該規則庫中各規則之輸出之集合歸屬值,進而將該輸出之集合歸屬值轉換成相應之數值以取得該變壓器之危險係數。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,該維護排程模組係依據該變壓器之保養倒數時間、危險係數、固定周期與維修係數計算出該變壓器之保養剩餘時間,以於該變壓器之保養剩餘時間小於時間門檻值時,由該維護排程模組發送該變壓器之保養通知至維護端設備,再 由該維護端設備依據該保養通知對該變壓器進行保養維修或作為保養參考。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,當維護端設備檢查出該變壓器發生故障時,由該負載轉移告警模組將該變壓器之負載轉移,再由該維護端設備對該變壓器進行維修;反之,當該維護端設備檢查出該變壓器未發生故障,且該維護端設備評估該變壓器之負載超載為經常性事件時,由該維護端設備啟動該變壓器之負載轉移。
- 如請求項1所述之變壓器維護管理系統,其中,該危險係數分析模組係透過模糊推論引擎予以實現,且該變壓器末端單元之該感測元件所擷取之該變壓器之該油中氣體之濃度係作為該模糊推論引擎之輸入,以由該模糊推論引擎依據該變壓器之危險係數之指標將該變壓器之該油中氣體之濃度進行分類。
- 一種變壓器維護管理方法,包括:提供至少一變壓器、至少一具有感測元件之變壓器末端單元、以及一具有危險係數分析模組、維護排程模組與負載轉移告警模組之智慧配電管理子系統,以由該變壓器末端單元之該感測元件感測該變壓器之油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值;以及由該智慧配電管理子系統取得該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值,以由該危險係數分析模組依據該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值分析出該變壓器之危險係數,進而由該維護排程模組與該負載轉移告警模組分別依據該變壓器之危險係數進行分析,以執行該變壓器之維護排程及負載轉移通知。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括由該變壓器末端單元透過一通訊模組藉由窄頻物聯網、射頻或電力線通訊將該變壓器末端單元之該感測元件所感測之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值傳送至該智慧配電管理子系統。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括由該危險係數分析模組判斷該變壓器之危險係數是否高於門檻值,若該變壓器之危險係數未高於該門檻值,則該維護排程模組依據該變壓器之危險係數調整該變壓器之維護排程,而若該變壓器之危險係數高於該門檻值,則該負載轉移告警模組發送該變壓器之危險係數高於該門檻值之通知至維護端設備。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括當維護端設備依據該變壓器之危險係數高於門檻值之通知評估應進行該變壓器之負載轉移時,由該負載轉移告警模組進行該變壓器之負載轉移以降低該變壓器之負載百分比,且由該危險係數分析模組與該維護排程模組分別更新該變壓器之危險係數及依據該變壓器之危險係數調整該變壓器之維護排程。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括由該變壓器末端單元定期透過一通訊模組傳送該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值至該智慧配電管理子系統之資料收集模組,以由該危險係數分析模組透過現有標準或維護端設備之維修資料判斷來自該資料收集模組之該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值是否超過門檻值。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括由該危險係數分析模組依據維護端設備之維修資料將該變壓器之該油中氣體之濃 度、絕緣油溫度與負載百分比之關係設計成規則庫,以將該變壓器之該油中氣體之濃度、絕緣油溫度與負載百分比之至少一者之數值透過歸屬函數轉換成輸入之集合歸屬值,再由該危險係數分析模組透過該規則庫判斷、分析或取得該規則庫中各規則之輸出之集合歸屬值,進而將該輸出之集合歸屬值轉換成相應之數值以取得該變壓器之危險係數。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括由該維護排程模組依據該變壓器之保養倒數時間、危險係數、固定周期與維修係數計算出該變壓器之保養剩餘時間,以於該變壓器之保養剩餘時間小於時間門檻值時,由該維護排程模組發送該變壓器之保養通知至維護端設備,再由該維護端設備依據該保養通知對該變壓器進行保養維修或作為保養參考。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括當維護端設備檢查出該變壓器發生故障時,由該負載轉移告警模組將該變壓器之負載轉移,再由該維護端設備對該變壓器進行維修;反之,當該維護端設備檢查出該變壓器未發生故障,且該維護端設備評估該變壓器之負載超載為經常性事件時,由該維護端設備啟動該變壓器之負載轉移。
- 如請求項10所述之變壓器維護管理方法,更包括透過模糊推論引擎實現該危險係數分析模組,且將該變壓器末端單元之該感測元件所擷取之該變壓器之該油中氣體之濃度作為該模糊推論引擎之輸入,以由該模糊推論引擎依據該變壓器之危險係數之指標將該變壓器之該油中氣體之濃度進行分類。
- 一種變壓器維護管理之電腦可讀媒介,應用於計算裝置或電腦中,係儲存有指令,以執行如請求項10至18之任一者所述之變壓器維護管理方法。
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