TWI792820B - 1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，該裝置可插拔地插接在電源插座上，包含一阻抗檢測電路、一放大電路、一高通濾波電路、一整流電路、一低通濾波電路、一微處理器、以及一警示單元，所述阻抗檢測電路能夠檢測電源迴路中的放電脈衝訊號，經放大電路、高通濾波電路、整流電路、低通濾波電路後，由微處理器取得放電脈衝訊號的峰値，並計數峰値及次數是否在預設的門檻值內，若峰値及/或次數超出門檻值，則驅動警示單元運作，提醒使用者電源迴路有異常現象，或傳送異常訊號至該電源迴路之配電盤後，令該配電盤關閉電源迴路開關，以提升大樓、化工廠、礦場、加油站、易爆場所或居家安全性。

Description

1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置

本發明為一種能夠自動偵測1k以下的電源迴路是否絕緣劣化的預警裝置，主要是計數電源迴路中放電脈衝訊號的峰值及/或發生脈衝的次數是否在預設的門檻值內，並在偵測到異常峰值及/或次數時，發出警示或關閉電源開關，以提升大樓、化工廠、礦場、加油站、易爆場所或居家安全性。

國際電工協會(International Electrotechnical Commission，IEC)將額定電壓超過1kV以上的電源迴路定義為高壓配電系統。為了提高高壓配電系統的安全性，避免高壓設備發生「局部放電」現象而影響安全，目前已知技術可以利用耦合電容式、電場耦合法、電磁場耦合法、磁場耦合法，以及紅外線等非電氣測量法等檢測方法或專用檢測儀器進行檢測。

實務上，上述檢測局部放電的技術，通常是針對10kV以上的高壓設備，在定期保養或者是已發生問題後才會進行，而且需要高度專業的技術人員使用專用儀器在現場測試分析。然而，在1kV以下的電力系統中，電線若在配置時有施工瑕疵或工法不正確等諸多原因，日後仍然容易發生局部放電的現象，令電線逐漸產生裂化狀況，致使其絕緣層損傷，降低絶緣能力及耐久性，使得不同電位的導體相碰觸或經由低阻抗連接，讓電線電流突然增大，瞬間產生超過正常線路工作時的熱量，進而不慎引燃劣化的電線絕緣層或其附近之可燃物而引起火災。

尤其是IEC國際電工協會將1kV以下的電源迴路定義為低壓配電系統，使得諸如化工廠、礦場、加油站等易爆場所，或室內建築等1kV以下的低壓配電系統/電源迴路，在安全的考量上經常忽略了局部放電現象，導致該等場所更容易有發生火災的機率。

例如，與一般民眾生活息息相關的居家、室內建築，其電源 迴路大部份都是包藏在裝潢中，不易被發現電線是否劣化，尤其老舊建築物是依照舊電線法規安裝線材，不符合現行的安全標準，但更換電源迴路是一筆極大的經濟開銷，並非每位屋主皆可負擔，加上部份民眾採取租屋的居住方式，更不可能知曉1kV以下電源迴路的使用狀況，形成居家安全的隱憂。

再者，目前雖然能夠在1kV以下的電力系統中使用過流保護電驛進行線路保護，但若異常狀況發生於電力系統的末端，則電驛可能無法有效防護。因此，倘若能透過一偵測裝置自動偵測該等1kV以下之電源迴路的絕緣劣化狀況，例如在電線發生局部放電時對其產生的放電脈衝訊號進行檢測，並在檢測到異常時提供警示功能，將能夠提升化工廠、礦場、加油站、易爆場所或與居家用電的安全性，減少火災意外發生。

本發明之目的在於提供一種能夠自動偵測1kV以下的電源迴路是否絕緣劣化的預警裝置，該預警裝置能夠計數電源迴路的放電脈衝訊號的峰值及/或發生放電脈衝次數是否在預設的門檻值內，並在偵測到異常峰值及/或次數時提醒使用者，或傳送異常訊號至電力系統中的配電盤關閉電源迴路開關，以大幅提高安全。

為達成上述目的，本發明為一種1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，該預警裝置可插拔地插接於電源插座上，包含：一外殼，以及至少兩片分別插接於該電源插座的插孔的導電端子，該外殼內分別設有與該導電端子電連接的一阻抗檢測電路、一放大電路、一高通濾波電路、一整流電路、一低通濾波電路、一微處理器、以及一警示單元，所述阻抗檢測電路能夠檢測電源迴路上的放電脈衝訊號，經放大電路、高通濾波電路、整流電路、低通濾波電路後，由微處理器取得放電脈衝訊號的峰值，並計數峰值及/或發生放電脈衝的次數，若峰值及/或次數超出微處理器預設的門檻值時，即驅動該警示單元運作發出警示信號。

藉由上述構造，使用者僅需簡單地將該預警裝置插接於電源 迴路的插座上，該預警裝置便可以長時間自動偵測電源迴路中的放電脈衝訊號，並計數放電脈衝訊號的峰值及次數使否超出門檻值，若峰值或次數超出門檻值產生異常狀況，則發出警示信號告知使用者，讓使用者能夠提前防範，請專業人員進行處理，特別適用於老舊建築物、化工廠、礦場、加油站等易爆場所，或室內建築中，以確保該等場所用電的安全性，減少火災意外發生。

以下進一步說明各元件之實施方式：實施時，該阻抗檢測電路進一步設有一能夠感測磁場的高頻比流器(HFCT)。

實施時，該阻抗檢測電路進一步設有一能夠感測電場的電場感測器。

實施時，該裝置進一步包含一與微處理器電連接的網路傳輸單元，該網路傳輸單元能夠將警示信號經由網際網路傳輸至一雲端平台，再從該雲端平台下載前述警示信號至一內建有應用軟體(APP)的外來行動裝置中。

實施時，該外來行動裝置為智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦或筆記型電腦。

實施時，該警示單元為能發出警示音的蜂鳴器、發出警示燈號的警示燈、或者為一能夠顯示文字訊號的顯示螢幕。

實施時，該裝置進一步包含一與微處理器電連接的無線傳輸單元，該無線傳輸單元能夠將警示信號傳輸至一配電盤後，令該配電盤關閉電源迴路開關。

相較於先前技術，使用者僅需將該預警裝置插接於電源迴路的插座上，該預警裝置便可以長時間自動偵測室內建築之電源迴路中之放電脈衝訊號的峰值及次數，並在檢測出異常狀況時發出警示信號告知使用者，確保大樓與居家用電的安全性，還可適用於電壓通常在1kV以下的化工廠、礦場、加油站等容易被忽略的易爆場所，以確保該等場所用電安全 性，減少火災意外發生。

以下依據本發明之技術手段，列舉出適於本發明之實施方式，並配合圖式說明如後：

100:預警裝置

200:電源插座

10:外殼

11:導電端子

20:阻抗檢測電路

21:高頻比流器

22:電場感測器

30:放大電路

40:高通濾波電路

50:整流電路

60:低通濾波電路

70:微處理器

80:警示單元

81:蜂鳴器

82:警示燈

83:顯示螢幕

90:網路傳輸單元

91:雲端平台

92:外來行動裝置

93:應用軟體

94:無線傳輸單元

95:配電盤

第一圖：本發明之設置位置示意圖。

第二圖：本發明之系統圖。

第三圖：本發明第二實施例的流程示意圖。

第四圖：本發明第三實施例的流程示意圖。

第五圖：本發明第四實施例的系統圖。

第六圖：本發明第五實施例的系統圖。

如第一、二圖所示，本發明為一種1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，該預警裝置100可插拔地插接於化工廠、礦場、加油站、易爆場所，或室內建築等電源插座200上，包含：一外殼10，以及至少兩片分別插接於該電源插座200的插孔的導電端子11。

該外殼10內分別設有與該導電端子11電連接的一阻抗檢測電路20、一放大電路30、一高通濾波電路40、一整流電路50、一低通濾波電路60、一微處理器70、以及一警示單元80，所述阻抗檢測電路20能夠檢測電源迴路上的放電脈衝訊號，經放大電路30、高通濾波電路40、整流電路50、低通濾波電路60後，由微處理器70取得放電脈衝訊號的峰值，並計數峰值及次數是否在微處理器70預設的門檻值內，當峰值及/或次數超出預設的門檻值時，該微處理器70則驅動警示單元80運作發出警示信號。

因此，使用者僅需將該預警裝置100插接於電源插座200上，該預警裝置100便可以長時間地自動偵測1kV以下之電源迴路中放電脈衝訊號的峰值及次數，並在異常狀況發出警示信號告知使用者，讓使用 者能夠提前防範，請專業人員進行處理，特別適用於老舊建築物中，以確保大樓與居家用電的安全性，減少火災意外發生，還可適用於電壓通常在1kV以下的化工廠、礦場、加油站等容易被忽略的易爆場所，適用性廣泛。

再者，該阻抗檢測電路20實施時，可如第三圖所示，設有一能夠感測磁場的高頻比流器21(HFCT)，或者是如第四圖所示，設置一能夠感測電場的電場感測器22；該警示單元80實施時，可為蜂鳴器81、警示燈82、或顯示螢幕83等。

當電源迴路中產生的放電脈衝經高頻比流器21或電場感測器22後，依序經過放大電路30、高通濾波電路40、整流電路50、低通濾波電路60，最後由微處理器70取得放電脈衝訊號的峰值，在微處理器70計數峰值及/或次數超出預設的門檻值時，該微處理器70則驅動蜂鳴器81發出警示音、或者是驅動警示燈82發出警示燈號、或者是由顯示螢幕83顯示警示的文字訊號，藉此提醒使用者。

此外，如第五圖所示，該裝置進一步設有一與微處理器70電連接的網路傳輸單元90，該網路傳輸單元90能夠將警示信號經由網際網路傳輸至一雲端平台91，再從該雲端平台91下載前述警示信號至一外來行動裝置92中，例如智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦或筆記型電腦等，該外來行動裝置92具有聯接網際網路的能力，並內建有可讀取前述警示信號的應用軟體(APP)93，讓使用者即便不在室內建築物內，也能透過外來行動裝置92得知警示信號，以便進行遠端監控，可適用於現代化智慧家庭及物聯網。

又或者如第六圖所示，該裝置進一步設有一與微處理器70電連接的無線傳輸單元94，該無線傳輸單元94能夠將警示信號傳輸至一配電盤95，驅動配電盤95關閉電源迴路開關；所述配電盤內的電源迴路開關一般為具有激磁繞組的電磁開關，因此可透過自動控制手段令其關閉，無須人為控制，符合無人商店、自動化工廠趨勢。

以上實施例說明及圖式，僅舉例說明本發明之較佳實施例， 並非以此侷限本發明之範圍；舉凡與本發明之目的、構造、裝置、特徵等近似或相雷同者，均應屬本發明之專利範圍。

100:預警裝置

200:電源插座

10:外殼

20:阻抗檢測電路

30:放大電路

40:高通濾波電路

50:整流電路

60:低通濾波電路

70:微處理器

80:警示單元

Claims (7)

1. 一種1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，該預警裝置可插拔地插接於電源插座上，包含：一外殼，以及至少兩片分別插接於該電源插座的插孔的導電端子，該外殼內分別設有與該導電端子電連接的一阻抗檢測電路、一放大電路、一高通濾波電路、一整流電路、一低通濾波電路、一微處理器、以及一警示單元，所述阻抗檢測電路能夠檢測電源迴路上的放電脈衝訊號，經放大電路、高通濾波電路、整流電路、低通濾波電路後，由微處理器取得放電脈衝訊號的峰値，並計數峰値及/或發生放電脈衝的次數，在超出微處理器預設的門檻值時驅動警示單元運作發出警示信號。
2. 如請求項1所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該阻抗檢測電路進一步設有一能夠感測磁場的高頻比流器(HFCT)。
3. 如請求項1所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該阻抗檢測電路進一步設有一能夠感測電場的電場感測器。
4. 如請求項1至3中任一項所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該預警裝置進一步包含一與微處理器電連接的網路傳輸單元，該網路傳輸單元能夠將警示信號經由網際網路傳輸至一雲端平台，再從該雲端平台下載前述警示信號至一內建有應用軟體(APP)的外來行動裝置中。
5. 如請求項4所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該外來行動裝置為智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦或筆記型電腦。
6. 如請求項1至3中任一項所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該警示單元為能發出警示音的蜂鳴器、發出警示燈號的警示燈、或一能夠顯示文字訊號的顯示螢幕。
7. 如請求項1至3中任一項所述之1kV以下的電源迴路絕緣劣化偵測預警裝置，其中，該裝置進一步包含一與微處理器電連接的無線傳輸單元，該無線傳輸單元能夠將警示信號傳輸至該電源迴路的一配電盤後，令該配電盤關閉電源迴路開關。

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