TWI836739B - 太陽能直流饋線防災系統 - Google Patents
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Abstract
一種太陽能直流饋線防災系統，適用於電連接一電力單元及一負載單元。該電力單元包含一第一電力端子與一第二電力端子。該太陽能直流饋線防災系統包含一控制單元、一檢知單元，及一資料處理單元。該控制單元包括一第一電力端子、一能斷開地電連接於該第一控制端子的電控開關模組、一電連接於該電控開關模組的第二控制端子、一串聯於該電控開關模組與該第一控制端子間的第一檢知模組。本發明藉由該資料處理單元依據該控制單元量測到的一第一電流值與該檢知單元量測到的一第二電流值的差值比率而驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態，藉此提升防災可靠度。
Description
本發明是有關於一種電力系統，特別是指一種用於避免短路或漏電的太陽能直流饋線防災系統。
中華民國第TWI737547B公告專利揭示一種現有的太陽能直流饋線防災系統，適用於至少一太陽能板模組，及至少一直交流轉換器。該太陽能直流饋線防災系統包括一電控開關模組、一檢流模組、一控制模組，及一資料處理單元。該太陽能直流饋線防災系統透過該資料處理單元將該檢流模組檢測出的直流電流值與該直交流轉換器所檢測出的交流電流值進行比對，當該資料處理單元判斷該交流電流值為零，且該直流電流值不為零時，發送一中斷訊號至該控制模組，該控制模組於接收到該中斷訊號時，驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態。
但是當漏電發生時，該交流電流值仍可能尚未降至為零而影響判斷。此外，由於該太陽能直流饋線防災系統適用於不同類型與廠牌的該直交流轉換器，不同的直交流轉換器在量測該交流電
流值時有不同的量測頻率，且與該資料處理單元連接時也運用不同的通訊協定，導致該資料處理單元可能無法同步接收該直流電流值與該交流電流值，進而產生因時間差導致的誤判，因此可靠度仍待提升。
因此，本發明之目的，即在提供一種能提升防災可靠度的太陽能直流饋線防災系統。
於是，本發明太陽能直流饋線防災系統，適用於電連接一電力單元，及一負載單元。該電力單元用於向該負載單元供電，並包含一第一電力端子與一第二電力端子。該太陽能直流饋線防災系統包含一控制單元、一檢知單元，及一資料處理單元。
該控制單元包括控制單元一適用於電連接該第一電力端子的第一控制端子、一能斷開地電連接於該第一控制端子的電控開關模組、一電連接於該電控開關模組的第二控制端子、一串聯於該電控開關模組與該第一控制端子間或串聯於該電控開關模組與該第二控制端子間的第一檢知模組、一信號連接於該電控開關模組的開關控制模組，及一信號連接於該開關控制模組的控制通訊模組。該電控開關模組能受控制於一導通狀態及一斷路狀態間切換，在該導通狀態時，該第一控制端子與該第二控制端子形成通路，在該斷
路狀態時，該第一控制端子與該第二控制端子形成斷路。該第一檢知模組信號連接於該控制通訊模組，並用於量測通過的電流而獲得一向該控制通訊模組發送的一第一電流值。該開關控制模組能依據一開關控制信號驅動該電控開關模組在該導通狀態及該斷路狀態間切換。該控制通訊模組用於輸出該第一電流值。
該檢知單元包括一串聯於該第二控制端子與該負載單元間或串聯於該第二電力端子與該負載單元間的第二檢知模組，及一信號連接於該第二檢知模組的檢知通訊模組。該第二檢知模組用於量測通過的電流而獲得一向該檢知通訊模組發送的第二電流值。該檢知通訊模組用於輸出該第二電流值。
該資料處理單元信號連接於該控制通訊模組及該檢知通訊模組，且用於接收該第一電流值與該第二電流值。當該電控開關模組為該導通狀態，且該第一電流值與該第二電流值的差值比率超過一電流預定值時，該資料處理單元發送該開關控制信號驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態。
本發明之功效在於：藉由該資料處理單元依據該控制單元量測到的該第一電流值與該檢知單元量測到的該第二電流值的差值比率而驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態，該太陽能直流饋線防災系統能在漏電或短路發生時即時斷電，而能提升安全性與防災可靠度。此外，該資料處理單元能同步接收該第一電流值與該
第二電流值而能減少時間差造成的誤判，具有提升可靠度的優點。
1:控制單元
11:第一控制端子
12:電控開關模組
13:第二控制端子
14:第一檢知模組
15:開關控制模組
16:控制通訊模組
17:溫度感測模組
18:控制供電模組
2:檢知單元
21:第二檢知模組
22:檢知通訊模組
23:檢知供電模組
3:資料處理單元
4:雲端管理單元
41:顯示器
42:操作介面
5:環境溫度感測單元
6:緊急開關單元
91:電力單元
911:第一電力端子
912:第二電力端子
92:負載單元
93:外部電源
S1:開關控制信號
S2:開關狀態信號
S3:緊急開關信號
I1:第一電流值
I2:第二電流值
V:電壓值
C1:控制溫度值
C2:環境溫度值
Ci:電流資訊
Vi:電壓資訊
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路示意圖，說明本發明太陽能直流饋線防災系統的一實施例；圖2是一電路示意圖，說明該實施例包含數個控制單元與數個檢知單元；及圖3是一類似於圖2的電路示意圖，但該實施例僅包含一個檢知單元。
參閱圖1，本發明太陽能直流饋線防災系統的一實施例，適用於電連接一電力單元91，及一負載單元92。該電力單元91用於向該負載單元92供電，並包含一第一電力端子911與一第二電力端子912。
在本實施例中，該電力單元91可以是太陽能電力單元，而用於向該負載單元92供應直流電源。該負載單元92可以是一種電力負載元件，也可以是一種電力轉換元件，例如可以是直流-交
流轉換器(DC-to-AC Inverter)。
該太陽能直流饋線防災系統包含一控制單元1、一檢知單元2、一資料處理單元3、一雲端管理單元4、一環境溫度感測單元5，及一緊急開關單元6。
在本實施例中，該控制單元1是以一種智慧安全控制器(Smart Safety Controller,SSC)實施，並包括一第一控制端子11、一電控開關模組12、一第二控制端子13、一第一檢知模組14、一開關控制模組15、一控制通訊模組16、一溫度感測模組17，及一控制供電模組18。
該第一控制端子11適用於電連接該第一電力端子911。該電控開關模組12能斷開地電連接於該第一控制端子11。該第二控制端子13電連接於該電控開關模組12。該電控開關模組12能受控制於一導通狀態及一斷路狀態間切換，在該導通狀態時，該第一控制端子11與該第二控制端子13形成通路，在該斷路狀態時，該第一控制端子11與該第二控制端子13形成斷路。
該第一檢知模組14串聯於該電控開關模組12與該第一控制端子11間或串聯於該電控開關模組12與該第二控制端子13間。在本實施例中，該第一檢知模組14是以串聯於該電控開關模組12與該第一控制端子11間為例。該第一檢知模組14透過該開關控制模組15信號連接於該控制通訊模組16，並用於量測通過的電流
而獲得一通過該開關控制模組15向該控制通訊模組16發送的一第一電流值I1。
該開關控制模組15信號連接於該電控開關模組12與該控制通訊模組16。該開關控制模組15能依據一開關控制信號S1驅動該電控開關模組12在該導通狀態及該斷路狀態間切換，並用於向該控制通訊模組16輸出一相關於該電控開關模組12的狀態(該導通狀態及該斷路狀態)的開關狀態信號S2。
該控制通訊模組16用於輸出該第一電流值I1與該開關狀態信號S2。
該溫度感測模組17信號連接於該開關控制模組15。該溫度感測模組17用於量測該控制單元1的溫度並獲得一相關於該控制單元1的溫度的控制溫度值C1。該開關控制模組15還用於每隔一第一固定時間接收該控制溫度值C1，且判斷該控制溫度值C1是否高於一溫度預設值。當該電控開關模組12為該導通狀態，且在一預定的第一監測時間內，該控制溫度值C1連續高於該溫度預設值的次數到達一第一上限次數時，該開關控制模組15驅使該電控開關模組12切換至該斷路狀態。該第一監測時間>該第一固定時間。
該控制供電模組18電連接於該開關控制模組15。該控制供電模組18適用於電連接於該電力單元91或一外部電源93，並用於供應該控制單元1所需的電能，藉此供安裝者自由選擇適合的供
電方式，提升使用的便利性。該外部電源93可以是電池或是其他可以提供電力的設備或電路。在本實施例中，該控制供電模組18接收該電力單元91提供的電力。
在本實施例中，該檢知單元2是以一種電壓電流感測器(Voltage Current Sensor,VCS)實施，並包括一第二檢知模組21、一檢知通訊模組22，及一檢知供電模組23。
該第二檢知模組21串聯於該第二控制端子13與該負載單元92間且串聯於該第二電力端子912與該負載單元92間，且信號連接該檢知通訊模組22。在本實施例中，該第二檢知模組21串聯於該第二控制端子13與該負載單元92間且串聯於該第二電力端子912與該負載單元92間，並用於量測通過的電流而獲得一向該檢知通訊模組22發送的第二電流值I2。該第二檢知模組21還用於量測通過的電壓並獲得一向該檢知通訊模組22發送的電壓值V。
該檢知通訊模組22用於輸出該第二電流值I2及該電壓值V。
該檢知供電模組23電連接於該檢知通訊模組22與該外部電源93。該外部電源93藉由該檢知供電模組23向該檢知單元2供應所需的電能。
該資料處理單元3信號連接於該控制通訊模組16及該檢知通訊模組22，且用於接收該第一電流值I1與該第二電流值I2。當
該電控開關模組12為該導通狀態，且該第一電流值I1與該第二電流
值I2的差值比率
%超過一電流預定值時，該資料處理單元3發送
該開關控制信號S1驅使該電控開關模組12切換至該斷路狀態。該電流預定值可以是大於0%且小於100%的值，例如為5%、10%、15%、20%、30%或50%。該資料處理單元3能通過該控制通訊模組16向該開關控制模組15調整該溫度預設值與該第一上限次數。
當該控制單元1與該檢知單元2間發生漏電或短路時，該檢知單元2所量測到的該第二電流值I2將低於該控制單元1所量測到的該第一電流值I1，因此，只要透過上述的設置方式將該控制單元1與該檢知單元2串接在該電力單元91與該負載單元92之間，就可以檢測該電力單元91與該負載單元92間是否發生漏電或短路。
該雲端管理單元4信號連接於該資料處理單元3，並具有一顯示器41與一操作介面42。該雲端管理單元4用於儲存一由該資料處理單元3依據該第一電流值I1與該第二電流值I2生成的電流資訊Ci，及一由該資料處理單元3依據該電壓值V生成的電壓資訊Vi。該顯示器41用於依據該開關狀態信號S2顯示該電控開關模組12的狀態是在該導通狀態或是該斷路狀態。該顯示器41可以是顯示螢幕或顯示燈號。該操作介面42能被操作而驅使該資料處理單元3發送該開關控制信號S1。該操作介面42可以是實體的操作介面(例如為按鈕或開關)，也可以是顯示於該顯示器41的虛擬介面。
操作者能藉由該顯示器41確認該電控開關模組12的狀態，並藉由該操作介面42控制該電控開關模組12切換為該導通狀態或是該斷路狀態，提升使用的便利性。
操作者能透過該雲端管理單元4調閱該電流資訊Ci與該電壓資訊Vi，作為迴路監測及防災判斷的依據，提升操作與維護的便利性。
該環境溫度感測單元5信號連接於該資料處理單元3。該環境溫度感測單元5用於量測環境溫度並獲得一相關於環境溫度的環境溫度值C2。該資料處理單元3還用於每隔一第二固定時間接收該環境溫度值C2，且判斷該環境溫度值C2是否高於一溫度預設值，當該電控開關模組12為該導通狀態，且在一預定的第二監測時間內，該環境溫度值C2連續高於該溫度預設值的次數到達一第二上限次數時，該資料處理單元3發送該開關控制信號S1驅使該電控開關模組12切換至該斷路狀態。該第二監測時間>該第二固定時間。
在本實施例中，該控制單元1可以設置在鄰近於該電力單元91的位置，並配合該環境溫度感測單元5與該電力單元91間隔設置，而可以透過該控制單元1的該溫度感測模組17量測該電力單元91的溫度，同時以該環境溫度感測單元5量測環境溫度，進而擴大溫度的監測範圍，提升安全與防災效果。
該緊急開關單元6信號連接於該資料處理單元3。該緊急開關單元6能被操作而輸出一緊急開關信號S3，當該電控開關模組12為該導通狀態，且該資料處理單元3接收該緊急開關信號S3時，該資料處理單元3發送該開關控制信號S1驅使該電控開關模組12切換至該斷路狀態。該緊急開關單元6可以設置為一獨立的實體開關且與該電力單元91間隔設置，而能供操作者緊急切斷該電控開關模組12，提升使用安全。
在本實施例中，控制通訊模組16、該檢知通訊模組22、該雲端管理單元4、該環境溫度感測單元5與該緊急開關單元6可以透過無線或有線的方式連接於該資料處理單元3。
參閱圖2，在本實施例的其它變化例中，還能適用於數個電力單元91，並包含數個控制單元1，及數個檢知單元2。該等控制單元1分別透過該等第一控制端子11連接於該等電力單元91的該等第一電力端子911。該等檢知單元2分別串聯於該等控制單元1的該等第二控制端子13與該負載單元92間且串聯於該等電力單元91的該等第二電力端子912與該負載單元92間。
應當注意的是，該檢知單元2的數量不限於多個，在本實施例的其它變化例中，也可以如圖3所示，僅包含一個該檢知單元2，且該檢知單元2包括數個該第二檢知模組21。該等第二檢知模組21分別串聯於該等控制單元1的該等第二控制端子13與該負載
單元92間且串聯於該等電力單元91的該等第二電力端子912與該負載單元92間。藉此，通過上述不同的連接方式，該太陽能直流饋線防災系統同樣可以同時監控多組電力系統，提升使用的便利性與安全性。
經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：
1.藉由該資料處理單元3依據該控制單元1量測到的該第一電流值I1與該檢知單元2量測到的該第二電流值I2的差值比率而驅使該電控開關模組12切換至該斷路狀態，該太陽能直流饋線防災系統能在漏電或短路發生時即時斷電，具有提升安全性與防災可靠度的優點。
2.藉由該溫度感測模組17與該環境溫度感測單元5，本發明能夠於火災時進行斷電，提高防災效果。
3.藉由該控制供電模組18適用於電連接於該電力單元91或該外部電源93，安裝者可以自由選擇適合的供電方式，提升使用的便利性。
4.藉由該雲端管理單元4收集能供操作者調閱的該電流資訊Ci與該電壓資訊Vi，而具有提升操作與維護的便利性的優點。此外，操作者還能藉由該顯示器41確認該電控開關模組12的狀態，並藉由該操作介面42控制該電控開關模組12切換為該導通狀態或是該斷路狀態，提升使用的便利性。
5.藉由該緊急開關單元6能供操作者緊急切斷該電控開關模組12，提升使用安全。
6.藉由可選擇地搭配數個該控制單元1及數個該檢知單元2，或搭配一個包括數個該第二檢知模組21的該檢知單元2，該太陽能直流饋線防災系統可以同時監控多組電力系統，提升使用的便利性與安全性。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:控制單元
11:第一控制端子
12:電控開關模組
13:第二控制端子
14:第一檢知模組
15:開關控制模組
16:控制通訊模組
17:溫度感測模組
18:控制供電模組
2:檢知單元
21:第二檢知模組
22:檢知通訊模組
23:檢知供電模組
3:資料處理單元
4:雲端管理單元
41:顯示器
42:操作介面
5:環境溫度感測單元
6:緊急開關單元
91:電力單元
911:第一電力端子
912:第二電力端子
92:負載單元
93:外部電源
S1:開關控制信號
S2:開關狀態信號
S3:緊急開關信號
I1:第一電流值
I2:第二電流值
V:電壓值
C1:控制溫度值
C2:環境溫度值
Ci:電流資訊
Vi:電壓資訊
Claims (11)
- 一種太陽能直流饋線防災系統，適用於電連接一電力單元，及一負載單元，該電力單元用於向該負載單元供電，並包含一第一電力端子與一第二電力端子，該太陽能直流饋線防災系統包含：一控制單元，包括一適用於電連接該第一電力端子的第一控制端子、一能斷開地電連接於該第一控制端子的電控開關模組、一電連接於該電控開關模組的第二控制端子、一串聯於該電控開關模組與該第一控制端子間或串聯於該電控開關模組與該第二控制端子間的第一檢知模組、一信號連接於該電控開關模組的開關控制模組，及一信號連接於該開關控制模組的控制通訊模組，該電控開關模組能受控制於一導通狀態及一斷路狀態間切換，在該導通狀態時，該第一控制端子與該第二控制端子形成通路，在該斷路狀態時，該第一控制端子與該第二控制端子形成斷路，該第一檢知模組透過該開關控制模組信號連接於該控制通訊模組，並用於量測通過的電流而獲得一通過該開關控制模組向該控制通訊模組發送的一第一電流值，該開關控制模組能依據一開關控制信號驅動該電控開關模組在該導通狀態及該斷路狀態間切換，該控制通訊模組用於輸出該第一電流值，該控制單元還包括一電連接於該開關控制模組的控制供電模組，該控制供電模組用於供應該控制單元所需的電能；一檢知單元，包括一串聯於該第二控制端子與該負 載單元間且串聯於該第二電力端子與該負載單元間的第二檢知模組，及一信號連接於該第二檢知模組的檢知通訊模組，該第二檢知模組用於量測通過的電流而獲得一向該檢知通訊模組發送的第二電流值，該檢知通訊模組用於輸出該第二電流值；及一資料處理單元，信號連接於該控制通訊模組及該檢知通訊模組，且用於接收該第一電流值與該第二電流值，當該電控開關模組為該導通狀態，且該第一電流值與該第二電流值的差值比率超過一電流預定值時，該資料處理單元發送該開關控制信號驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，還包含一信號連接於該資料處理單元的雲端管理單元，該雲端管理單元用於儲存一由該資料處理單元依據該第一電流值與該第二電流值生成的電流資訊。
- 如請求項2所述的太陽能直流饋線防災系統，其中，該第二檢知模組還用於量測通過的電壓並獲得一向該檢知通訊模組發送的電壓值，該檢知通訊模組還用於向該資料處理單元輸出該電壓值，該雲端管理單元還用於儲存一由該資料處理單元依據該電壓值生成的電壓資訊。
- 如請求項2所述的太陽能直流饋線防災系統，其中，該開關控制模組還用於向該控制通訊模組輸出一相關於該電控開關模組的狀態的開關狀態信號，該雲端管理單元具有一顯示器與一操作介面，該顯示器用於依據該開關 狀態信號顯示該電控開關模組的狀態，該操作介面能被操作而驅使該資料處理單元發送該開關控制信號。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，其中，該控制單元還包括一信號連接於該開關控制模組的溫度感測模組，該溫度感測模組用於量測該控制單元的溫度並獲得一相關於該控制單元的溫度的控制溫度值，該開關控制模組還用於每隔一固定時間接收該控制溫度值，且判斷該控制溫度值是否高於一溫度預設值，當該電控開關模組為該導通狀態，且在一預定的監測時間內，該控制溫度值連續高於該溫度預設值的次數到達一上限次數時，該開關控制模組驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態，該監測時間>該固定時間。
- 如請求項5所述的太陽能直流饋線防災系統，其中，該資料處理單元能通過該控制通訊模組向該開關控制模組調整該溫度預設值與該上限次數。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，還包含一信號連接於該資料處理單元的環境溫度感測單元，該環境溫度感測單元用於量測環境溫度並獲得一相關於環境溫度的環境溫度值，該資料處理單元還用於每隔一固定時間接收該控制溫度值，且判斷該環境溫度值是否高於一溫度預設值，當該電控開關模組為該導通狀態，且在一預定的監測時間內，該環境溫度值連續高於該溫度預設值的次數到達一上限次數時，該資料處理單元發送該開關控制信號驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態， 該監測時間>該固定時間。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，其中，該控制供電模組適用於電連接於該電力單元或一外部電源。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，還包含一信號連接於該資料處理單元的緊急開關單元，該緊急開關單元能被操作而輸出一緊急開關信號，當該電控開關模組為該導通狀態，且該資料處理單元接收該緊急開關信號時，該資料處理單元發送該開關控制信號驅使該電控開關模組切換至該斷路狀態。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，適用於數個電力單元，並包含數個控制單元，及數個檢知單元，該等控制單元分別透過該等第一控制端子連接於該等電力單元的該等第一電力端子，該等檢知單元分別串聯於該等控制單元的該等第二控制端子與該負載單元間且串聯於該等電力單元的該等第二電力端子與該負載單元間。
- 如請求項1所述的太陽能直流饋線防災系統，適用於數個電力單元，並包含數個控制單元，該檢知單元包括數個第二檢知模組，該等控制單元分別透過該等第一控制端子連接於該等電力單元的該等第一電力端子，該等第二檢知模組分別串聯於該等控制單元的該等第二控制端子與該負載單元間且串聯於該等電力單元的該等第二電力端子與該負載單元間。
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| TW111144288A TWI836739B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 太陽能直流饋線防災系統 |
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Citations (6)
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-
2022
- 2022-11-18 TW TW111144288A patent/TWI836739B/zh active
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