電力保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力保護(hù)系統(tǒng)，包含：復(fù)數(shù)個偵測器，用以分別偵測復(fù)數(shù)個發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及配電饋線的負(fù)載量；復(fù)數(shù)個數(shù)位輸入/輸出模組，用以偵測各該發(fā)電機(jī)、配電饋線、輸電線與變壓器的斷路器的狀態(tài)以及控制該等斷路器；一遠(yuǎn)端監(jiān)控站，包含一通訊模組，用以接收上述發(fā)電量、負(fù)載量與斷路器的狀態(tài)的訊號并透過該通訊模組傳送；以及一決策中心，根據(jù)該遠(yuǎn)端監(jiān)控站所傳送的訊號，經(jīng)由即時運(yùn)算判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器。
【專利說明】
電力保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明系關(guān)于一種電力保護(hù)系統(tǒng)；特別是關(guān)于一種可即時運(yùn)算并自動卸載的電力保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時代的進(jìn)步，電力已成為生活中不可或缺的能源，其廣泛地應(yīng)用在照明、運(yùn)輸、電器及各式科技產(chǎn)品上，不僅改善了人類的生活，更促進(jìn)了生活的便利。而電力公司考慮到設(shè)備故障、停用或環(huán)境變異等偶發(fā)事故所造成電力系統(tǒng)反應(yīng)的問題，故針對偶發(fā)事故定義了兩種準(zhǔn)則:
[0003]—、N-1準(zhǔn)則:當(dāng)輸電線路、發(fā)電機(jī)組或變壓器任一設(shè)備，于檢修或事故停用情況下，輸電系統(tǒng)仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0004]二、N-2準(zhǔn)則:當(dāng)任二回線(或任兩部最大發(fā)電機(jī)組)檢修或事故停用、任一回線及任一部最大發(fā)電機(jī)組檢修停用、任一回線及任一部最大發(fā)電組事故停用、任一回線檢修停用及任一部最大發(fā)電機(jī)組事故停用或任一回線事故及任一部最大發(fā)電機(jī)組檢修停用時，輸電系統(tǒng)仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]某些特定地區(qū)在獨(dú)立供電系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)前提下，電力系統(tǒng)為有限的N-1的備轉(zhuǎn)容量，因此對于電廠運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度及維護(hù)較為困難，因此當(dāng)發(fā)生N-2以上極端事故時很難避免系統(tǒng)全黑，也就是由于突發(fā)性事故引發(fā)電力系統(tǒng)崩潰導(dǎo)致大停電事件，不僅造成居民恐慌，更使經(jīng)濟(jì)蒙受重大損失。因此，電力公司為因應(yīng)瞬間的電力不平衡所造成的問題，遂針對饋線設(shè)置低頻電驛，以在發(fā)電機(jī)出力短缺，系統(tǒng)頻率下降時分段分批卸除必要的負(fù)載，藉此保護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0006]然而，低頻卸載策略反應(yīng)時間慢、無法即時掌握發(fā)電機(jī)組出力狀態(tài)且卸載量沒有彈性等缺點(diǎn)，所以仍無法避免極端事故所造成系統(tǒng)全黑的發(fā)生。故亟需一種能夠快速偵測與控制機(jī)制，使能在發(fā)生系統(tǒng)極端事故時主動快速反應(yīng)，并自動緊急卸除必要的負(fù)載的電力保護(hù)系統(tǒng)及方法，以克服先前技術(shù)低頻電驛卸載的缺點(diǎn)及時間上的限制，以降低系統(tǒng)全黑的機(jī)率。
[0007]由于先前技術(shù)以低頻電驛卸載所造成反應(yīng)時間慢、無法判斷事故特性以及卸載量難以配合跳機(jī)出力狀態(tài)等缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的旨在提供一種電力保護(hù)系統(tǒng)，以期克服現(xiàn)有技術(shù)的難點(diǎn)，而在發(fā)生極端事故時能快速反應(yīng)，在最短時間內(nèi)卸除必要的負(fù)載，進(jìn)而降低因極端事故發(fā)生系統(tǒng)全停的機(jī)率，藉此保護(hù)電力系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種電力保護(hù)系統(tǒng)，包含:復(fù)數(shù)個偵測器，用以分別偵測復(fù)數(shù)個發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及配電饋線的負(fù)載量；復(fù)數(shù)個數(shù)位輸入/輸出模組，用以偵測各該發(fā)電機(jī)、配電饋線、輸電線與變壓器的斷路器的狀態(tài)以及控制該等斷路器；一遠(yuǎn)端監(jiān)控站，包含一通訊模組，用以接收上述發(fā)電量、負(fù)載量與斷路器的狀態(tài)的訊號并透過該通訊模組傳送；以及一決策中心，根據(jù)該遠(yuǎn)端監(jiān)控站所傳送的訊號，經(jīng)由即時運(yùn)算判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器，若該決策中心判斷是需要卸載時，則產(chǎn)生一控制指令并傳送至該遠(yuǎn)端監(jiān)控站，令該些數(shù)位輸出模組跳脫該些配電饋線或變壓器的斷路器。
[0009]該電力保護(hù)系統(tǒng)從偵測、傳送、運(yùn)算到跳脫的運(yùn)作時間系于200毫秒內(nèi)完成。
[0010]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心進(jìn)一步根據(jù)該些訊號運(yùn)算該電力保護(hù)系統(tǒng)的緊急發(fā)電裕度，其中該緊急發(fā)電裕度為運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的總熱機(jī)備轉(zhuǎn)容量減去單一發(fā)電機(jī)的最大備轉(zhuǎn)容量。
[0011 ] 本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心進(jìn)一步根據(jù)一配電饋線卸載順序表，決定各該配電饋線的卸載順序。
[0012]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心進(jìn)一步包含:至少一前端通訊處理器，具有乙太網(wǎng)路(Ethernet)通訊介面，用以即時從該遠(yuǎn)端監(jiān)控站接收該些訊號并判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器，若該決策中心判斷是需要卸載時，則該決策中心產(chǎn)生該控制指令并透過該乙太網(wǎng)路通訊介面?zhèn)魉椭猎撨h(yuǎn)端監(jiān)控站。
[0013]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心進(jìn)一步包含:一防火墻路由器，提供一遠(yuǎn)端使用者登入監(jiān)測及維護(hù)該電力保護(hù)系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明前述電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心包含:一圖控操作工作站，將該遠(yuǎn)端監(jiān)控站所傳送的訊號轉(zhuǎn)換為該電力保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)與警示圖表。
[0015]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該決策中心進(jìn)一步包含:一資料庫伺服器，定時儲存該些訊號，并于狀態(tài)變化時儲存該些訊號作為歷史與橫斷面資料。
[0016]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)一步包含:一線上模擬系統(tǒng)，用以從該資料庫伺服器存取該些訊號及圖表，以作模擬及分析。
[0017]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該通訊模組包含光纖網(wǎng)路及交換器。
[0018]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中各該偵測器系為一電力類比信號擷取設(shè)備，用以擷取各發(fā)電機(jī)及配電饋線的電力類比訊號。
[0019]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該電力類比信號擷取設(shè)備系為一智慧型數(shù)位電表。
[0020]本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)，其中該遠(yuǎn)端監(jiān)控站具有乙太網(wǎng)路(Ethernet)通訊介面，用以即時與該決策中心進(jìn)行通訊。
[0021]本發(fā)明提供一電力保護(hù)系統(tǒng)，使能即時監(jiān)控復(fù)數(shù)個發(fā)電廠及變電站的電力供應(yīng)狀態(tài)，并利用自動卸載邏輯于發(fā)生極端事故時，能在極短時間內(nèi)自動緊急卸除必要的負(fù)載，彌補(bǔ)先前技術(shù)低頻電驛卸載的缺陷及時間上的限制，以降低系統(tǒng)全黑的機(jī)率，藉此提高使用上的穩(wěn)定性及安全性，進(jìn)而增加產(chǎn)業(yè)上實(shí)施利用。
[0022]本發(fā)明用來偵測復(fù)數(shù)個發(fā)電廠及變電站的電力供應(yīng)狀態(tài)并即時提供訊號至一決策中心，使其依據(jù)一運(yùn)作邏輯運(yùn)作，以便能達(dá)到系統(tǒng)出力與負(fù)載的動態(tài)平衡。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明電力保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例
[0024]請參考圖1，顯示本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)一實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)包含一決策中心10，且依發(fā)電廠或變電站所在地理位置的不同，在每一地理位置點(diǎn)皆裝設(shè)有一遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15、復(fù)數(shù)個數(shù)位輸入/輸出模組110、120、130、140、150、復(fù)數(shù)個偵測器 111、121、131、141、151 以及一通訊模組 112、122、132、142、152，其中各個遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15包含各所屬的數(shù)位輸入/輸出模組110、120、130、140、150，該些數(shù)位輸入/輸出模組110、120、130、140、150是用以偵測各個發(fā)電機(jī)、配電饋線、輸電線及變壓器的斷路器的ΟΝ/OFF狀態(tài)；偵測器111、121、131、141、151可為一電力類比信號擷取設(shè)備，例如一智慧型數(shù)位電表，其是擷取各發(fā)電機(jī)及配電饋線的電力類比訊號，以偵測發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及配電饋線的負(fù)載量；通訊模組112、122、132、142、152可包含光纖網(wǎng)路及交換器，用以將上述電力類比訊號以及各個斷路器的ON/OFF狀態(tài)的訊號傳送至所屬的遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15。各遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15可具有乙太網(wǎng)路(Ethernet)通訊介面，以即時與該決策中心10進(jìn)行通訊。
[0025]如第一圖所示，該決策中心10包含2個前端通訊處理器101、102，其具有乙太網(wǎng)路通訊介面，且兩者之間是以一通訊切換器103藕接以進(jìn)行通訊，而各該前端通訊處理器101、102分別藕接一通訊模組1010、1020，以接收從該些遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15所傳送的訊號，其中該些通訊模組1010、1020也可包含光纖網(wǎng)路及交換器，使該決策中心10與該些遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15形成環(huán)狀光纖乙太網(wǎng)路。
[0026]該電力保護(hù)系統(tǒng)可為以該些前端通訊處理器的其中之一為主進(jìn)行運(yùn)算處理，以另一臺前端通訊處理器作為備用，或是兩臺前端通訊處理器皆進(jìn)行運(yùn)算處理，以使用者的設(shè)計而定。
[0027]在此具體實(shí)施例中，各該前端通訊處理器101、102是根據(jù)該些遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15所立即傳送的訊號，以一運(yùn)作邏輯即時運(yùn)算判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器，若判斷是需要卸載時，則產(chǎn)生一控制指令并傳送至該些遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、
13、14、15的至少其中之一，令該些數(shù)位輸出模組110、120、130、140、150跳脫該些配電饋線或變壓器的斷路器，藉此避免發(fā)生事故時系統(tǒng)全黑的情況。再者，本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)從偵測、傳送、運(yùn)算到跳脫的運(yùn)作時間系于200毫秒內(nèi)完成，使能達(dá)到立即保護(hù)目的。
[0028]該電力保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)作邏輯可分為兩種態(tài)樣，分別是發(fā)生非極端事故及發(fā)生極端事故時，非極端事故例如是但不限于在一預(yù)定時間內(nèi)無連續(xù)跳停機(jī)；極端事故例如是但不限于在一預(yù)定時間內(nèi)連續(xù)跳停機(jī)。當(dāng)發(fā)生非極端事故時，也就是當(dāng)該些發(fā)電機(jī)任何一者跳機(jī)時，該電力保護(hù)系統(tǒng)可有兩種運(yùn)作方式，一種是立即卸除相當(dāng)于跳脫發(fā)電量的負(fù)載量，另一種是該決策中心10隨時計算該電力保護(hù)系統(tǒng)的一緊急發(fā)電裕度，并根據(jù)該些發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及配電饋線的負(fù)載量自動運(yùn)算出一卸載門檻值，當(dāng)該決策中心10計算跳脫發(fā)電量大于該卸載門檻值才卸除相當(dāng)于該跳脫發(fā)電量減去該卸載門檻值的負(fù)載量。其中該緊急發(fā)電裕度為運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的總熱機(jī)備轉(zhuǎn)容量減去單一發(fā)電機(jī)的最大備轉(zhuǎn)容量，而該卸載門檻值系由該決策中心10根據(jù)該緊急發(fā)電裕度與單一發(fā)電機(jī)的最大出力容量所計算得出。
[0029]該決策中心10可進(jìn)一步根據(jù)一配電饋線卸載順序表，決定各該配電饋線的卸載順序，例如將有安裝低頻電驛的配電饋線排于前，而無低頻電驛的配電饋線排于后，以因應(yīng)當(dāng)發(fā)生極端事故時，能避免系統(tǒng)全黑。
[0030]上述前端通訊處理器101、102可進(jìn)一步透過一網(wǎng)路交換式集線器104分別藕接一防火墻路由器105、一圖控操作工作站106以及一資料庫伺服器107。該防火墻路由器105系提供一遠(yuǎn)端使用者登入監(jiān)測及維護(hù)該電力保護(hù)系統(tǒng)；該圖控操作工作站106系將該遠(yuǎn)端監(jiān)控站11、12、13、14、15所傳送的訊號轉(zhuǎn)換為該電力保護(hù)系統(tǒng)的各類狀態(tài)與警示圖表；以及該資料庫伺服器107會定時儲存該些訊號及圖表，并于狀態(tài)變化時儲存該些訊號及圖表，以作為歷史與橫斷面資料，以讓使用者查閱不同時間的訊號變化以及狀態(tài)變化時的各個訊號，而且，使用者能利用各類狀態(tài)與警示圖表達(dá)到快速監(jiān)控該電力保護(hù)系統(tǒng)的目的。
[0031]該電力保護(hù)系統(tǒng)還進(jìn)一步包含一線上模擬系統(tǒng)16，其包含一離線分析工作站160及一前端通訊處理器161，該線上模擬系統(tǒng)16是以區(qū)域網(wǎng)路的方式連接該決策中心10，用以從該資料庫伺服器107存取該些訊號及圖表，以作模擬及分析，除了能讓電力公司的人員做為訓(xùn)練之用，還能從模擬及分析的過程中改良該電力保護(hù)系統(tǒng)，以期能確實(shí)降低及避免系統(tǒng)全黑事故的發(fā)生。
[0032]綜上所述，本發(fā)明的電力保護(hù)系統(tǒng)及方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0033]—、克服先前技術(shù)以低頻卸載策略卸載所造成反應(yīng)時間慢、無法即時掌握發(fā)電機(jī)組出力狀態(tài)且卸載量沒有彈性的缺點(diǎn)。
[0034]二、藉由決策中心以出力及負(fù)載的動態(tài)平衡為基礎(chǔ)，提供一運(yùn)作邏輯，使能即時判斷事故的狀態(tài)(例如極端/非極端事故)，并避免非必要的卸載，進(jìn)而挽救系統(tǒng)全黑的發(fā)生。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本申請專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包含復(fù)數(shù)個偵測器，用以分別偵測復(fù)數(shù)個發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及配電饋線的負(fù)載量；復(fù)數(shù)個數(shù)位輸入/輸出模組，用以偵測各該發(fā)電機(jī)、配電饋線、輸電線與變壓器的斷路器的狀態(tài)；一遠(yuǎn)端監(jiān)控站，包含一通訊模組，用以接收上述發(fā)電量、負(fù)載量與斷路器的狀態(tài)的訊號并透過該通訊模組傳送；以及一決策中心，根據(jù)該遠(yuǎn)端監(jiān)控站所傳送的訊號，經(jīng)由即時運(yùn)算判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器，若該決策中心判斷是需要卸載時，則該決策中心產(chǎn)生一控制指令并傳送至該遠(yuǎn)端監(jiān)控站，令該些數(shù)位輸出模組跳脫該些配電饋線或變壓器的斷路器。2.如權(quán)利要求1所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該電力保護(hù)系統(tǒng)從偵測、傳送、運(yùn)算到跳脫的運(yùn)作時間系于200毫秒內(nèi)完成。3.如權(quán)利要求2所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該決策中心進(jìn)一步根據(jù)該些訊號運(yùn)算該電力保護(hù)系統(tǒng)的一緊急發(fā)電裕度，其中該緊急發(fā)電裕度為運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的總熱機(jī)備轉(zhuǎn)容量減去單一發(fā)電機(jī)的最大備轉(zhuǎn)容量。4.如權(quán)利要求3所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:其中該決策中心進(jìn)一步根據(jù)一配電饋線卸載順序表，決定各該配電饋線的卸載順序。5.如權(quán)利要求4所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該決策中心進(jìn)一步包含:至少一前端通訊處理器，具有乙太網(wǎng)路通訊介面，用以即時從該遠(yuǎn)端監(jiān)控站接收該些訊號并判斷是否需要卸載該些配電饋線或跳脫該些變壓器，若該前端通訊處理器判斷是需要卸載，則產(chǎn)生該控制指令并透過該乙太網(wǎng)路通訊介面?zhèn)魉椭猎撨h(yuǎn)端監(jiān)控站。6.如權(quán)利要求5所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該決策中心進(jìn)一步包含:一防火墻路由器，提供一遠(yuǎn)端使用者登入監(jiān)測及維護(hù)該電力保護(hù)系統(tǒng)。7.如權(quán)利要求6所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該決策中心包含:一圖控操作工作站，將該遠(yuǎn)端監(jiān)控站所傳送的訊號轉(zhuǎn)換為該電力保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)與警示圖表。8.如權(quán)利要求7所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:該決策中心進(jìn)一步包含:一資料庫伺服器，定時儲存該些訊號，并于狀態(tài)變化時儲存該些訊號作為歷史與橫斷面資料。9.如權(quán)利要求8所述的電力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:進(jìn)一步包含:一線上模擬系統(tǒng)，用以從該資料庫伺服器存取該些訊號及圖表，以作模擬及分析。
【文檔編號】H02J13/00GK105990905SQ201510068395
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】王興鼎
【申請人】王興鼎