电力保护系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电力保护系统，包含：复数个侦测器，用以分别侦测复数个发电机的发电量及配电馈线的负载量；复数个数位输入/输出模组，用以侦测各该发电机、配电馈线、输电线与变压器的断路器的状态以及控制该等断路器；一远端监控站，包含一通讯模组，用以接收上述发电量、负载量与断路器的状态的讯号并透过该通讯模组传送；以及一决策中心，根据该远端监控站所传送的讯号，经由即时运算判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器。
【专利说明】
电力保护系统
技术领域
[0001]本发明系关于一种电力保护系统；特别是关于一种可即时运算并自动卸载的电力保护系统。
【背景技术】
[0002]随着时代的进步，电力已成为生活中不可或缺的能源，其广泛地应用在照明、运输、电器及各式科技产品上，不仅改善了人类的生活，更促进了生活的便利。而电力公司考虑到设备故障、停用或环境变异等偶发事故所造成电力系统反应的问题，故针对偶发事故定义了两种准则:
[0003]—、N-1准则:当输电线路、发电机组或变压器任一设备，于检修或事故停用情况下，输电系统仍可正常运转。
[0004]二、N-2准则:当任二回线(或任两部最大发电机组)检修或事故停用、任一回线及任一部最大发电机组检修停用、任一回线及任一部最大发电组事故停用、任一回线检修停用及任一部最大发电机组事故停用或任一回线事故及任一部最大发电机组检修停用时，输电系统仍可正常运转。
[0005]某些特定地区在独立供电系统及经济运转前提下，电力系统为有限的N-1的备转容量，因此对于电厂运转调度及维护较为困难，因此当发生N-2以上极端事故时很难避免系统全黑，也就是由于突发性事故引发电力系统崩溃导致大停电事件，不仅造成居民恐慌，更使经济蒙受重大损失。因此，电力公司为因应瞬间的电力不平衡所造成的问题，遂针对馈线设置低频电驿，以在发电机出力短缺，系统频率下降时分段分批卸除必要的负载，藉此保护电力系统的稳定。
[0006]然而，低频卸载策略反应时间慢、无法即时掌握发电机组出力状态且卸载量没有弹性等缺点，所以仍无法避免极端事故所造成系统全黑的发生。故亟需一种能够快速侦测与控制机制，使能在发生系统极端事故时主动快速反应，并自动紧急卸除必要的负载的电力保护系统及方法，以克服先前技术低频电驿卸载的缺点及时间上的限制，以降低系统全黑的机率。
[0007]由于先前技术以低频电驿卸载所造成反应时间慢、无法判断事故特性以及卸载量难以配合跳机出力状态等缺点，本发明的目的旨在提供一种电力保护系统，以期克服现有技术的难点，而在发生极端事故时能快速反应，在最短时间内卸除必要的负载，进而降低因极端事故发生系统全停的机率，藉此保护电力系统。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种电力保护系统，包含:复数个侦测器，用以分别侦测复数个发电机的发电量及配电馈线的负载量；复数个数位输入/输出模组，用以侦测各该发电机、配电馈线、输电线与变压器的断路器的状态以及控制该等断路器；一远端监控站，包含一通讯模组，用以接收上述发电量、负载量与断路器的状态的讯号并透过该通讯模组传送；以及一决策中心，根据该远端监控站所传送的讯号，经由即时运算判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器，若该决策中心判断是需要卸载时，则产生一控制指令并传送至该远端监控站，令该些数位输出模组跳脱该些配电馈线或变压器的断路器。
[0009]该电力保护系统从侦测、传送、运算到跳脱的运作时间系于200毫秒内完成。
[0010]本发明的电力保护系统，其中该决策中心进一步根据该些讯号运算该电力保护系统的紧急发电裕度，其中该紧急发电裕度为运转发电机的总热机备转容量减去单一发电机的最大备转容量。
[0011 ] 本发明的电力保护系统，其中该决策中心进一步根据一配电馈线卸载顺序表，决定各该配电馈线的卸载顺序。
[0012]本发明的电力保护系统，其中该决策中心进一步包含:至少一前端通讯处理器，具有乙太网路(Ethernet)通讯介面，用以即时从该远端监控站接收该些讯号并判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器，若该决策中心判断是需要卸载时，则该决策中心产生该控制指令并透过该乙太网路通讯介面传送至该远端监控站。
[0013]本发明的电力保护系统，其中该决策中心进一步包含:一防火墙路由器，提供一远端使用者登入监测及维护该电力保护系统。
[0014]本发明前述电力保护系统，其中该决策中心包含:一图控操作工作站，将该远端监控站所传送的讯号转换为该电力保护系统的状态与警示图表。
[0015]本发明的电力保护系统，其中该决策中心进一步包含:一资料库伺服器，定时储存该些讯号，并于状态变化时储存该些讯号作为历史与横断面资料。
[0016]本发明的电力保护系统，进一步包含:一线上模拟系统，用以从该资料库伺服器存取该些讯号及图表，以作模拟及分析。
[0017]本发明的电力保护系统，其中该通讯模组包含光纤网路及交换器。
[0018]本发明的电力保护系统，其中各该侦测器系为一电力类比信号撷取设备，用以撷取各发电机及配电馈线的电力类比讯号。
[0019]本发明的电力保护系统，其中该电力类比信号撷取设备系为一智慧型数位电表。
[0020]本发明的电力保护系统，其中该远端监控站具有乙太网路(Ethernet)通讯介面，用以即时与该决策中心进行通讯。
[0021]本发明提供一电力保护系统，使能即时监控复数个发电厂及变电站的电力供应状态，并利用自动卸载逻辑于发生极端事故时，能在极短时间内自动紧急卸除必要的负载，弥补先前技术低频电驿卸载的缺陷及时间上的限制，以降低系统全黑的机率，藉此提高使用上的稳定性及安全性，进而增加产业上实施利用。
[0022]本发明用来侦测复数个发电厂及变电站的电力供应状态并即时提供讯号至一决策中心，使其依据一运作逻辑运作，以便能达到系统出力与负载的动态平衡。
【附图说明】
[0023]图1为本发明电力保护系统的结构图。
具体实施例
[0024]请参考图1，显示本发明的电力保护系统一实施例的系统结构图。如图所示，本发明的电力保护系统包含一决策中心10，且依发电厂或变电站所在地理位置的不同，在每一地理位置点皆装设有一远端监控站11、12、13、14、15、复数个数位输入/输出模组110、120、130、140、150、复数个侦测器 111、121、131、141、151 以及一通讯模组 112、122、132、142、152，其中各个远端监控站11、12、13、14、15包含各所属的数位输入/输出模组110、120、130、140、150，该些数位输入/输出模组110、120、130、140、150是用以侦测各个发电机、配电馈线、输电线及变压器的断路器的ΟΝ/OFF状态；侦测器111、121、131、141、151可为一电力类比信号撷取设备，例如一智慧型数位电表，其是撷取各发电机及配电馈线的电力类比讯号，以侦测发电机的发电量及配电馈线的负载量；通讯模组112、122、132、142、152可包含光纤网路及交换器，用以将上述电力类比讯号以及各个断路器的ON/OFF状态的讯号传送至所属的远端监控站11、12、13、14、15。各远端监控站11、12、13、14、15可具有乙太网路(Ethernet)通讯介面，以即时与该决策中心10进行通讯。
[0025]如第一图所示，该决策中心10包含2个前端通讯处理器101、102，其具有乙太网路通讯介面，且两者之间是以一通讯切换器103藕接以进行通讯，而各该前端通讯处理器101、102分别藕接一通讯模组1010、1020，以接收从该些远端监控站11、12、13、14、15所传送的讯号，其中该些通讯模组1010、1020也可包含光纤网路及交换器，使该决策中心10与该些远端监控站11、12、13、14、15形成环状光纤乙太网路。
[0026]该电力保护系统可为以该些前端通讯处理器的其中之一为主进行运算处理，以另一台前端通讯处理器作为备用，或是两台前端通讯处理器皆进行运算处理，以使用者的设计而定。
[0027]在此具体实施例中，各该前端通讯处理器101、102是根据该些远端监控站11、12、13、14、15所立即传送的讯号，以一运作逻辑即时运算判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器，若判断是需要卸载时，则产生一控制指令并传送至该些远端监控站11、12、
13、14、15的至少其中之一，令该些数位输出模组110、120、130、140、150跳脱该些配电馈线或变压器的断路器，藉此避免发生事故时系统全黑的情况。再者，本发明的电力保护系统从侦测、传送、运算到跳脱的运作时间系于200毫秒内完成，使能达到立即保护目的。
[0028]该电力保护系统运作逻辑可分为两种态样，分别是发生非极端事故及发生极端事故时，非极端事故例如是但不限于在一预定时间内无连续跳停机；极端事故例如是但不限于在一预定时间内连续跳停机。当发生非极端事故时，也就是当该些发电机任何一者跳机时，该电力保护系统可有两种运作方式，一种是立即卸除相当于跳脱发电量的负载量，另一种是该决策中心10随时计算该电力保护系统的一紧急发电裕度，并根据该些发电机的发电量及配电馈线的负载量自动运算出一卸载门槛值，当该决策中心10计算跳脱发电量大于该卸载门槛值才卸除相当于该跳脱发电量减去该卸载门槛值的负载量。其中该紧急发电裕度为运转发电机的总热机备转容量减去单一发电机的最大备转容量，而该卸载门槛值系由该决策中心10根据该紧急发电裕度与单一发电机的最大出力容量所计算得出。
[0029]该决策中心10可进一步根据一配电馈线卸载顺序表，决定各该配电馈线的卸载顺序，例如将有安装低频电驿的配电馈线排于前，而无低频电驿的配电馈线排于后，以因应当发生极端事故时，能避免系统全黑。
[0030]上述前端通讯处理器101、102可进一步透过一网路交换式集线器104分别藕接一防火墙路由器105、一图控操作工作站106以及一资料库伺服器107。该防火墙路由器105系提供一远端使用者登入监测及维护该电力保护系统；该图控操作工作站106系将该远端监控站11、12、13、14、15所传送的讯号转换为该电力保护系统的各类状态与警示图表；以及该资料库伺服器107会定时储存该些讯号及图表，并于状态变化时储存该些讯号及图表，以作为历史与横断面资料，以让使用者查阅不同时间的讯号变化以及状态变化时的各个讯号，而且，使用者能利用各类状态与警示图表达到快速监控该电力保护系统的目的。
[0031]该电力保护系统还进一步包含一线上模拟系统16，其包含一离线分析工作站160及一前端通讯处理器161，该线上模拟系统16是以区域网路的方式连接该决策中心10，用以从该资料库伺服器107存取该些讯号及图表，以作模拟及分析，除了能让电力公司的人员做为训练之用，还能从模拟及分析的过程中改良该电力保护系统，以期能确实降低及避免系统全黑事故的发生。
[0032]综上所述，本发明的电力保护系统及方法至少具有下列优点:
[0033]—、克服先前技术以低频卸载策略卸载所造成反应时间慢、无法即时掌握发电机组出力状态且卸载量没有弹性的缺点。
[0034]二、藉由决策中心以出力及负载的动态平衡为基础，提供一运作逻辑，使能即时判断事故的状态(例如极端/非极端事故)，并避免非必要的卸载，进而挽救系统全黑的发生。
[0035]以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本申请专利范围内。
【主权项】
1.一种电力保护系统，其特征在于包含复数个侦测器，用以分别侦测复数个发电机的发电量及配电馈线的负载量；复数个数位输入/输出模组，用以侦测各该发电机、配电馈线、输电线与变压器的断路器的状态；一远端监控站，包含一通讯模组，用以接收上述发电量、负载量与断路器的状态的讯号并透过该通讯模组传送；以及一决策中心，根据该远端监控站所传送的讯号，经由即时运算判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器，若该决策中心判断是需要卸载时，则该决策中心产生一控制指令并传送至该远端监控站，令该些数位输出模组跳脱该些配电馈线或变压器的断路器。2.如权利要求1所述的电力保护系统，其特征在于:该电力保护系统从侦测、传送、运算到跳脱的运作时间系于200毫秒内完成。3.如权利要求2所述的电力保护系统，其特征在于:该决策中心进一步根据该些讯号运算该电力保护系统的一紧急发电裕度，其中该紧急发电裕度为运转发电机的总热机备转容量减去单一发电机的最大备转容量。4.如权利要求3所述的电力保护系统，其特征在于:其中该决策中心进一步根据一配电馈线卸载顺序表，决定各该配电馈线的卸载顺序。5.如权利要求4所述的电力保护系统，其特征在于:该决策中心进一步包含:至少一前端通讯处理器，具有乙太网路通讯介面，用以即时从该远端监控站接收该些讯号并判断是否需要卸载该些配电馈线或跳脱该些变压器，若该前端通讯处理器判断是需要卸载，则产生该控制指令并透过该乙太网路通讯介面传送至该远端监控站。6.如权利要求5所述的电力保护系统，其特征在于:该决策中心进一步包含:一防火墙路由器，提供一远端使用者登入监测及维护该电力保护系统。7.如权利要求6所述的电力保护系统，其特征在于:该决策中心包含:一图控操作工作站，将该远端监控站所传送的讯号转换为该电力保护系统的状态与警示图表。8.如权利要求7所述的电力保护系统，其特征在于:该决策中心进一步包含:一资料库伺服器，定时储存该些讯号，并于状态变化时储存该些讯号作为历史与横断面资料。9.如权利要求8所述的电力保护系统，其特征在于:进一步包含:一线上模拟系统，用以从该资料库伺服器存取该些讯号及图表，以作模拟及分析。
【文档编号】H02J13/00GK105990905SQ201510068395
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】王兴鼎
【申请人】王兴鼎