TW201616148A - 用以偵測公用電業之電力供給是否異常的裝置及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的裝置，該電力供給在正常情況下具有一正常電壓波形，該裝置包括：一第一比較器，比較一參考電壓波形與該電力供給的一即時電壓波形，並產生一第一差值波形；一加權函式產生器，產生一加權函式；一乘法器，將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；一累加器，每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及一第二比較器，比較該累加差值與一預定門檻值，當該累加差值超過該預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
Description
本發明係關於一種偵測公用電業之電力供給的技術，特別是一種用以偵測與微電網併聯的公用電業之電力供給是否異常的裝置及方法。
微電網大多是由再生電源、負載、儲能單元所構成的三相電力系統，其運轉可分為市電(或稱為公用電業)併聯與孤島運轉。當市電供應穩定時，再生電源、負載、儲能單元皆在與市電併聯的微電網中正常運作；而當市電異常時，微電網會脫離市電而進行孤島運轉，此時將由儲能單元及再生電源(或發電機組)提供負載運作的電力來源。
在微電網脫離市電的瞬間，需要由市電併聯之電流控制轉成孤島運轉之電壓控制，而在此模式切換的過程中，市電異常的偵測相當重要，其中的異常判斷必需要求相當的速度及準確性。因此，有必要發展新的市電電力供給是否異常的偵測技術，以適用於微電網在市電併聯與孤島運轉模式切換的需求。
為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的裝置，該電力供給在正常情況下具有一正常電壓波形，該裝置包括：一第一比較器，比較一參考電壓波形與該電力供給的一即時電壓波形，並產生一第一差值波形；一加權函式產生器，產生一加權函式；一乘法器，將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；一累加器，每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，
並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及一第二比較器，比較該累加差值與一預定門檻值，當該累加差值超過該預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的方法，該電力供給在正常情況下具有一正常電壓波形，該方法包括下列步驟：提供一參考電壓波形；測量該電力供給的即時電壓波形；比較該即時電壓波形與該參考電壓波形，並產生一第一差值波形；將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及當該累加差值達到一預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的方法，該電力供給在正常情況下具有一正常電流波形，該方法包括下列步驟：提供一參考電流波形，其振幅、頻率及相位分別相同於該正常電流波形的振幅、頻率及相位；測量該電力供給的即時電流波形；比較該即時電流波形與該參考電流波形，並產生一第一差值波形；將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及當該累加差值達到一預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
在一實施例中，該加權函式，其中t代表時間，代表角頻率，k代表加權常數。
在一實施例中，該加權常數k介於1與100之間。
100‧‧‧偵測裝置
110‧‧‧第一比較器
120‧‧‧加權函式產生器
130‧‧‧乘法器
140‧‧‧累加器
150‧‧‧第二比較器
200‧‧‧偵測方法
S210~S260‧‧‧步驟
300‧‧‧偵測方法
S310~S360‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例之偵測裝置的方塊示意圖。
第2圖為當公用電業供電異常時，該即時電壓波形與該參考
電壓波形的波形示意圖。
第3圖為當公用電業供電異常時，該第一差值波形與該第二差值波形的波形示意圖。
第4圖為本發明實施例之偵測方法的方塊示意圖，用以偵測公用電業之電力供給是否發生異常。
第5圖為本發明實施例之偵測方法的方塊示意圖，用以偵測公用電業之電力供給是否發生異常。
為使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。
在各個實施例的說明中，當一元素被描述是在另一元素之「上方/上」或「下方/下」，係指直接地或間接地在該另一元素之上或之下的情況，其可能包含設置於其間的其他元素；所謂的「直接地」係指其間並未設置其他中介元素。「上方/上」或「下方/下」等的描述係以圖式為基準進行說明，但亦包含其他可能的方向轉變。所謂的「第一」、「第二」、及「第三」係用以描述不同的元素，這些元素並不因為此類謂辭而受到限制。為了說明上的便利和明確，圖式中各元素的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。
第1圖為本發明實施例之偵測裝置100的方塊示意圖，用以偵測公用電業(或稱為市電)之電力供給是否發生異常。由於公用電業在正常情況下，其電力供給具有一正常電壓波形，因此我們會設定一參考電壓波形Vf，使其相同於該正常電壓波形；也就是說，該參考電壓波形Vf被用來模擬公用電業之電力供給的正常電壓波形，且其振幅、頻率及相位會分別等於該正常電壓波形的振幅、頻率及相位。如第1圖所示，該偵測裝置100包含：一第一比較器110、一加權函式產生器120、一乘法器130、一累加器140以
及一第二比較器150。在本實施例中，我們會先藉由適當的電性測量手段，而取得公用電業之電力供給的即時電壓波形Vg。
在公用電業正常供給電力的情況下，該即時電壓波形Vg會相同於該參考電壓波形Vf；然而，當公用電業之電力供給發生異常時，該即時電壓波形Vg將不同於該參考電壓波形Vf。第2圖為當公用電業供電異常時，該即時電壓波形Vg與該參考電壓波形Vf的波形示意圖。如第2圖所示，該即時電壓波形Vg與該參考電壓波形Vf在其零交越點(zero-crossing)附近的差異相對較小，這表示：倘若公用電業供電異常發生於這個區域，則此異常將不容易被偵測出來，因此我們可稱這個區域為「不易偵測區」。另一方面，該即時電壓波形Vg與該參考電壓波形Vf在其峰值(peak)附近的差異相對較大，這表示：倘若公用電業供電異常發生於這個區域，則此異常將比較容易被偵測，因此可稱之為「易偵測區」。但請注意，本發明並不限制於該即時電壓波形Vg與該參考電壓波形Vf必須具有相同的頻率及相位，亦可適用於當二者的頻率或相位不同之情況。
為了防範發生於「不易偵測區」的異常供電遭受到可能的忽略，本實施例提出如第1圖所示的偵測裝置100。以第2圖為例，倘若該即時電壓波形Vg(t)=A 1 sin(ω 1 t)，A1=1.5、ωD_Dd__，A2=1、ω_ (_)__________________)。假設二者具有相同的頻率(60Hz)及相位，則該第一差值波形Vd1(t)=。。此外，該加權函式產生器120用以產生一加權函式g(()/(()/)__
其中，t代表時間，D_Dd____________________________(Vd2=Vd1×g(ω
第4圖為本發明實施例之偵測方法200的方塊示意圖，用以偵測公用電業之電力供給是否發生異常。本偵測方法200係以電力供給的電壓偵測為例，其可包括下列步驟S210~S260。由於公用電業在正常情況下，其電力供給具有一正常電壓波形，因此步驟S210先設定或提供一參考電壓波形，使其相同於該正常電壓波形。步驟S220：對該電力供給的即時電壓波形進行測量，藉以與該參考電壓波形進行比較。步驟S230：對該即時電壓波形(Vg)與該參考電壓波形(Vf)進行比較，並產生一第一差值波形(Vd1=Vg-Vf)。步驟S240：設定一加權函式g(ω()/(()/)__________________
微電網脫離市電的操作。在本實施例中，該加權函式
其中，t代表時間，ω代表角頻率，k代表加權常數，且k可介於1與100之間。
第5圖為本發明實施例之偵測方法300的方塊示意圖，用以偵測公用電業之電力供給是否發生異常。本偵測方法300係以電力供給的電流偵測為例，其可包括下列步驟S310~S360。由於公用電業在正常情況下，其電力供給具有一正常電流波形，因此步驟S310先設定或提供一參考電流波形，其振幅、頻率及相位分別相同於該正常電流波形的振幅、頻率及相位。步驟S320：對該電力供給的即時電流波形進行測量，藉以與該參考電流波形進行比較。步驟S230：對該即時電流波形(Ig)與該參考電流波形(If)進行比較，並產生一第一差值波形(Id1=Ig-If)。步驟S340：設定一加權函式
g(ω()/(()/)__________________)與該參考電流波形(If)之差值。步驟S350：每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形(Id2)的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值。步驟S360：當該累加差值達到一預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。倘若本發明係於微電網併聯市電的應用，則此時系統可啟動將微電網脫離市電的操作。在本實施例中，該加權函式
其中，t代表時間，ω代表角頻率，k代表加權常數，且k可介於1與100之間。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
100‧‧‧偵測裝置
110‧‧‧第一比較器
120‧‧‧加權函式產生器
130‧‧‧乘法器
140‧‧‧累加器
150‧‧‧第二比較器
Claims (10)
- 一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的裝置，該電力供給在正常情況下具有一正常電壓波形，該裝置包括：一第一比較器，比較一參考電壓波形與該電力供給的一即時電壓波形，並產生一第一差值波形；一加權函式產生器，產生一加權函式；一乘法器，將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；一累加器，每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及一第二比較器，比較該累加差值與一預定門檻值，當該累加差值超過該預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該加權函式，其中t代表時間，ω代表角頻率，k代表加權常數。
- 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該加權常數k介於1與100之間。
- 一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的方法，該電力供給在正常情況下具有一正常電壓波形，該方法包括下列步驟：提供一參考電壓波形；測量該電力供給的即時電壓波形；比較該即時電壓波形與該參考電壓波形，並產生一第一差值波形；將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及當該累加差值達到一預定門檻值，則認定該公用電業之電力供 給發生異常。
- 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該參考電壓波形的振幅、頻率及相位分別相同於該正常電壓波形的振幅、頻率及相位。
- 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該加權函式，其中t代表時間，ω代表角頻率，k代表加權常數。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該加權常數k介於1與100之間。
- 一種用以偵測公用電業之電力供給是否異常的方法，該電力供給在正常情況下具有一正常電流波形，該方法包括下列步驟：提供一參考電流波形，其振幅、頻率及相位分別相同於該正常電流波形的振幅、頻率及相位；測量該電力供給的即時電流波形；比較該即時電流波形與該參考電流波形，並產生一第一差值波形；將該第一差值波形乘上一加權函式，而得到一第二差值波形；每隔一預定時間間隔取得該第二差值波形的振幅絕對值，並將該等振幅絕對值累加，而得到一累加差值；以及當該累加差值達到一預定門檻值，則認定該公用電業之電力供給發生異常。
- 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該加權函式，其中t代表時間，ω代表角頻率，k代表加權常數。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該加權常數k介於1與100之間。
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