工業技術研究院 能源與資源研究所 中華民國九十年八月二十四日

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1 工業技術研究院 能源與資源研究所 中華民國九十年八月二十四日
校園電力監控系統應用 報告人:方世雄 工業技術研究院 能源與資源研究所 中華民國九十年八月二十四日

2 報告內容 需量控制與電力監控系統 電力監控系統應用實例 自動讀表系統整合 國立交通大學校區電力監控與設施管理整合 系統整合架構及軟體功能
校區電力監控系統建立(光復及博愛校區) 大型冰水主機負載監控(圖資中心與電資大樓) 電力監控系統與網際網路整合 校區各館舍監控站建立(執行自動抄表、空調、照明、消防、安全及用電管理等功能) 綜合效益分析 系統整合架構及軟體功能

3 電費結構 電費 = 基本契約費 + 流動電費 + 超約費用 + 功率調整費 基本電費 = 契約容量 * 213 元 ( 夏月 )
* 159 元 ( 非夏月 ) 流動電費 = 尖峰用電度數*1.89元 + 離峰用電度數*0.77元 超約費用 = ((尖峰需量-1.1契約容量)* 契約容量*2) * 213 元 ( 夏月 ) * 159 元 ( 非夏月 )

4 契約容量控制 尖峰需量 台電以當月最高的需量平均值為尖峰需量,計算超約費用 kw 超約部分 契約容量 Time
15 min Time 台電以當月最高的需量平均值為尖峰需量,計算超約費用 不當的負載分佈,將導致超約費用的大量增加 契約容量控制主要在合理分配負載,避免超約

5 合理契約容量訂定 考量全年度之尖離峰負載型態 並非不超約是最經濟的 最佳契約容量點之計算 適當的契約容量控制可減少超約罰款及電費支出
在基本電費與超約罰款間尋求平衡 本所可代為計算最佳契約容量 適當的契約容量控制可減少超約罰款及電費支出

6 *該校目前契約容量為2050,全年應繳基本電費及超約罰款約675萬元
*經合理需量評估將需量調高至2500,則每年約可節省67萬元

7 契約容量控制系統之構成 電力量測裝置:一般使用電力傳訊器 電力需量控制器:執行負載預測與卸載控制 可控制負載 1.控制策略:
優先順序控制:先卸除者後恢復 輪流順序控制:先卸除者先恢復 混合順序控制:以上兩者之混合 2.預測週期方法: 同步方式:控制器運算週期與台電同步 移動平均:採15分鐘移動平均 可控制負載

8 可控制負載分析 工業生產廠家: 學校,機關,大樓群: 大型冰水機組之卸載可有效抑低尖峰需量 1.耗電量大之主要生產設備,常無法卸載
2.易與生產目標衝突,員工調適不易 3.工廠部份空調,泵浦,備份機組等可納入規劃 4.常需輔以利潤中心等管理制度 學校,機關,大樓群: 1.大型校區普遍面臨用電費用增加及超約罰款之困擾 2.可停之主要負載為:空調,電熱,照明及泵浦等 大型冰水機組之卸載可有效抑低尖峰需量

9 電力監控系統架構 電力傳訊裝置: 電力監控主控制器: 監控主電腦與圖控軟體: 全系統採用標準化的產品:
採集合式電力傳訊器(AB Power Monitor)與主控制系統直接連線,系統簡潔,可靠性佳 電力監控主控制器: 採PLC網路系統,擴充性佳,彈性大(AB PLC 網路) 監控主電腦與圖控軟體: 採標準圖控與資料庫系統,無升級與網路整合困擾,易於擴充與維護 全系統採用標準化的產品: 無系統維護,與後續軟硬體備料之問題

10 電力監控系統功能(一) 自動抄錶及列印功能: 自動讀取受電站內主盤及各分盤用電量
日報列印:列印當日各迴路尖離峰及總用電量,總盤電力品質相關資訊 月報列印:列印當月各迴路尖離峰及總用電量,總盤電力品質相關資訊 電力品質監視: 監視受電站內主盤及各分盤之GCB狀態,若有跳脫或停電即發出警報並記錄於警報檔案中 監視受電站用電品質,包括電壓、電流、需量之最大值、最小值及發生時間,於日報及月報中列印,並儲存在資料庫以供爾後查詢

11 電力監控系統功能(二) 電腦圖控與資料庫整合: 電力需量監控: 圖形顯示,警報及歷史趨勢等標準圖控功能
歷史趨勢分日、週及月趨勢圖,包括三相電壓、平均電壓、三相電流、平均電流、KVA 、KVAR 、KW及15分鐘需量 用電資料及電力品質以資料庫處理,並提供查詢,統計,與報表功能 電力需量監控: 監視及預測受電站之用電需量,並作控制演算與接點輸出,執行耗能設備之負載控制

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15 電力線載波自動讀錶系統架構

16 電力線讀錶通訊模組 EIA-600電力線載波通訊 訊號衰減忍受約55 ~60dB 紅外線轉盤讀取 具WDT,Power Down保護
錶端自動中繼功能 資料儲存,無需電池 體積小,成本低

17 本地資料蒐集器 具EIA-600電力線通訊埠 具1數據通訊埠,1 RS-232埠 具8M Byte Flash ROM資料儲存空間
具32K NV-RAM參數儲存空間,無電池更換問題 具RTC,WDT,Power Down Detect等保護設計 可儲存400具錶每15分鐘之用電資料,可據以執行時間電價,即時電價,需量計算等功能

18 自動讀錶系統軟體 電錶,資料集中器設定管理功能 8埠自動讀錶功能 Time table,費率設定與管理 用電記錄查詢及報表
採用分散式資料庫建置(Oracle),可擴充適用於大量讀錶記錄

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20 校區電力監控相關實績 光復校區電力監控系統 圖資中心與電資大樓冰水機負載監控 建立光復校區南、北兩受電站電力監控系統
受電站電力品質監視及趨勢記錄 各回路自動抄表及用電資料庫建立 需量預測及控制軟體 合理需量評估軟體建立 圖資中心與電資大樓冰水機負載監控 建立圖資中心(600RT*2,Trane)與電資大樓(300RT*2,York) 之冰水機需量監控系統 執行需量控制及電腦監控功能 與現有之電力監控系統整合

21 校區電力監控相關實績 電力監控系統與網際網路整合 電力監控第二階段第一期工程 建立網際網路伺服器 將現有之監控系統與網際網路整合
使用者經由瀏覽器即可查詢即時及歷史用電資料 電力監控第二階段第一期工程 建立博愛校區電力監控系統 各館舍監控站建立與傳訊器安裝配線 自動抄表軟體及用電資料庫擴充 整合電腦圖控、資料庫與網際網路，提供網路即時監視與歷史用電資料查詢 用電管理及決策分析軟體(用電資料庫及電費單分析)

22 校區電力監控相關實績 綜合效益分析 執行大型冰水主機卸載控制，抑低尖峰用電約250KW
經由合理需量評估及雙受電站負載調配，88年超約罰款比87年減少230萬元 88年全年電費比87年減少205萬元 建立各受電站(南區,北區及博愛校區)電力監控系統，提供完整之用電品質資料及趨勢記錄 建立校區各館舍監控站，做為用電與設施管理之基礎 提供完整之用電資料以利能源節約措施之推廣 整合電腦圖控、資料庫與網際網路，提供網路即時監視與歷史用電資料查詢 獲得89年經濟部能源節約表揚傑出獎

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25 系統架構與軟體功能 電力監控與設施管理系統架構 電腦圖控軟體功能 電力線載波自動讀表系統 合理需量評估軟體 大型冰水主機卸載控制
網際網路即時資料監視功能 網際網路歷史用電資料查詢 用電管理與決策分析軟體

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27 決策分析 為滿足客戶或主管需求之程式設計所面臨之問題點(以交大歷年用電為例)：
每年之用電費用及超約罰款 每年各受電站之用電費用及超約罰款(南區,北區及博愛校區) 年度每月之用電費用及超約罰款 年度每月各受電站之用電費用及超約罰款(南區,北區及博愛校區) 歷年四月份各受電站之用電費用及超約罰款比較 、、、 整合用電資料庫及決策分析軟體之強大功能，可輕易解決上述所有問題，並提供管理階層正確分析數據，做為下決策之參考

28 結 論 本系統採用最先進之軟硬體相關技術，具有穩定性高、延伸性佳之特點，可無限制擴充
應用PLC監控網路、電腦網路與電力線載波自動讀表技術， ，整合交大南區、北區、博愛受電站及各館舍監控站，提供完整之用電品質、自動抄表資料及趨勢記錄 執行大型冰水主機卸載控制，降低超約罰款及用電費用 電腦圖控與網際網路整合，提供網路即時監控與歷史用電資料查詢功能 整合資料庫，提供設施管理與決策分析功能 工研院能資所以專業的技術及卓越的品質，提供整合性的軟硬體系統架構，可做為設施管理監控整合(水,電,瓦斯,空調,照明,影像,火警,消防,安全)與決策分析之基礎