由于地球暖化的冲击与世界油电价格飙升的现况，各国无不大力推动节能减碳的措施，而有效节约能源使用是众多课题中必要的一环。将资讯科技技术与传统电力配送系统结合的「智慧电网」将可成为节能的最新解决方案。 「智慧电网」是指将供电端到用电端的所有设备，透过感测器连接，形成绵密完整的用电网路，并对其中资讯加以整合分析，以达到电力资源的最佳配置，借此降低成本、提升可靠性、有效降低尖峰负载、节约用电量、提高用电效率与减少二氧化碳排放，为目前促进节能减碳较为有效的具体措施。

2009年10月欧巴马宣布提拨34亿美元的预算在美国49州建构「智慧电网」，并协助1800万个家庭装设「智能电表」。此外包括大陆、日本、义大利、加拿大、澳洲等国也正积极推动智慧电网的试行计画。经济部能源局规划研拟的「智慧型电表基础建设推动方案」已于2010年6月23日获行政院核定，正式启动我国智慧型电表基础建设（简称AMI）布建计画。同时AMI计画亦已纳入「绿色能源产业旭升方案」中能源资通讯产业项目，将以建立自主AMI系统技术为目标。能源局评估：藉由推动AMI，可降低尖峰负载65.2万瓩，节约电力97.5亿度，同时减少二氧化碳排放439万吨，对于国家、电业、民众与产业界均有显著的效益。

「智慧电网」支援电业与用户端电力负载管理，可降低用电量及提升用户端能源效率，系建构未来智慧电网主要基础建设国内建构「智慧电网」以后，电价将不再只是单一费率，而会随着白天、傍晚与凌晨时段的不同有所差异。电力公司将根据用电量、用电时段、功率因素等而订出不同价格，用户也可以针对不同价格，从事不同的电力消耗活动。例如用户不仅可自行上网查看家里的用电状况，并依据「时间电价」，选择在最便宜的费率时段使用各项电器用品，对于鼓励用户主动节约用电有正面助益，甚至在远端就可以对家电进行监控，像是回家前预先降低空调温度等。如果发电机或电厂发生断电情况，智慧电网也可以自动侦测最关键的损坏区域，进行简易故障排除；在维修人员修复前，可自动寻找替代供电路线，确保用户用电不受影响，把断电的伤害降至最低（自我疗愈功能）。

ICP DAS致力于「智慧电网」节约能源的解决方案，已开发一系列的多功能通讯介面的电表，除了具备宽阔的电力量测范围与安装方便外，也具备一般标准的Modbus RTU通讯介面及更​​安全、稳定的CAN bus介面，可直接与图控软体或自行开发的应用程式轻易整合，加上可主动传输的CAN bus通讯的特色，已可建构一完整的电力监控系统。加上具备简易安装且精度极高的比流器，更完善了使用者的多元化应用。使用ICP DAS的「智能电表」可以完全掌握用户的用电情形，而家庭用户也可以透过自家电表，为自家用电进行合宜规画。本文将提供2个「ICP DAS智能电表」应用案例实现「智慧电网」。

泓格科技目前提供PM-213x系列智能电表应用于一般单、三相系统之电力量测，具备宽阔的量测范围，可适用于一般低压单、三相系统，使用弹性大，十分利于现代电力量测与监控需要。主要特点有：

1. 体积小、安装简易、成本低廉。
2. 单相、三相功能性电表，可长时间监测基本电力参数。
3. 具备RS-485与CANBus通讯介面，支援Modbus/RTU、CAN标准通讯协定，未来另支援CANopen、DeviceNet、DNP3.0、Ethernet/IP等介面。
4. 采用外接开口式比流器（CT），装置方便，利于不停电作业。
5. 真实均方根（True RMS）电压及电流读数
6. 精度良好，低电流（5A）以下仍具有优于1%（IEC62053-21）的精良表现，亦可应用于中、高压系统之二次侧量测。
7. 量测范围广CTΦ10（60A），配置不同的比流器可弹性扩大量测范围CTΦ16mm（100A）、CTΦ24mm（200A）。
8. 具备Wh pulse输出接点，可连接校验机台。
9. 可供中小型卖场、建筑之各楼层与工厂中负载机具等之电力量测使用。

型号	PM-2134	PM-2133
CT数量	3	4
输入电压	10 - 300 V	10 - 500 V
输入电流	CTΦ10( 60 A)，最大CTΦ16( 100 A)、Φ24 ( 200 A)
辅助电流	DC +10 ~ +30 V
频率	60/50 Hz
启动电流	<0.025 A
接线方式	单相四回路	可自动判断或手动设定1Φ2W-1CT、1Φ3W-2CT、 3Φ3W-2CT、3Φ3W-3CT、3Φ4W
量测值	V1, V1, V2, V2 I 1, I 2, I 3, I 4 kW1, kW2, kW3, kW4 kVA1, kVA2, kVA3, kVA4 kvar1, kvar2, kvar3, kvar4 PF1, PF2, PF3, PF4 kWh1, kWh2, kWh3, kWh4 kVAh1, kVAh2, kVAh3, kVAh4 kvarh1, kvarh2, kvarh3, kvarh4	VA, VB, VC, Vave I A, I B,I C, I ave kWA, kWB, kWC, kWtot kVAA, kVAB, kVAC, kVAtot kvarA, kvarB, kvarC, kvartot PFA, PFB, PFC, PFtot kWhA , kWhB, kWhC, kWhtot kVAhA , kVAhB, kVAhC, kVAhtot kvarhA , kvarhB, kvarhC, kvarhtot
通讯	通讯协定：Modbus-RTU RS485 ， half duplex isolated Baud Rate：9600，19200(出厂预设)，38400 通讯协定：CAN bus Baud Rate：125 k(出厂预设)，250 k，500 k，1000 k
kWh精度	PF=1, <1%
尺寸	78(L) x 35(W) x 99(H) mm
操作温度	-10 °C ~ 70 °C
安装方式	轨道式
接线端子	符合IP25

▲智能电表详细规格

Modbus RTU 精巧型電力表系列
PM-2133-100C	三相/CT:3pcs,Φ10mm（0-60A）
PM-2133-160C	三相/CT:3pcs,Φ16mm（0-100A）
PM-2133-240C	三相/CT:3pcs,Φ24mm（0-200A）
PM-2134-100C	单相四回路/ CT:4pcs,Φ10mm（0-60A）
CAN Bus 精巧型電力表系列
PM-2133-100C-CAN	三相/CT:3pcs,Φ10mm（0-60A）/CAN bus , Modbus RTU
PM-2133-160C-CAN	三相/CT:3pcs,Φ16mm（0-100A）/CAN bus , Modbus RTU
PM-2133-240C-CAN	三相/CT:3pcs,Φ24mm（0-200A）/CAN bus , Modbus RTU
PM-2134-100C-CAN	单相四回路/ CT:4pcs,Φ10mm（0-60A）/CAN bus , Modbus RTU

▲智能电表系列

在生产制造工厂中是动力、照明等不可缺少的主要能源，但如何降低生产成本、增加企业生产效益，已经是公司获利的主要关键。电费高涨造成生产成本剧增，已是当今产业面临的主要议题。近年来由于电力需求急遽成长，能源及工业部门电力消费占总用电量之57.72%，但超过98%能源仰赖进口，台湾地区自产能源短缺是国内产业即需共同解决的课题，于是节省能源便成为企业提高竞争力及获利的重要环节。本案例将以某大型电子厂电力监控与节能管理系统设置为主，以泓格CAN bus电表-PM-213x-CAN系列+XPAC+Smart4监控软体的整合，并利用能源管理系统搭配自动控制，应用电脑化、网路化、自动化等技术结合的监控系统，达到完整资料收集及节能之目的。

此系统采泓格电表（PM-213x-CAN）来量测SMT的耗电压等电气资料，并以CAN bus通讯介面做电表与XPAC间的资料传输架构，再透过XPAC（可程式自动化控制器）与I-8120W（CAN bus Interface Slot）作为系统通讯及资料整合为核心。 XPAC-8000可在一般PC上轻松快速编写应用程序，可利用Smart 4 Studio程式编辑环境快速架构出一台高效能的Smart 4 CE Runtime智慧型CAN主站。利用Smart 4 Server建构厂内网路中控系统，与XPAC-8000 Ethernet接口进行远端监控并利用网际网路交换资料，让使用者透过可做远端操作且提供网路即时画面监视，历史用电及用电报表资料查询功能，而由于以PM-213x-CAN建构的系统，具备主动回传机制，可大幅提高系统的效能与降低主机的负载。在此架构下保持了往后扩充的弹性，更结合泓格的Smart4系统来建立完整的电力监视管理系统。

▲工厂电力监视管理系统架构图

系统功能特色

• 自动抄表与报表系统：自动记录SMT设备之用电度数等数据，且此记录量测数据可存于监控电脑（XPAC-8000）一年以上的资料量。并以每日、每周、每月、每季且分时间班别做统计，做自动报表的产生。
• 选用CAN bus传输资料，不仅采用主动传输机制也提供用户高安全等级及有效率的即时控制，更具备了侦错和优先权判别的机制，如此网路讯息传输将更可靠而有效率，也可降低主机的负载。
• 电力品质监视：监测回路之三相电压、平均电压、三相电流、平均电流、功率因数、有效电力、无效电力等资料。
• 状态监视：监视回路设备之状态，记录其跳脱时间，并作成历史警报记录。
• 用电监视及记录：监视并记录各设备电盘之用电量，并依尖、离峰及总量分别累计。
• 电脑监控：以Smart 4 CE Runtime开发电力监控与管理系统，对上述所有监控点进行电脑监控，至少需包括即时及历史资料库、资料收集、排程控制及连线画面设计功能，执行电力监视、用电管理、资料收集、趋势纪录、警报管理、报表等功能。
  远端监控及网际网路整合：经由Smart 4 Server提供之网路连线及资料库整合功能，提供网路即时画面监视，历史用电及用电报表资料查询功能。

主要设备说明

1. 本系统采用最先进之软硬体相关技术进行规划设计（XPAC-8000可程式化控制器与Smart 4 Server与Smart 4 CE Runtime图控套装软体自行开发人机介面），并预留尔后系统功能扩充需求，此架构具有稳定性高、延伸性佳之特点，未来系统扩充高。
2. 应用内建Ethernet界面之XPAC-8000可程式化控制器做系统监控网路整合及各负载设备用电监控站，具有极高速通讯品质，提供完整之用电资料、自动抄表、趋势记录及负载监控等功能。
3. Smart 4 Server图控软体可整合电力资料库，提供即时与历史资料查询、列印及远端监控功能。
4. 掌握各回路用电之即时与历史状况及负载分布，以供有效用电行政管理，作为尔后产能运转分析的依据。
5. 用电资料库与​​报表可编写设计储存成日报、月报及季报、年度报表等资料，也可选择班别及时间做报表查询，且可直接列印或转为EXCEL格式之档案，以利尔后查询及统计分析。
6. 提供一个通用的监控模组界面，除了可作为电力监控外，未来更可将水、电、瓦斯、空调、照明、影像、火警、消防、安全等项目纳入，作为厂务设施管理系统。

国内目前各学校院所的教室与宿舍均装设冷气，但由于学生使用习惯欠佳，常常未关闭电源或在不必要的时候开启，这些都是造成冷气使用时间过长、减少冷气的寿命、增加电费支出​​与能源浪费的最大主因。目前泓格科技整合PM-213x智能电表、Touch PAD 可程式图形触控的控制器与RFID读卡系统，提供刷卡扣费之功能，让使用者自行储值，以改善使用者不必要的浪费。系统也将透过SCADA软体（InduSoft），让管理人员可以管理设定每一电表的当日使用度数，超过时自动断电，而当全校电力需量超约时，也可作轮流卸载功能，记录每台冷气每日、每月之用电度数，让学生养成使用冷气的良好习惯，就可以有效降低电费支出与节能的目的。

▲校园电力管理与计费系统架构图

系统功能特色

• PM-213x 为一轻薄短小之三相(单相)功能性电表，具备基本电力参数量测、监测及通讯功能。
• 精度良好，Wh精度可达1%（pf = 1）。
• 尖峰与离峰时段的收费调整。
• 有效节约电能约15% ~ 20%。
• 卡片余额不足自动关闭电源。
• 具开放性、扩充性与互通性。
• 依使用者设定之用电契约容量自动卸载设备之功能。
• 透过管理系统显示各区用电状态，用以日后检讨用电需量与改善措施。
• 透过可程式化触控控制器（TPD-283W）的功能，可随时扩充教室内的控制系统。

主要设备说明

1. 可程式化触控控制器（TPD-283W）：是微型触控人机介面（HMI）的装置，配备有高解析彩色TFT的触控萤幕，而且它的大小刚好可以嵌入一般墙上的电气插座。可使用阶梯图设计家（Ladder Designer）开发触控介面程式，该程式语言为阶梯图逻辑与C语言的整合式开发环境。而此专案中，不仅用于连结读卡机、I/O模组、智能电表的控制外，更透过Ethernet将系统资讯传到中央图控系统。同时也适用于空调温度及电灯开关的控制。
2. 智能型量测电表（PM-2134）：具备宽阔的量测范围，可适用于一般低压单、三相系统，外接开口式CT、可长时间量测监测与监控、标准通讯界面
3. 数位输出模组（M-7060）具备标准Modbus RTU通讯界面的4组Relay输出的DO模组，用于控制各项设备，如冷气空调、电灯、电脑及投影机等设备的开关。
4. 图形监控与计费控系统（InduSoft）：具备电力及消费报表管理系统、警报显示系统、即时电力显示、读卡机纪录及设定系统，并具备远端Web监控功能，让管理者可透过网路随时监控系统状态。
5. RFID读卡机：用于读取储值卡内电力消费额度
6. RFID Card：用于储值可用电力余额。

未来国内推行电能管理措施势在必行。经由管理的方式再藉由电力量测的自动化资料搜集，可达成各厂房各生产线的用电纪录，以合理反应其用电成本，从而提高其自发性节电的动机。另外完整的用电记录，经由资料库系统管理后，可开发各种纵向、横向的分析与比较软体工具，以作为用电管理与决策之依据。据政府经济部能源委员会统计显示，落实电力节能改善，平均约有15%～ 20%之节能潜力，不但可有效率的使用电力能源，更可减少电力能源费用支出。

对于电力用户而言，如何获得高品质及廉价的电能是最主要的诉求。由于不良的电力品质常会导致设备寿命减短，增加额外花费，严重者甚至造成设备用电中断、危及人员安全；且不当的用电可能造成用电量增加，提高电费支出。为了提升供电品质，避免不必要的浪费资源，电力系统朝向监控管理自动化是个必然的趋势。

ICP DAS可完整提供「智慧电网」解决方案。 PM-213x智能电表其轻薄短小、建构及安装容易、应用性广、支援性高、价格低廉但功能齐全，提供能满足大众与企业不同需求的解决方案。不仅可节省能源、实现产业与家庭自动化、增加了用电资讯的即时性，整合所有用电资讯至中央资讯系统，进而妥善分配电力。为有效达成降低能源相关费用之目的，就必须建置一套具开放性、扩充性、互通性再加上电力、空调、照明系统的整合性节能系统，选用ICP DAS智能电表将有效减少国内能源消耗与降低二氧化碳排放，完善国内电力供输。