由於地球暖化的衝擊與世界油電價格飆升的現況，各國無不大力推動節能減碳的措施，而有效節約能源使用是眾多課題中必要的一環。將資訊科技技術與傳統電力配送系統結合的「智慧電網」將可成為節能的最新解決方案。「智慧電網」是指將供電端到用電端的所有設備，透過感測器連接，形成綿密完整的用電網路，並對其中資訊加以整合分析，以達到電力資源的最佳配置，藉此降低成本、提升可靠性、有效降低尖峰負載、節約用電量、提高用電效率與減少二氧化碳排放，為目前促進節能減碳較為有效的具體措施。

2009年10月歐巴馬宣佈提撥34億美元的預算在美國49州建構「智慧電網」，並協助1800萬個家庭裝設「智能電表」。此外包括大陸、日本、義大利、加拿大、澳洲等國也正積極推動智慧電網的試行計畫。經濟部能源局規劃研擬的「智慧型電表基礎建設推動方案」已於2010年6月23日獲行政院核定，正式啟動我國智慧型電表基礎建設（簡稱AMI）佈建計畫。同時AMI計畫亦已納入「綠色能源產業旭升方案」中能源資通訊產業項目，將以建立自主AMI系統技術為目標。能源局評估：藉由推動AMI，可降低尖峰負載65.2萬瓩，節約電力97.5億度，同時減少二氧化碳排放439萬噸，對於國家、電業、民眾與產業界均有顯著的效益。

「智慧電網」支援電業與用戶端電力負載管理，可降低用電量及提升用戶端能源效率，係建構未來智慧電網主要基礎建設國內建構「智慧電網」以後，電價將不再只是單一費率，而會隨著白天、傍晚與凌晨時段的不同有所差異。電力公司將根據用電量、用電時段、功率因素等而訂出不同價格，用戶也可以針對不同價格，從事不同的電力消耗活動。例如用戶不僅可自行上網查看家裡的用電狀況，並依據「時間電價」，選擇在最便宜的費率時段使用各項電器用品，對於鼓勵用戶主動節約用電有正面助益，甚至在遠端就可以對家電進行監控，像是回家前預先降低空調溫度等。如果發電機或電廠發生斷電情況，智慧電網也可以自動偵測最關鍵的損壞區域，進行簡易故障排除；在維修人員修復前，可自動尋找替代供電路線，確保用戶用電不受影響，把斷電的傷害降至最低（自我療癒功能）。

ICP DAS致力於「智慧電網」節約能源的解決方案，已開發一系列的多功能通訊介面的電表，除了具備寬闊的電力量測範圍與安裝方便外，也具備一般標準的Modbus RTU通訊介面及更安全、穩定的CAN bus介面，可直接與圖控軟體或自行開發的應用程式輕易整合，加上可主動傳輸的CAN bus通訊的特色，已可建構一完整的電力監控系統。加上具備簡易安裝且精度極高的比流器，更完善了使用者的多元化應用。使用ICP DAS的「智能電表」可以完全掌握用戶的用電情形，而家庭用戶也可以透過自家電表，為自家用電進行合宜規畫。本文將提供2個「ICP DAS智能電表」應用案例實現「智慧電網」。

泓格科技目前提供PM-213x系列智能電表應用於一般單、三相系統之電力量測，具備寬闊的量測範圍，可適用於一般低壓單、三相系統，使用彈性大，十分利於現代電力量測與監控需要。主要特點有：

1. 體積小、安裝簡易、成本低廉。
2. 單相、三相功能性電表，可長時間監測基本電力參數。
3. 具備RS-485與CANBus通訊介面，支援Modbus/RTU、CAN標準通訊協定，未來另支援CANopen、DeviceNet、DNP3.0、Ethernet/IP等介面。
4. 採用外接開口式比流器（CT），裝置方便，利於不停電作業。
5. 真實均方根（True RMS）電壓及電流讀數
6. 精度良好，低電流（5A）以下仍具有優於1%（IEC62053-21）的精良表現，亦可應用於中、高壓系統之二次側量測。
7. 量測範圍廣CTΦ10（60A），配置不同的比流器可彈性擴大量測範圍CTΦ16mm（100A）、CTΦ24mm（200A）。
8. 具備Wh pulse輸出接點，可連接校驗機台。
9. 可供中小型賣場、建築之各樓層與工廠中負載機具等之電力量測使用。

型號	PM-2134	PM-2133
CT數量	3	4
輸入電壓	10 - 300 V	10 - 500 V
輸入電流	CTΦ10( 60 A)，最大CTΦ16( 100 A)、Φ24 ( 200 A)
輔助電流	DC +10 ~ +30 V
頻率	60/50 Hz
啟動電流	<0.025 A
接線方式	單相四迴路	可自動判斷或手動設定1Φ2W-1CT、1Φ3W-2CT、 3Φ3W-2CT、3Φ3W-3CT、3Φ4W
量測值	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
通訊	通訊協定：Modbus-RTU RS485 ， half duplex isolated Baud Rate：9600，19200(出廠預設)，38400 通訊協定：CAN bus Baud Rate：125 k(出廠預設)，250 k，500 k，1000 k
kWh精度	PF=1, <1%
尺寸	78(L) x 35(W) x 99(H) mm
操作溫度	-10 °C ~ 70 °C
安裝方式	軌道式
接線端子	符合IP25

▲智能電表詳細規格

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	單相四迴路/ 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	單相四迴路/ CT:4pcs,Φ10mm（0-60A）/CAN bus , Modbus RTU

▲智能電表系列

在生產製造工廠中是動力、照明等不可缺少的主要能源，但如何降低生產成本、增加企業生產效益，已經是公司獲利的主要關鍵。電費高漲造成生產成本劇增，已是當今產業面臨的主要議題。近年來由於電力需求急遽成長，能源及工業部門電力消費占總用電量之57.72%，但超過98%能源仰賴進口，台灣地區自產能源短缺是國內產業即需共同解決的課題，於是節省能源便成為企業提高競爭力及獲利的重要環節。本案例將以某大型電子廠電力監控與節能管理系統設置為主，以泓格CAN bus電表-PM-213x-CAN系列+XPAC+Smart4監控軟體的整合，並利用能源管理系統搭配自動控制，應用電腦化、網路化、自動化等技術結合的監控系統，達到完整資料收集及節能之目的。

此系統採泓格電錶（PM-213x-CAN）來量測SMT的耗電壓等電氣資料，並以CAN bus通訊介面做電表與XPAC間的資料傳輸架構，再透過XPAC（可程式自動化控制器）與I-8120W（CAN bus Interface Slot）作為系統通訊及資料整合為核心。XPAC-8000可在一般PC上輕鬆快速編寫應用程序，可利用Smart 4 Studio程式編輯環境快速架構出一台高效能的Smart 4 CE Runtime智慧型CAN主站。利用Smart 4 Server建構廠內網路中控系統，與XPAC-8000 Ethernet接口進行遠端監控並利用網際網路交換資料，讓使用者透過可做遠端操作且提供網路即時畫面監視，歷史用電及用電報表資料查詢功能，而由於以PM-213x-CAN建構的系統，具備主動回傳機制，可大幅提高系統的效能與降低主機的負載。在此架構下保持了往後擴充的彈性，更結合泓格的Smart4系統來建立完整的電力監視管理系統。

▲工廠電力監視管理系統架構圖

系統功能特色

• 自動抄錶與報表系統：自動記錄SMT設備之用電度數等數據，且此記錄量測數據可存於監控電腦（XPAC-8000）一年以上的資料量。並以每日、每週、每月、每季且分時間班別做統計，做自動報表的產生。
• 選用CAN bus傳輸資料，不僅採用主動傳輸機制也提供用戶高安全等級及有效率的即時控制，更具備了偵錯和優先權判別的機制，如此網路訊息傳輸將更可靠而有效率，也可降低主機的負載。
• 電力品質監視：監測迴路之三相電壓、平均電壓、三相電流、平均電流、功率因數、有效電力、無效電力等資料。
• 狀態監視：監視迴路設備之狀態，記錄其跳脫時間，並作成歷史警報記錄。
• 用電監視及記錄：監視並記錄各設備電盤之用電量，並依尖、離峰及總量分別累計。
• 電腦監控：以Smart 4 CE Runtime開發電力監控與管理系統，對上述所有監控點進行電腦監控，至少需包括 即時及歷史資料庫、資料收集、排程控制及連線畫面設計功能，執行電力監視、用電管理、資料收集、趨勢紀錄、警報管理、報表等功能。
  遠端監控及網際網路整合：經由Smart 4 Server提供之網路連線及資料庫整合功能，提供網路即時畫面監視，歷史用電及用電報表資料查詢功能。

主要設備說明

1. 本系統採用最先進之軟硬體相關技術進行規劃設計（XPAC-8000可程式化控制器與Smart 4 Server與Smart 4 CE Runtime圖控套裝軟體自行開發人機介面），並預留爾後系統功能擴充需求，此架構具有穩定性高、延伸性佳之特點，未來系統擴充高。
2. 應用內建Ethernet界面之XPAC-8000可程式化控制器做系統監控網路整合及各負載設備用電監控站，具有極高速通訊品質，提供完整之用電資料、自動抄表、趨勢記錄及負載監控等功能。
3. Smart 4 Server圖控軟體可整合電力資料庫，提供即時與歷史資料查詢、列印及遠端監控功能。
4. 掌握各迴路用電之即時與歷史狀況及負載分布，以供有效用電行政管理，作為爾後產能運轉分析的依據。
5. 用電資料庫與報表可編寫設計儲存成日報、月報及季報、年度報表等資料，也可選擇班別及時間做報表查詢，且可直接列印或轉為EXCEL格式之檔案，以利爾後查詢及統計分析。
6. 提供一個通用的監控模組界面，除了可作為電力監控外，未來更可將水、電、瓦斯、空調、照明、影像、火警、消防、安全等項目納入，作為廠務設施管理系統。

國內目前各學校院所的教室與宿舍均裝設冷氣，但由於學生使用習慣欠佳，常常未關閉電源或在不必要的時候開啟，這些都是造成冷氣使用時間過長、減少冷氣的壽命、增加電費支出與能源浪費的最大主因。目前泓格科技整合PM-213x智能電錶、Touch PAD 可程式圖形觸控的控制器與RFID讀卡系統，提供刷卡扣費之功能，讓使用者自行儲值，以改善使用者不必要的浪費。系統也將透過SCADA軟體（InduSoft），讓管理人員可以管理設定每一電表的當日使用度數，超過時自動斷電，而當全校電力需量超約時，也可作輪流卸載功能，記錄每台冷氣每日、每月之用電度數，讓學生養成使用冷氣的良好習慣，就可以有效降低電費支出與節能的目的。

▲校園電力管理與計費系統架構圖

系統功能特色

• PM-213x 為一輕薄短小之三相(單相)功能性電表，具備基本電力參數量測、監測及通訊功能。
• 精度良好，Wh精度可達1%（pf = 1）。
• 尖峰與離峰時段的收費調整。
• 有效節約電能約15% ~ 20%。
• 卡片餘額不足自動關閉電源。
• 具開放性、擴充性與互通性。
• 依使用者設定之用電契約容量自動卸載設備之功能。
• 透過管理系統顯示各區用電狀態，用以日後檢討用電需量與改善措施。
• 透過可程式化觸控控制器（TPD-283W）的功能，可隨時擴充教室內的控制系統。

主要設備說明

1. 可程式化觸控控制器（TPD-283W）：是微型觸控人機介面（HMI）的裝置，配備有高解析彩色TFT的觸控螢幕，而且它的大小剛好可以嵌入一般牆上的電氣插座。可使用階梯圖設計家（Ladder Designer）開發觸控介面程式，該程式語言為階梯圖邏輯與C語言的整合式開發環境。而此專案中，不僅用於連結讀卡機、I/O模組、智能電錶的控制外，更透過Ethernet將系統資訊傳到中央圖控系統。同時也適用於空調溫度及電燈開關的控制。
2. 智能型量測電錶（PM-2134）：具備寬闊的量測範圍，可適用於一般低壓單、三相系統，外接開口式CT、可長時間量測監測與監控、標準通訊界面。
3. 數位輸出模組（M-7060）具備標準Modbus RTU通訊界面的4組Relay輸出的DO模組，用於控制各項設備，如冷氣空調、電燈、電腦及投影機等設備的開關。
4. 圖形監控與計費控系統（InduSoft）：具備電力及消費報表管理系統、警報顯示系統、即時電力顯示、讀卡機紀錄及設定系統，並具備遠端Web監控功能，讓管理者可透過網路隨時監控系統狀態。
5. RFID讀卡機：用於讀取儲值卡內電力消費額度
6. RFID Card：用於儲值可用電力餘額。

未來國內推行電能管理措施勢在必行。經由管理的方式再藉由電力量測的自動化資料蒐集，可達成各廠房各生產線的用電紀錄，以合理反應其用電成本，從而提高其自發性節電的動機。另外完整的用電記錄，經由資料庫系統管理後，可開發各種縱向、橫向的分析與比較軟體工具，以作為用電管理與決策之依據。據政府經濟部能源委員會統計顯示，落實電力節能改善，平均約有15%∼ 20%之節能潛力，不但可有效率的使用電力能源，更可減少電力能源費用支出。

對於電力用戶而言，如何獲得高品質及廉價的電能是最主要的訴求。由於不良的電力品質常會導致設備壽命減短，增加額外花費，嚴重者甚至造成設備用電中斷、危及人員安全；且不當的用電可能造成用電量增加，提高電費支出。為了提昇供電品質，避免不必要的浪費資源，電力系統朝向監控管理自動化是個必然的趨勢。

ICP DAS可完整提供「智慧電網」解決方案。PM-213x智能電表其輕薄短小、建構及安裝容易、應用性廣、支援性高、價格低廉但功能齊全，提供能滿足大眾與企業不同需求的解決方案。不僅可節省能源、實現產業與家庭自動化、增加了用電資訊的即時性，整合所有用電資訊至中央資訊系統，進而妥善分配電力。為有效達成降低能源相關費用之目的，就必須建置一套具開放性、擴充性、互通性再加上電力、空調、照明系統的整合性節能系統，選用ICP DAS智能電表將有效減少國內能源消耗與降低二氧化碳排放，完善國內電力供輸。