高效能電網監控與通訊協定轉換

四零四科技亞太事業產品行銷部專案主任郭策。

電力是最方便的能源，也被廣為使用，可以說全球經濟皆重度仰賴電力系統的正常運作。四零四科技亞太事業產品行銷部專案主任郭策表示，目前全球市場對於電力的需求仍逐年增長，但對電力系統的投資建置卻是四、五十年前的事，為了提升能源運用效率以降低二氧化碳的排放量，我們需要投入建置新一代的智慧型電力網路系統。

針對環境危機的議題，目前已有包括綠色建築、二氧化碳排放政策、新能源開發、低碳排放交通運輸工具、地球工程及智慧電網等等各種行動在進行。郭策指出，智慧電網可以說是第一優先的工作，透過對電網運作狀況的即時掌握與控制，將有助於大幅降低二氧化碳的排放量。

何謂智慧電網呢？郭策說明它是一個使用雙向數位技術來控制消費者家用設備的智慧型電力網路系統，此網路將電力從電力公司傳送到用戶端，能夠幫助用戶節省能源、降低成本，以及提升系統的可靠性和資訊的透明性。其中工業自動化是改善智慧電網效率的關鍵，進而有助於降低二氧化碳的排放量。

郭策強調，在智慧電網需導入一些先進的系統，例如能源管理系統(EMS)。EMS是一套電腦輔助工具系統，電力公司用它來監視和控制電網中的產能及輸電系統，並盡量讓此系統的效能做到最佳化。其中監控功能稱為SCADA，而EMS有時專指電網應用功能套件，以及產能控制及排程應用。在整個運作系統中，EMS扮演著讓系統依設定條件持續正常工作的角色。

此外，在智慧電網中，其控制網路必須採用分散式控制系統(DCS)。相較於集中式管理系統，DCS的控制器分散在各個區域系統中，而區域系統與區域系統之間的控制器透過網路來進行溝通和監控。在一個DCS網路架構中，往往存在許多的終端設備，需要與個別的主機溝通。這些設備可能分別支援不同的傳輸介面，如傳統的RS-232/422/485，或今日的PLC、Ethernet等介面，以及Wi-Fi、Zigbee等無線介面。在規格不統一的環境中，必須靠閘道器來將各種介面轉換共通的TCP/IP通訊格式。另外，值得注意的是，在發電廠中的各種設備往往置放於高熱、多灰塵的嚴苛環境中，因此符合工業等級的設計是非常必要的。

在整個電網中，變電所的角色相當重要，而一個現代化的變電所必須具備一些條件，如支援數據採集和監視控制系統(SCADA)、即時設備監控和時間同步等功能，採用IP式網路及序列介面通訊，並支援IEC 60870/61850/62351和DNP3等標準，以及在系統中導入前端處理器、協定轉換器、IEC 61850-3交換器和IED等先進裝置。郭策指出，傳統變電所的網路拓墣架構非常複雜，而導入IEC 61850的現化化變電所能夠將網路拓墣架構大幅地簡化，優勢很明顯。

郭策指出，為了提升供電的可靠性，新一代電網的另一個重點則是電力系統中的饋線自動化工作。在全球的一些區域，常會因為颱風、颶風或龍捲風等災害而造成區域性的停電，這時民眾所期待地就是能夠盡快回復電力。在過去，當停電發生時，民眾必須自己通報，但安裝了饋線自動化系統，就能夠更快速地知道何處發生問題並解決問題。

在電力網路的配送系統中，有幾種主要的通訊方式，即工業級光纖交換網路、DPLC(Distribution Power Line Carrier)及行動通訊(如GPRS)。這三種通訊方式中，光纖網路的傳輸頻寬最高、延遲最小、可靠度最高；雖然建置成本很高，但建置後的維護成本不高，而且支援各種拓墣架構，彈性極高。DPLC的傳輸頻寬最低、延遲性最高；因無法做到即時性傳輸，可靠性較差，而且只支援點對點的拓墣，因此彈性低；但建置及維護成本都很低。相較之下，行動通訊的特性介於兩者之間，但可靠性低，也需支付每月的通訊費。

郭策總結表示，智慧電網是今日節能策略中需優先執行的工作，對於環境的改善幫助很大，而且能讓民眾更了解自己的用電狀況，並獲得更好的服務。為了達成新一代電網的建置，必須導入工業自動化的技術，以協助電力公司妥善管理電網系統及提升運作效率。