隨著國內經濟成長與產業升級，人民生活水準提昇，能源的使用量不斷提高，對電力可靠度的要求也日益增加，世界各國皆積極發展再生能源與智慧電網，而提供穩定不中斷的電力服務為其首要目標。配電系統為整個電網的末端，容易因外界環境因素造成電力中斷，因此應用通訊技術於配電室設備的管理以提升其可靠度是不可或缺的，並以智慧型電表提供完善用電資訊，完成負載調控，以達到節能減碳的目標。
本文將無線射頻通訊模組、電力線載波晶片、網路晶片等硬體電路整合出智慧電網通訊閘道器；結合電腦及通訊網路之遠端控制設備，針對不同環境下電力線載波之通訊效能，建構一套完整的通訊系統，並以智慧型電表作為切入點，結合無線射頻通訊技術與電腦遠端控制設備，在不須另外鋪設通訊設備的情況下，利用現有的通訊方式，將量測結果顯示於主控端電腦，達到以網路遠端電腦即可了解用戶即時用電資訊的目標，最後由電腦端下達控制指令進行需量反應負載控制動作，有效達成抑低系統用電量與節省電費開銷之節能效益。

With the economic growth and industry development, the power consumption has been increased steadily over recent year. The world has developed renewable energy and smart grid actively. And so provide stable and uninterrupted electricity service is the primary objective. For distribution system, it is the final unit of whole power system, so power outages are prone to been produced by environmental factors. Therefore, applied for the communication technology and automation system to support asset management of distribution system is indispensable. And using the Advanced Metering Infrastructure (AMI) can provide customers with the detailed information of power consumption and complete the load controlling for the reduction of system power demand.
　　This thesis develops a smart grid communication gateway by integration of Power Line Carrier (PLC) chip, Radio Frequency (RF) module and Ether chip. Accomplishing an integral communication system with the computer and remote device combined to test the PLC communication performance for different environment. Without requiring the installation of communication system, all of the power information is then transmitted back to the master station using the existing of communication method, and executing the demand control to interrupt loads from the master station for the reduction of system power demand.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 vi
圖次 viii
表次 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 2
1.3 論文章節概要 5
第二章 智慧電網混合式通訊系統 6
2.1 電力線載波通訊技術 6
2.1.1 電力線載波發展現況 6
2.1.2 電力線載波信號特性 7
2.1.3通訊調變技術 8
2.1.4 全球NPLC使用規範 16
2.1.5 信號雜訊比 17
2.2 無線射頻通訊技術 18
2.2.1介紹2.4GHz無線技術 18
2.2.2 2.4GHz網路技術原理分析 20
2.2.3 2.4GHz封閉協議通訊技術 22
2.3 光纖網路通訊技術 23
第三章 智慧電網通訊閘道器設計 26
3.1 網路通訊單元 27
3.1.1　突波抑制單元 28
3.1.2　記憶體單元 29
3.1.3 網路通訊晶片 35
3.2 電力線載波通訊單元 41
3.3 無線射頻通訊單元 45
3.4 智慧型電表 48
3.4.1智慧型電表硬體電路 49
3.4.2 Modbus通訊協定 50
第四章 NPLC與通訊閘道器通訊效能實測 55
4.1 NPLC於台灣電力公司高雄營業處實測 55
4.1.1 測試架構 56
4.1.2 量測分析及應用 57
4.2 智慧型電表需量反應 61
4.2.1 RF傳輸範圍實測 61
4.2.2 整合通訊閘道器及應用於智慧型電表基礎建設 63
第五章　結論與未來研究方向 69
5.1　結論 69
5.2　未來研究方向 69
參考文獻 71

[1] 徐偉誠，「電力線載波通訊技術於智慧電網之應用」 ，碩士論文，國立中山大學，中華民國103年6月。
[2] 台灣電力公司，「電力線載波應用於用戶與變壓器關聯活現測定之研究」，報告，中華民國96年5月。
[3] 陳建濱，「應用電力線載波技術於智慧電網需量反應與設備管理」，碩士論文，國立中山大學，中華民國101年6月。
[4] 辜德典，「支援智慧電網需量反應之變壓器管理系統」，博士論文，國立中山大學，中華民國101年7月。
[5] 邱茂清，「無線區域網路傳輸技術簡介」，第十三期的暨大電子雜誌，民國90年10月。
[6] Ryan Winfield Wooding，「避免2.4GHz ISM 頻段各種類型無線設備干擾的術」，民國94年04月。
[7] 蒲冠志、林俊良，「電力線通訊(PLC)系統工程系列專刊(三) ─ 電力線通訊系統」中華民國97年4月。
[8] 台灣電力公司，「電力線載波應用於用戶與變壓器關聯活現測定之研究」，報告，中華民國96年5月。
[9] 汪順，「OFDM系統時間同步之研究」，碩士論文，中原大學，中華民國95年9月。
[10] 林錫寬，「I²C串列傳輸的技巧論述」，e科技雜誌，中華民國93年7月。
[11] PIC24FV32KA Data Sheet, Microchip, April 2009.
[12] 張安華，「光纖通訊與實習」，新文京出版，中華民國103年9月。
[13] 徐享，「電動車交換電池系統之研製」，碩士論文，國立中央大學，中華民國98年7月。
[14] Agrawal, Govind P, “Fiber-optic communication systems”, New York: John Wiley & Sons. 2002.
[15] 台電工程月刊，第713期，中華民國97年1月。
[16] PCF8563 Data Sheet，NXP Semiconductors，April. 2012.
[17] 李易霖，「支援需量反應功能之多回路集合電表設計」，碩士論文，中山大學，中華民國103年6月。
[18] Hwang, J.C., “Assessment of air condition load management by load survey in Taipower”, IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 16, No. 4, pp. 910- 915, Nov 2001..
[19] 游景鈺，「濾波技術簡介」，元智大學，中華民國92年1月。
[20] OFweek中國高科技行業門戶，「探究現代數字調製技術」 ，中華民國101年4月。
[21] Richard van Nee, Ramjee Prasad, “OFDM wireless multimedia communication, Artech House Boston London”, 2000.
[22] L. Hanzo, W. Webb and T. Keller, “Single and multi-carrier quadrature amplitude modulation - Principles and applications for personal communications”, WLANs and broadcasting, John Wiley & Sons, Ltd, 2000.
[23] Zou, W.Y. and Yi-Yan Wu, “COFDM: An overview”, IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 41, no. 1, pp. 1–8, Mar. 1995.
[24] “EnVerv Message Interface Protocol Revision 1.7”, EnVerv, Nov 2012.
[25] 廖凱彬，「兩足機器人之研製」，碩士論文，國立雲林科技大學，中華民國98年6月。
[26] 康晉承，「支援智慧型需量反應之數位電表規劃與設計」，碩士論文，國立中山大學，民國100年6月。
[27] Jun Zhang, Meng, J., “Noise Resistant OFDM for Power-Line Communication Systems”, IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 25, No. 2, pp. 693 - 701, April 2010.
[28] Huan Yang, Shengqing Tang, Zheng Zeng, Xuemei He, Rongxiang Zhao, Kuroda, M., “Demand response of inverter air conditioners and applications in distribution system voltage stability enhancement, International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS)”, pp. 954 - 959, Oct. 2013.