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博碩士論文 etd-0702101-192840 詳細資訊
Title page for etd-0702101-192840
論文名稱
Title
高壓用戶電能管理策略之研究
High Voltage Customer Electric Energy Management Strategies Research
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
94
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-05-30
繳交日期
Date of Submission
2001-07-02
關鍵字
Keywords
電能管理系統、資料收集與監控、最適契約容量、需求面管理
Demand Side Management, Electric Energy Management System, Optimal Demand ContractSupervisory Control And D
統計
Statistics
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中文摘要
摘要

本論文針對機關學校等高壓電力用戶的用電特性深入分析,擬定電能管理系統架構與應用功能,並建構PC級電能管理系統模擬進行需求面負載管理,據以有效降低尖峰負載、節省電能。此外本論文將先以循序搜尋法訂出最適契約容量,期望能將高壓用戶之基本電費降至最低,以減少總電費成本之支出,
首先進行用戶內負載組成與用電設備調查,再者統計可執行直接控制的大型空調負載。接著於各建築物內裝置多功能數位電表並以電話網路建立電力參數資料收集系統定期量測V、I、P、Q、P.F.等用電資料。藉由觀察負載曲線變化趨勢獲知每月尖峰負載。根據負載資料與用電資料擬定電能管理系統架構與應用功能。
本論文擬建立的電能管理系統架構以PC個人電腦為主,結合PLC與多功能數位電表形成兼具資料收集與監控功能的系統,以積極主動的負載管理方式實行需量監控/卸載控制、週期控制、時鐘控制、直接負載控制、警報、及時/歷史趨勢圖等功能,並藉由圖控軟體Diamond中之Visual Function Block 撰寫程式模擬電力參數收集系統。
本論文將以本校電力系統為測試系統,以配合台電需求面管理中抑制尖峰負載策略且有效節省電費支出達成高壓用戶與台電雙贏之目標。

Abstract
Abstract

This thesis proposes a PC based electric energy management system as well as load control strategies for demand side management in high voltage customer. Besides, this thesis proposes a sequential search method for the decision of optimal demand contract. By the proposed approach, We expect to decrease the basic demand charge and the total electrical cost.
The load survey and load characteristics of selected high voltage customers are first fulfilled to derive the load composition and statistic data for large air conditioner. Furthermore,digital power meters are installed at each substation and they are connected in star configuration with telephone network to form automatic meter reading system. Power parameters such as V, I, P, Q, P.F. etc. are periodically collected via telephone network. By inspecting the trend of peak load as well as the load composition, the specification and structure of electric energy management system and their application functions are difined.
The proposed PC based electric energy management system is integrated programmable logic controller (PLC) with power meters to form basic Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)functions. Besides, advance functions such as demand monitoring/load shedding, periodical load control, clock load control, direct load control, alarm, and real time/historical trending are embedded to enhance the capability of proposed system. By the Visual Function Block in Diamond Control View, automatic meter reading system can be simulated and demonstrated.
The academic power system in National Sun Yat-Sen University(NSYSU) are selected for testing to demonstrate the effectiveness of proposed system. Finally,the effect of peak load cutting will not only save energy consumption of the customer but also increase the power capacity of substations for Taiwan power system.

目次 Table of Contents
目 錄
頁次
摘要…………………………………………………………… I
ABSTRACT….. ……………………………………………… II
目錄…………………………………………………………… IV
圖目錄………………………………………………………… VII
表目錄………………………………………………………… X
第一章 緒論
1.1 研究動機與背景……………………………………1
1.2 研究目的與方法……………………………………3
1.3 論文內容與概述……………………………………4
第二章 PC級電能管理系統架構說明
2.1 SCADA系統概述……………………………………… 5
2.2 校區電力系統與用電設備分析…………………………6
2.3 PC級電能管理系統規劃……………………………… 10
2.4 電力參數收集系統……..………………………………13
2.5 系統軟體架構……………………………………………15
第三章 高壓用戶最適契約容量選擇分析
3.1 前言………………………………………………………18
3.2高壓用戶電費計價方式……………………………….. 19
3.3 理論分析…….………………………………………….20
3.3.1 最佳契約容量之成本函數………………………. 21
3.3.2 循序搜尋法………………………………………. 22
3.4 模擬結果分析與討論…………………………….…… 24
第四章 PC級電能管理系統規劃與設計
4.1 校區I/O點規劃……….…………………………………26
4.2 PLC設計流程
4.2.1週期性ON/OFF TIME控制………………………. 26
4.2.2需量控制…………………………………………… 30
4.2.3時鐘ON/OFF TIME控制….……………………… 33
4.2.4直接負載控制……………………………………… 42
4.2.5各種控制的相互關係…….. ……………………… 42
4.3電力參數收集系統設計…..…………………………… 44
4.3.1 電表本身通訊協定規格………………………….. 45
4.3.2 PLC與電表間通訊程式設計…………………….. 52
4.4系統建立與模擬流程…………………………………… 54
第五章 系統操作與功能說明
5.1校區電能管理系統主選單……………………………….56
5.2 MOF1主盤電能管理系統主選單畫面.………………….57
5.3 MOF1主盤需量控制視窗選單畫面……………………..58
5.4 MOF1主盤需量排程視窗選單畫面……………………..59
5.5 MOF1主盤直接負載控制畫面…………………..……..62
5.6 MOF1主盤週期控制畫面…………………………..……64
5.7 MOF1主盤時鐘控制畫面…………………………..……66
5.8 MOF1主盤設備狀態畫面………………………….……70
5.9 MOF1主盤歷史畫面………………………….….…….71
5.10 MOF1(MOF2)主盤自動讀表主選單畫面………….……72
5.11校區電力單線圖主選單畫面…………………………..73
5.12 電表裝置位置圖……………………………………….76
5.13監控點資料表….……….………………………………77
5.14各站電力參數展示………………………………………78
5.15各站趨勢圖顯示主選單畫面….……………………….82
5.16各站趨勢圖顯示畫面……..….……………………….83
5.17系統通訊狀態……..……………………………………84
5.18其他功能說明……………………………………………85
第六章 結論與未來研究方向
6.1 結論……….…………………….………………………89
6.2 未來研究方向..…………………………………………90
參考文獻…………………………………..………………… 92





圖 目 錄
頁次
圖2.1 典型之SCADA系統示意圖………………………… 5
圖2.2 MOF1主盤(鼓港線)電力系統單線圖……………….8
圖2.3 MOF2主盤(鼓臨線)電力系統單線圖……………….8
圖2.4 國立中山大學電能管理系統架構圖……………… 11
圖2.5 國立中山大學電能管理系統光纖網路架構圖..….12
圖2.6 校區電力參數收集系統整體設計簡易架構圖…… 14
圖2.7 SCADA系統軟體一般功能性架構…………………. 15
圖2.8 在編輯模式之下的MENU BAR……………………. 17
圖2.8 在監控模式之下的MENU BAR……………………. 17
圖3.1 最佳契約容量選擇示意…………………………… 20
圖3.1 循序搜尋法應用於訂定契約容量值演算法……… 23
圖4.1 週期控制流程圖…………………………………… 28
圖4.2 需量控制流程圖…………………………………… 32
圖4.3 時鐘週期控制流程圖……………………………… 34
圖4.4 各種控制的相互關係示意圖……………………… 41
圖4.5 CX-Protocol軟體讀取電表電力參數整體架構圖…52
圖4.6 電能管理系統模擬架構圖..………….……….… 54
圖4.7 系統建立與模擬流程……..………….……….… 55
圖5.1 校園電能管理系統主選單畫面……….……….… 56
圖5.2 MOF1 主盤電能管理系統主選單畫面.……….……57
圖5.3 MOF1主盤需量控制視窗選單畫面………………….58
圖5.4.1 MOF1主盤需量排程視窗選單畫面………………….59
圖5.4.2 MOF1主盤需量排程視窗選單畫面………………….60
圖5.4.3 MOF1主盤需量排程視窗選單畫面………………….61
圖5.5.1 MOF1主盤直接負載控制畫面……………………….63
圖5.6.1 MOF1主盤週期控制畫面……………………….……64
圖5.6.2 MOF1主盤週期控制畫面…………………….………65
圖5.6.3 MOF1主盤週期控制畫面…………………………….65
圖5.7.1 MOF1主盤[星期日]時鐘控制畫面………….………66
圖5.7.2 MOF1主盤[星期一]時鐘控制畫面………….………67
圖5.7.3 MOF1主盤[星期二]時鐘控制畫面………….………67
圖5.7.4 MOF1主盤[星期三]時鐘控制畫面………….………68
圖5.7.5 MOF1主盤[星期四]時鐘控制畫面………….………68
圖5.7.6 MOF1主盤[星期五]時鐘控制畫面………….………69
圖5.7.7 MOF1主盤[星期六]時鐘控制畫面………….………69
圖5.8.1 MOF1主盤設備狀態畫面…………………….………70
圖5.8.2 MOF1主盤設備狀態畫面…………………….………70
圖5.9.1 MOF1主盤歷史畫面……………………….…………71
圖5.9.2 第六站歷史畫面……………………….……………71
圖5.10 MOF1(MOF2)主盤自動讀表主選單………….………72
圖5.11.1 校區電力單線圖主選單畫面……………………….73
圖5.11.2 MOF1電力系統單線圖……………………………….74
圖5.11.3 MOF1電力系統單線圖……………………………….75
圖5.12 電表裝置位置圖…………………………………… 76
圖5.13.1 監控點資料表….……………………………………77
圖5.13.2 監控點資料表….……………………………………77
圖5.14.1 各站電力參數展示主選單………………………… 78
圖5.14.2 各站電力參數展示[第一站]……………………… 79
圖5.14.3 各站電力參數展示[第二站]……………………… 79
圖5.14.4 各站電力參數展示[第三站]……………………… 80
圖5.14.5 各站電力參數展示[第二十三站]………………… 80
圖5.14.6 各站電力參數展示[第二十四站]………………… 81
圖5.14.7 各站電力參數展示[第二十五站]………………… 81
圖5.15 各站趨勢圖顯示主選單…..……………………… 82
圖5.16 第四站趨勢圖….……..……………………………83
圖5.17 系統通訊狀態……..……………………………….84
圖5.18.1 警報確認視窗….……..……………………………85
圖5.18.2 警報歷史主選單.……..……………………………85
圖5.18.3 警報歷史內容….……..……………………………86
圖5.18.4 警報總覽-1..….……..……………………………86
圖5.18.5 警報總覽-2.……..…………………………………87
圖5.18.6 警報查詢…..….……..……………………………87
圖5.18.7警報查詢(僅查詢 Load2之 Alarm Group)….…….88
圖5.18.8 登入視窗….……..…………………………………88


表 目 錄
頁次
表2.1 國立中山大學中大型空調負載表…………………..9
表3.1 中山大學歷年超約罰款金額表……..……………….24
表3.2 中山大學用電資料表(時間:89.02~90.01)…………25.
表3.3 循序搜尋法訂定契約容量與目前契約容量之比較…25
表4.1 負載週期控制ON/OFF時間設定及各種控制Enable對應表…29
表4.2 負載需量控制優先順序DM對應表…………………31
表4.3 負載時鐘控制DM對應表<周日>……………………35
表4.4 負載時鐘控制DM對應表<周一>……………………36
表4.5 負載時鐘控制DM對應表<周二>……………………37
表4.6 負載時鐘控制DM對應表<周三>……………………38
表4.7 負載時鐘控制DM對應表<周四>……………………39
表4.8 負載時鐘控制DM對應表<周五>……………………40
表4.9 負載時鐘控制DM對應表<周六>……………………41
表4.10 系統Relay 區域摘要…………………………………43
表4.11 電表資料規劃一覽表……………….…………………44
表4.12 DPM400系列電表通訊傳輸規格…………………….45
表4.13 DPM400電表通訊架構框架………………………….46
表4.14 訊息控制碼一覽表………………….…………………46
表4.15a 讀取的格式……………………….………………….…47
表4.15b 回應的結果…………………………………………….47
表4.16a 利用訊息控制碼(Fun.)03讀取的參數資料位址….…..48
表4.16 b 利用訊息控制碼(Fun.)03讀取的參數資料位址….…49
表4.16 c 利用訊息控制碼(Fun.)03讀取的系統設定參數資料位址….50
表4.17 資料轉換公式一覽表..………………………………...51
參考文獻 References
參考文獻

[1] 余長河、周家權,電力需求面管理成效評估及其制度之建立,台灣電力公司
研究報告,民國八十三年六月。
[2] 網址“http:www.taipower.com.tw”.
[3] 台灣電力公司電價表,台灣電力公司業務處編,民國八十八年6月一日實施。
[4] 陳朝順,卓明遠,配電自動化規劃之研究,臺電計畫期末報告,民國七十九年十二月。
[5] F.J.Trefny,L.E.Honnoll,L.b.Agrawa1,andP.A.Mosi,“User Interface for
Network Operations in Energy Control Center”, IEEE Transaction on
Power System,Vol.10,No.3,1995,pp. 1166–1172.
[6] Data acquisition ,processing , and control system subcommittee,
Fundamental of Supervisory System, IEEE Tutorial Course,1991EH–337–6PWR.
[7] S. C. Sciacca and W. R. Block,“Advanced SCADA Concepts”,IEEE
Computer Applications in Power, Vol.8,No.1,Jan.1995,pp.23–28.
[8] M. C. Santa–Cruz,Roldan,A. Alonso–Betanzos,J. E. Arias–Rodriguez,
“Developing an Electrical Distribution Monitoring System”,IEEE
Computer Applications in Power, Vol.10,No.1,Jan.1997, pp.36–41.
[9] D. Leslie,A. Hlushko,S. Abughazaleh,and F. Garza,“Tailoring SCADA
Systems for Standby Power Applications”,IEEE Computer Applications
in Power,Vol.7,No.2,Apr.1997,pp.20–23.
[10]H.L.Smith and W.R.Block,“RTUs Slave for Supervisory Systems”,IEEE
Computer Applications in Power,Vol.6,No.1, Jan. 1993, pp.27–32.
[11]卓明遠,高雄工商專校負載特性分析期末報告,高雄工商專校,民國八十六三月。
[12]K. Ghoshal and R. ShouLts,“Application of Programmable logic
Controllers in Electric Power Distribution Antomation”,Third
lnternational Symposium on Distribution Automation and Demand Side
Management,1993,pp. 67–79.
[13]卓明遠、葛世偉、陳建男、張謙信、黃豐乾,“The Implementation of
Supervisory Control and Data Acquisition System As Teaching
Tool for Power System Practice”,The l7th Symposium on Electrical
Power Engineering,Nov.1996,pp.162–166.
[14]盧展南、陳士麟、許蒼嶺、馬大康,通訊及控制系統在配電自動化應用之
研究,台電計劃期中報告,民國八十六年四月。
[15]蘇俊連,配電控制中心之效能評估,國立中山大學電機工程研究所碩士論
文,民國八十六年六月。
[16]卓明遠、曹大鵬,中山大學裝置電能管理系統建議書,國立高雄應用科技
大學電能管理與控制研究中心,民國八十八年九月。
[17]中山大學校區電力系統單線圖,國立中山大學總務處營繕組,民國八十九年。
[18]中山大學校中央空調系統冰水主機廠排及型號報表,國立中山大學總務處 營繕
組,民國八十八年八月。
[19]OMRON,C200HX�C200HG�C200HE Programmable Controller Operation
Manual,June. l996.
[20]OMRON,SYSMAC CQM1操作手冊,1996。
[21]OMRON, SYSMAC C–series Rack PCs SYSMAC WAY–Host Link Units SYSTEM
MANUAL,Jan.1995.
[22]DPM400 Series 使用手冊,American Automation Power Corp.,1994。
[23]DPM 400 INTRODUCTION &INSTALLATION , American Automation Power Corp.,
June. l995.
[24]卓明遠、黃文良、蘇崇榮,“電能管理系統建立與應用”,八十八年度電
能管理與自動讀表技術研討會論文集,68-75頁,中華民國八十八年四月。
[25]Paul Yang, Diamond自動控制軟體操作手冊, paul Yang Co.Ltd.
新竹,1996。
[26]The Protocol Of The DPM 400 Series ,American Automation Power Corp.,
Jul. l996.
[27]OMRON, SYSMAC CX–Protocol OPERATION MANUAL,Feb.1999.
[28]T.Y. Lee,and N.Chen,“Optimal Utility Contracts for Time-of-Use Rates
Industrial Customers”,Joural OF Chinese Institute of Electrical
Elgineering,Vol.1,No.4,pp.247-257,1994.
[29]王瑋民、陳建富、黃慶連,“最佳契約容量訂定與用戶並聯發電關係之探討”,台電工
程月刊,第519期,48-55頁,中華民國八十年十一月。
[30]S.J.Huang, R.C.Hwang,W.H.Shih and J.L.Chen, “On the Decision of
Optimal Contract Capacity”,The l7th Symposium on Electrical Power
Engineering,Nov.1996,pp.162–166.
[31]C.E.Lin, Y.S.Shiao , C.L.Huang and P.S.Sung,“A Real and Reactive
Power Control Approach for Battery Energy Storage System”,IEEE
Transaction on Power System,Vol. 7,No.3,Aug.1992,pp.1132–1140.
[32]卓明遠,黃佳文,需量預約服務控制系統設計與研製,臺電計畫期末報告,民國八十
九年四月。
[33]T.Y. Lee,and N. Chen,,“Optimal Capacity of the Battery Energy System
in a Power System”, IEEE Transaction on Energy Conversion,Vol.
8,No.4,Dec.1992, pp.667–673.
[34]Buchanana.S.and Taylor R,“ The Electricity Consumption Impacts
of Commercial Energy Management Systems”,IEEE Transaction on Power
System,Vol.4,No.1,Feb.1989,pp.213–219.
[35]Daley,J.M.,“Utilizing Emergency and Standby Power for Peak Shaving”,IEEE
Transaction on Industry Application,Vol.IA- 18,No.1,Jan.1982, pp.213–219.
[36]中山大學高壓需量基本資料,臺電高雄營業區處,民國九十年二月。
[37]林宗斌,Visual Basic 6.0中文版程式設計,儒林圖書公司,民國八十八年二月,二
版。
[38]明寰資訊,Visual Basic 6.0中文版學習手冊,?眳p資訊,民國八十八年,初版。
[39]吳權威,PhotoImpact 4.2中文版實務,松崗電腦圖書公司,民國八十八年,初版。
[40]吳權威,PhotoImpact 6.0中文版實務,松崗電腦圖書公司,民國九十年,初版。


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