智慧電網核心標準之應用實例 -...
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報告人:李明峯 日期:2016-11-17
智慧電網核心標準之應用實例
簡報內容
背景介紹
應用實例
國家標準版本比較
2
工研院綠能所研發方向
IEC Standards
綠能所簡介
工業技術研究院
綠能與環境研究所
電能技術組
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智慧電網相關研發方向
發電 輸電 配電 用電
先進電表基礎建設 再生能源及整合 終端能源管理
• 智慧變流器
• 微電網管理
• 電業設備查驗
• 智慧電網整體規劃
• 再生能源並聯規範
• 智慧電表
• 通訊網路
• 電表資訊管理系統
• 智慧感測器
• 能源管理系統
• 虛擬電廠
• 需量管理
高能效裝置
• 照明
• 空調
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IEC Standards
Source: IEC 62357: TC57 Architecture Part 1: Reference Architecture for Power System Information Exchange
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簡報內容
背景介紹
應用實例
國家標準版本比較
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IEC61850應用場域
台電低壓AMI
應用場域-A (3-party平台整合)
• IEC 61850通訊模式與服務
– IEC 61850-6 (MMS)
– IEC 61850-7-2 主要模型
• DATA-SET model
– GetDataSetValues
– SetDataSetValues
– CreateDataSet
– DeleteDataSet
– GetDataSetDirectory
• REPORT-CONTROL-BLOCK model
– Unbuffered Report Control Block
• IED廠牌類型
– Siemens 7SX8保護電譯
第三方 應用 IEC61850 to Access
Loader
….
現場IEDs
MMS
(Report Control)
DataSet (監視點) 低電流(50/51-N) PTRC2.ST.Op
過電流(50-1) PTOC6.ST.Op
(50-2) PTOC7.ST.Op
(50-3) PTOC18.ST.Op
(51) PTOC1.ST.Op
低電壓(27-1) PTUV1.ST.Op
(27-2) PTUV2.ST.Op
過電壓 (59 PTOV1.ST.Op
Trigger Option (回報條件)
Data change (dchg)
Quality change (qchg)
Period
遠端工作站 (控制室)
應用場域-B (IoT 整合應用)
• IEC 61850通訊模式與服務
– IEC 61850-6 (MMS)
– IEC 61850-7-2 主要模型
• DATA-SET model
• REPORT-CONTROL-BLOCK
model
• Control model
• FILE transfer model
• IED廠牌類型
– Siemens 7SX82保護電譯
– ABB REF615保護電譯
– ALSTON P14D保護電譯
IED browser tool MMS
IoT Message
1
2
MMS
IoT-IEC61850
Gateway
Cloud
Applicatio
n
Configuration File
IED
s
IEDs
ICD,
CID,
SCD
File
1. IED browser tool
• 配置多家SCL檔案
• 及時監控在線IED
2. IoT-IEC61850 Gateway
• 定時回報IED狀態值(Report Control)
至IoT應用
• 接受IoT應用之控制命令(Control
model)
台電AMI推動時程
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布建時程:規劃106年開始20萬戶、109年完成100萬戶、113年完成300萬戶。
105
106
110
113
300萬戶完成
108
20萬戶
完成
100萬戶
完成
80萬戶布建
•啟動20萬戶模組化電表布建,並進行通訊模組安裝成智慧電表
•開始通訊遴選作業
100萬戶控制中心建置
200萬戶布建
107
109
台電公司AMI系統架構
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智慧電表 集中器/基地台 主站
Power Line
Wireless
台電光纖網路
或
電信網路
• 應用層讀表協定為 IEC 62056 (DLMS/COSEM)
• 已規劃公用事業共用無線頻段 840~847MHz
• 若採用ISM頻段,須提出避免通訊干擾的機制;亦可採行既有通訊基礎建設 (如手機網路)
• 通訊系統會分區外包維護,通訊模組亦設計成可插拔更換,以配合維運商轉換
MDMS
通訊系統
台電公司AMI系統架構
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台電AMI系統架構
電表
計量單元
FAN通訊單元
HAN通訊單元IPv6
手持裝置 P2
P1
P5
Home Area Network
(HAN)
Field Area Network (FAN), Wide Area Network
(WAN)
P3 頭端伺服器 台電系統(如: MDMS等)
用戶端系統 (如:
HEMS等)
P4
P6
通訊系統
FAN – Field Area Network
HAN – Home Area Network
IEC61968-9
IEC62056(DLMS/COSEM)
接頭硬體
規格
IEC62056
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IEC62056
13
IEC61968
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公用事業通訊整合模式
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• 模式一:共用通訊頻段
• 模式二:共用通訊系統
(示意圖)
840 MHz 847 MHz
水 電 瓦斯
水
電
瓦斯
通訊系統
水公司資料中心
電力公司資料中心
瓦斯公司資料中心
模式一 共用通訊頻段
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• 水表/瓦斯表不受限DLMS/COSEM通訊協定
• 水表/瓦斯表不受限台電通訊系統廠商
• 水/瓦斯公司自行布建集中器讀取水表/瓦斯表資訊
• 水表/瓦斯表集中器至水/瓦斯公司之通訊網路需自行布建、租用台電光纖網路或租用電信網路回傳
• 切割頻寬獨立運作,視需求計算頻寬
說明
方式
7MHz
500KHz
(示意圖)
模式二 共用通訊系統
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智慧三表 集中器/基地台 主站
• 讀表協定採用IEC62056(DLMS/COSEM),資料編號參照OBIS
• 水與瓦斯公司自行設計通訊Gateway,惟與集中器/基地台連線之通訊模組P1
接口規格需與台電相同
• 單表通訊Gateway成本較高(類似MIU),集中抄表較為經濟
• 各公用事業計量資料可於傳輸前進行加密,於後端MDMS系統再加以解密
• FAN端之通訊可由通訊系統商布建repeater,以確保通訊品質
MDMS
電
水
瓦斯
智慧三表整合架構
簡報內容
背景介紹
應用實例
國家標準版本比較
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IEC62056版本
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Part 名稱 CNS公告日 IEC版次 現況
21 直接本地資料交換
Direct local data exchange 2013/06/26 V1(2002)
31 使用雙絞線 載波信號之區域網路
Use of local area networks on twisted pair with carrier signaling 2014/06/10 V1(1999) IEC62056-3-1:2013
42
連接導向非同步資料 交換之實體層服務及程序
Physical layer services and procedures for connection-oriented
asynchronous data exchange
2012/10/12 V1(2002)
46 使用HDLC協定之資料鏈路層
Data link layer using HDLC protocol 2012/12/27 V1(2007)
51 應用層協定
Application layer protocols 2013/09/12 V1(1998)
52
通訊協定管理配電線訊息規格(DLMS)伺服器
Communication protocols management distribution line message
specification (DLMS) server
2013/09/12 V1(1998)
61 物件識別系統(OBIS)
Object identification system (OBIS) 2013/0716 V2(2006) IEC62056-6-1:2015
62 介面類別
Interface classes 2013/12/27 V2(2006) IEC62056-6-2:2016
CNS15593 電力計量-讀表、計費及負載控制之資料交換
IEC62056 Electricity metering − Data exchange for meter reading, tariff and load control
IEC62056版本
20
Part 名稱 IEC版次
1-0 Smart metering standardisation framework 2014
1-1 Template for DLMS/COSEM communication profile standards 2016
4-7 DLMS/COSEM transport layer for IP networks 2015
5-3 DLMS/COSEM application layer 2016 RLV
6-9 Mapping between the Common Information Model message profiles (IEC 61968-9) and DLMS/COSEM
(IEC 62056) data models and protocols 2016
7-5 Local data transmission profiles for Local Networks (LN) 2016
7-6 The 3-layer, connection-oriented HDLC based communication profile 2013
8-3 Communication profile for PLC S-FSK neighbourhood networks 2013
9-1 Communication profile using web-services to access a DLMS/COSEM server via a COSEM Access
Service (CAS) 2016
9-7 Communication profile for TCP-UDP/IP networks 2013
IEC62056 Electricity metering data exchange - The DLMS/COSEM suite
Coloured Books
21
Blue Book
V12.1
2015-12-21
Green Book
V8.1
2015-12-14
Yellow Book
V5.0
2015-06-19
White Book
V1.0
2003
IEC61968版本
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Part 名稱 CNS公告日 IEC版次 現況
1 介面架構及一般規定
Interface architecture and general recommendations 2016/03/17 V2(2012)
CNS15873 電力公用事業應用整合-配電管理之系統介面
IEC61968 Application integration at electric utilities –System interfaces for distribution management
Part 名稱 IEC版次
9 Interfaces for meter reading and control V2(2013)
11 Common information model (CIM) extensions for distribution V2(2013)
100 Implementation profiles V1(2013)
900 Guidance for implementation of IEC 61968-9 V1(2015)
使用規範