智慧電網核心標準之應用實例 -...

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

3

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

4

IEC Standards

Source: IEC 62357: TC57 Architecture Part 1: Reference Architecture for Power System Information Exchange

5

簡報內容

背景介紹

應用實例

國家標準版本比較

6

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

11

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

12

IEC62056

13

IEC61968

14

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

19

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

22

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