電表架構 智能無線核相儀電網產業的先鋒

IEK觀點，在能源與氣候議題持續發酵下，各國大力推動智能無線核相儀電網建設，期望能透過實時控制及需求端管理，來促進電力資源*化配置與運行，達到節能減碳目標。而為了達成此目的，必須仰賴電力信息搜集與分析，因此具備雙向通訊功能的電表架構（Advanced Metering Infrastructure;AMI），可使電力系統自動化與信息化深入家庭/建筑物內，被視為智能電網的基礎骨干。

在政策主導下AMI市場由歐洲、美國等地區萌芽，并開始在蔓延開來，目前包含日本、韓國、中國大陸、澳洲及紐西蘭等地，均有相關布建或試點計劃正在進行。

電表市場數量龐大，若全面換裝智能電表，則市場規模將相當可觀。智能電表安裝數量自2009年起，開始出現兩位數的成長，市場研究機構ABI預估2009年智能電表安裝達7,600萬具，2015年預計將達2.12億具。未來五年歐洲與北美仍為主力市場，亞洲在中國大陸帶動下，為成長潛力zui大的區域。

AMI系統架構簡介

AMI系指利用各種通訊方式，將客戶端電表資料傳送回控制中心的技術，透過雙向通訊達成各種遠程資料讀取、提供、設定及控制等多種功能之系統。AMI除了改善傳統人工抄表不經濟、不與不實時之缺點外，尚具備多功能，例如：支持各種不同電價費率、提供用戶能源使用信息并引導自發性節能、支持傳送信號進行用戶負載控制，以因應電價改變的自動響應、支持故障偵測與遠程開/關管理、改善負載預測、用戶用電品質管理等。

（一）AMI為國家、電力業者與用戶帶來多方面效益

AMI相較于傳統機械電表，優點在于具備雙向通訊功能，因此AMI可連結用電、發電甚至是儲電系統等多方信息相互流通，輔助電網朝向電力系統之高速公路發展，達到隨上隨下的功能。因此AMI主要優點在于促成節能減碳目標實現、改善供電品質以及提升經濟效率，因此在國家、電業、用電戶三方面各能提供多方面的效益。

在國家面AMI可促成需求面管理，以及再生能源并網，因此有助于國家達成節能減碳政策目標。而對于電業而言，AMI 可提供負載控制通訊功能，快速量測、診斷電力質量，來實現電網自愈功能（self-healing），提升供電品質;并可透過時間電價機制之搭配，實現尖離峰平滑，以減緩新建電廠的壓力;同時 更容易獲得用戶的用電資料，故可提供更多創新服務。zui后在用戶面，AMI搭配顯示器可使 用電信息透明化，使用電戶能掌握更多信息，進行能源管理;并加強用戶與電力系統之靈活互動，使用電戶可同時扮演發電者與電力消耗者的角色（Prosumer = Producer + consumer），有助于健全電力市場運作。

（二）AMI三個主要次系統

AMI系統主要由智能電表（Smart Meter）、通訊系統與設備、電表信息管理系統（Meter Database Management system;MDMS）所組成。

1. 智能電表智能電表指可進行較復雜電力運算，再加上雙向通訊功能

因此智能電表內部主要關鍵組件依功能可分為通訊模塊與計量模塊兩大部分。智能電表中牽涉計量部分之關鍵組件有：高精度的模擬數字轉換器（Analog to Digital Converter;ADC）、MCU、高精度比流器（Current Transformer;CT）、實時時鐘（Real Time Clock;RTC）。由于智能電表需執行較復雜且精密的電力運算與量測，因此電力計量芯片的開發是影響智能電表菜單現之關鍵，其中MCU更是影響智能電表運作之關鍵組件。

MCU就如同智能電表的心臟，MCU功能之多寡與穩定度，直接關系到智能電表的表現。為使用戶與電力公司能有更靈活互動，智能電表所能支持之功能，相較于一般之電子電表復雜的多，除了基本的多功能電力參數量測外，尚必須有支持時間電價、需量計量、負載曲線、實時電價，以及電力品質計量等功能。另外，低功耗與加密防止駭客之設計，也是開發智能電表用MCU時需納入考量的重點，以符合省電與安全性考量。