臺灣博碩士論文加值系統

近年來，由於經濟的繁榮發展及國民生活水準的普遍提升，各類的需求也快速的增加，造成電力系統尖峰負載量急驟的上升，尤以夏季冷氣用電更造成電力系統尖峰負載，而且尖峰負載量更是逐年的增高，但新電源的開發又極為緩慢，不足以應付尖峰負載之成長，導致電力的供應與需求不能平衡，所以每到夏季就必須執行限電的措施。現今全球油源逐漸耗竭，能源的需求卻越來越大，油價攀升已是必然，而且由於我國自產能源非常的缺乏，百分之九十八的能源皆需仰賴國外進口[1]，電力系統負載尖、離峰差距逐年增大，造成電業供電成本增加極大，因此政府也積極的推行各種節能與減碳的措施，在開源方面，如鼓勵有關於風能、太陽能及其他再生能源的開發及研究，在節流方面則倡導各種節能減碳的方法。
由於電力的需求逐年不斷的增加，但隨著環保觀念的日益高漲，致使電廠、變電所的增設相當不容易，所以在這種種可能因電力因素而產生的問題造成重大損失的狀況下，為了降低供電成本，提高設備的使用率，並減少缺電的機率，電力系統必須施以電力需量控制及管理，對用電負載做有效的電力監控，在影響整體作業程序最小的情況下，讓電力的使用能有最佳化的控管。因此各企業、學校或機關團體，若能有效的實行節能管理的因應措施，不僅可降低與台電之間的契約容量，並且能大幅的降低電費的支出，進一步能增加競爭力。所以若在節能管理措施方面，裝設電力監控與需量控制系統，實為一種直接且有效的方法，並可達到節能減碳的目標。
在本論文中，所提出的電力監控及需量控制系統架構為使用可程式控制器(PLC) 配合多功能數位電錶及人機介面應用程式的開發來整合建立，依使用需量來對用電設備(負載)進行卸載或復歸控制，此外本系統還可經由個人電腦來即時顯示用電資訊，儲存進行需量控制時的負載控制動作記錄，收集用電相關資料建立用電記錄資料庫，提供歷史資料查詢及分析以便能協助相關設備之設定、調整及規劃，讓用電能夠達到最佳化的效果並可提供契約容量建立之參考。

In the recent years, our nation’s economy has been growing rapidly, as a result people’s living standard is improving. The demand for everything is increasing. Consequently, the peak power usage has increased dramatically. Especially during summer, the amount of power used for airconditioning electricity is significantly high. The peak power usage has also been increasing annually. In contrast, the development of new power systems has been extremely slowly. The growth is insufficient to meet peak loads, thus resulting in imbalance between supply and demand. Thus, power restriction measures must be taken every summer. The current global oil supplies are also running out gradually. The demand for energy is growing, so rising oil prices are inevitable. In addition, due to the lack of indigenous energy, 98% depends on imported energy. The gap between the peak and off-peak power increases every year, resulting in increased electrical power costs significantly. As a result, the government is actively pursuing various energy savings and carbon reduction measures. Adopting new sources of energy such as wind and solar is being encouraged.
Although the demand for electricity is increasing every year, environmental consciousness is also growing. Setting up new power plants is becoming quite difficult. Problems due to power shortages can cause significant economic loss. Thus, to reduce supply costs, we must improve equipment utilization and reduce the possibility of power shortages. Power system must be subjected to electric power demand control and management such that the effect on the overall operational procedures is minimized to access efficiency on power monitoring and control optimization. Therefore, in enterprises, schools, and organizations, if effective energy management strategy is implemented, not only the contracted power demand can be reduced, but the electricity expenditure can also be reduced substantially with effective increase in the organization’s competitiveness. Energy-saving management mainly includes the installation of a power monitoring and demand control system.
In this Thesis, a power monitoring and demand control system design is proposed. The programmable logic controller (PLC) with multi-function digital power meter are used along with the development of human machine interfaces to integrate the applications created. Based on the power demand, the electrical equipment (load) can be shut-down or restarted. The system can display power usages in real-time via in a personal computer, record the load control into the database, provide history data query and analyze related equipment, thus assisting in the setting, tuning, and planning of equipments’ electricity usage. Experiments show that it can achieve the effect of power optimization and provide guidelines to setup demand contracts.

中文摘要I
英文摘要III
目錄V
圖目錄VII
表目錄X
第一章 緒論1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方向 5
1.3 研究目的 6
第二章 相關理論與探討 7
2.1 電能管理與需量控制之關連性 7
2.2 需量與最大需量之定義 8
2.3 尖峰與離峰時間電價之實施 8
2.4 負載率與訂定電力契約容量之關係 10
2.5 傳統式的需量控制系統動作原理 12
2.6 目前中央監控系統無法落實電能管理之原因 13
第三章 研究與分析 15
3.1 需量控制之原理分析 15
3.2 需量控制之對策 16
3.3 強迫性的需量控制 17
3.4 需量控制管理電力負載的最大優點 18
3.5 裝置需量控制系統之效益 18
第四章 系統設計規劃 19
4.1 電力監控及需量控制系統設計分析 19
4.2 電力監控及需量控制系統架構規劃 21
4.3 可程式控制器PLC之組成架構 23
4.4 需量控制系統之基本動作 24
4.5 需量監測使用同步式與滑動式之分別 27
4.6 需量控制系統之演算動作原理設計及分析 28
第五章 電力監控及需量控制系統實作 51
5.1 電力監控及需量控制系統設備之組成 51
5.2 電力監控及需量控制系統實作之主要目的 57
5.3 測試結果及討論 63
5.4 電力監控及需量控制系統實際建置應用 73
第六章 結論 79
參考文獻及網站 81
附錄一 PLC階梯圖 84
附錄二 PC端監控程式與PLC連接程式碼 95
作者簡介 98

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