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研究生: 張建雄
Chien-Hsiung Chang
論文名稱: 家庭電力監控系統之研製
Design and Implementation of Home Power Monitoring System
指導教授: 徐國鎧
Kuo-Kai Shyu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊電機學院 - 電機工程學系在職專班
Executive Master of Electrical Engineering
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 虛擬儀表電力監控自動讀表LabVIEW
外文關鍵詞: LabVIEW, Automatic Meter Reading, Power Monitoring, Virtual Instrument
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  • 本論文擬設計一套以個人電腦為基礎的單相智慧電表,搭配LabVIEW監控程式軟體,針對不同的用電需求,建構一套完整的電力監控系統。透過ZigBee 無線通訊模組,在不影響原用電迴路下,可簡易安裝於各用電用戶,不僅可以降低用電成本、提高用電效率,並可對遠端控制器做設備狀態偵測或關關控制。主控制台電腦透過ZigBee 對單相智慧電表讀取用電數據,如電壓、電流、頻率、功因、實功率、視在功率等參數,將所量測到資料送至主控制台電腦上記錄儲存,再以LabVIEW 所設計之圖形介面顯示於電腦螢幕上,管理者可透過此介面做即時用電量測、監視負載設備、各用電資料的統計與分析整合等方面。本系統有助於家庭瞭解使用電力狀況與降低運轉成本,改善用戶用電習慣,同時達到抑制尖峰負載、節省電費支出的目的。


    This thesis proposes a PC-based power monitoring system. The system combines multi-functional ammeters and monitoring software to detect electricity loads. The master station reads the power consumption of appliance through the ZigBee interface and detects the state of the remote device. On the basis of not impacting the original circuit, it can be installed in all electricity consumers in a simple way, which may not only reduce the cost of electricity-consumption and promote its efficiency. Computer can read data of electricity-consumption out of power meters to remotely control appliance or equipment. Server computer can retrieve electricity-consuming data in digital power meter through the ZigBee. The power system’s parameters such as voltage, current, power and power factor acquired by digital power meter are transmitted to the sever computer. These data can be recorded and stored simultaneously in the sever computer and displayed on the screen by graphical user interface.
    Using the graphical user interface, which is designed with LabVIEW can properly evaluate the demand for power, measure the power consumption, monitor and control the load device. The proposed system help user to understand the current situation of electricity loads, reduce operating costs, and improve the user''s power consumption habits.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 x 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目標 1 1.3 研究步驟 3 1.4 研究貢獻 4 1.5 論文架構 5 第二章 智慧電網與電能管理 7 2.1 智慧電網的意義 7 2.1.1 智慧電網系統組成概況 7 2.1.2 各國推動現況 9 2.1.3 國內市場現況與趨勢 11 2.2 智慧電網涵蓋的領域 12 2.2.1 智慧型電表基礎建設(AMI) 13 2.2.2 自動讀表(AMR) 16 2.3 通信傳輸方式 18 2.4 電能管理簡介 20 2.4.1 需量反應與負載管理 22 2.4.2 台電電費結構分析 24 第三章 家庭電能管理系統組成 26 3.1 單相智慧電表硬體架構 26 3.1.1 感測元件介紹 27 3.1.2 電能計量晶片ADE7753工作原理 30 3.2 傳輸介面與MCU介紹 36 3.3 ZigBee通信傳輸技術 40 3.3.1 循環冗餘校驗(CRC) 41 3.4 電源供應迴路 42 第四章 電力監控系統實驗結果 44 4.1 LabVIEW圖控式語言 44 4.2 電力監控系統架構 45 4.3 系統測試模擬與分析 47 4.4 度數計價及時間電價控制 52 4.5 分時管理運轉成效 59 4.6 電價管理分階段卸載 64 第五章 結論與未來研究方向 66 5.1 結論 66 5.2 未來研究方向 66 參考文獻 68 作者簡介 71

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