電力技術專欄

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壹、前言

台電公司依電業法暨電信法規定得設置

「專用電信」系統，即所謂「電力通信」，

係以「調度供電保障安全」為目的；對於台

電電力網運轉調度、電力系統控制自動化、

營運管理運作（包括：企業資訊網路、大電

腦應用作業、營業區處服務所停限電及運轉

圖資管理）、以及業務連絡通信等作業之順

利推動與否，皆扮演著關鍵支援角色。本文

將針對電力通信系統運用於電力網監控之各

項應用現況，提出概要性整理介紹。

貳、電力通信系統設置之目的

電力通信系統係專為支援電力系統運轉

及電力生產過程等相關服務之通信系統，其

建置目的乃為確保電力運轉之安全、穩定，

同時滿足電力生產與服務過程中各種通信需

求；因此電力通信系統為電力公司重要基礎

設施之一。電力通信在台電公司的營運上扮

演著有如人體神經傳導系統之角色，舉凡發

電廠、變電所、調度中心之各種自動化運作、

電力監控、資訊傳輸、保護電驛、長途電話

暨搶修聯絡等各項作業，無不依靠完整可靠

的電力通信網路達成各項任務。

參、台電電力通信系統簡介

我國電信市場雖已臻自由化，然而因電

力通信之特殊屬性，公共電信網路仍無法完

全因應電力系統之需要，此現象乃世界各國

皆然。電力通信系統發展軌跡，一方面跟著

電力系統之成長而逐步擴展，另一方面亦隨

著通信科技的進步而不斷演進。台電電力通

信歷經有線電話 (民國 40年代 )、載波電話

(民國 50年代 )、微波無線通信 (民國 60年

代 )、光纖通信 (民國 70年代 )、數位通信 (民

國 80年代 )、寬頻網路通信 (民國 90年代 )、

以至當今面對通信 /資訊技術整合等幾個階

段，大約每隔十年通信技術即昇級一次。通

信網路也從點對點專線發展到了交換式電話

網路及階層式互連的通信傳輸網。

台電電力通信系統以有線通信 (光纖網

路 )為主，無線通信 (微波 /VHF)為輔；截

至民國 103年底，電力通信站所共計 921站，

光纖通信設備共計 2975套，微波通信設備共

計 229套，光纜總長逾 9000公里。圖 1顯

示台電光纖幹線系統圖，圖 2為台電微波幹

線系統圖，圖 3則為台中地區 (台中、彰化、

南投等 )光纖區域系統圖。現階段電力通信

系統主力為甫於民國 103年底完工啟用之

「新世代同步數位階層 (NG-SDH)光纖通信

撰▓李副處長

電力通信

於電力監控

之應用

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圖 1. 台電光纖幹線系統圖 圖 2. 台電微波幹線系統圖

圖 3. 台中地區光纖區域系統圖 圖 4. NG-SDH系統 骨幹拓樸圖

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系統」，該系統共設置塞取多工機 (ADM)958

套，包括：STM-64(容量為 10Gbps)多工機

共計 113 套，STM-16( 容量為 2.5Gbps) 多

工機共計 357套，STM-6(容量為 622Mbps)

多 工 機 共 計 488 套。NG-SDH 塞 取 多 工

機所支援提供的電路型態包括：E1(電介

面 / 頻寬 2Mbps) 目前共提供 2367 路；

DS3(電介面 /頻寬 45Mbps) 目前共提供 5

路；以及 Ethernet(電介面 /頻寬 2Mbps～

100Mbps；光介面 /頻寬 1000 Mbps) 目前

共提供 1419路；另透過 E1多工機提供逾

9000路 DS0電路。圖 4為 NG-SDH光纖通

信系統骨幹拓樸圖，圖 5則為 NG-SDH區域

拓樸圖。

肆、電力監控之通信需求

一般而言，電力通信系統於電力網所支

援之各類型應用包括：

一、電力網運轉調度與監控相關電路服務

包含：電能管理系統、電力調度控制自

動化系統、配電自動化系統、配電饋線自動

化系統、以及偏遠電廠遙控運轉等。

二、電力系統保護相關電路服務

包含：輸電線路保護音頻傳輸信號 /數

位傳輸信號 /光纖芯線直接傳輸信號、保護

電驛資料管理系統 (設備監控資訊傳送 )、以

及特殊保護系統等。

三、營運管理業務通信電路服務

包含：大電腦連線、停限電作業、運轉

圖資管理、客戶服務中心、企業網路通信平

台 (電子採購、物料管理、人事行政管理系

統、公文電子系統 )、辦公自動化系統、及其

他資料傳輸通信等。

四、業務連絡通信服務應用

包括：業務語音交換系統和行政電話、

傳真、視訊會議、電力工程工務連繫通信、

電力系統線路及設備定期巡檢、維護及事故

搶修時的通信等。

五、其他應用服務的通信電路

包括：低壓智慧電表廣域 (WAN)通信電

路、電力品質監測、水文資料之蒐集傳遞、

防情通信以及系統保全等。

圖 5. NG-SDH系統區域拓樸圖 (台中地區 )

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以下針對「輸電線路保護電驛系統」、

「保護電驛資料管理系統」、「電力品質監

測系統」暨「配電饋線自動化系統」等項目

就運用電力通信系統電路現況提供簡介。

＊輸電線路保護電驛系統 台電公司自民國 90年起於各級輸電線路

(345/161/69kV)陸續建置數位差流電驛 (87L

電驛 )作為輸電線路主保護系統。87L電驛採

成對方式於輸電線路兩端設置電驛設備與通

信多工機 (69kV系統採用以 1310nm波長單

模光纖直接引接方式，不使用通信多工機 )，

其基本工作原理係由電驛設備所分別讀取之

電流值透過通信頻道交換並進行相關差流運

算。當輸電線路遭遇雷擊或短路時，其電流

差值將超過臨界值，保護系統即判斷輸電線

路發生異常，電驛啟動跳脫動作，將異常輸

電線路自既有電網隔離。由於電流差值為跳

脫判斷依據，除相關計算之正確性外，電流

值的傳輸延遲時間必須加以補償，因此即時

通信的要求至為關鍵。

圖 6為 87L電驛通信架構圖。其中 87L

電驛設備為資料終端設備 (DTE)，87L電驛

通信多工機為資料通信設備 (DCE)，兩者間

藉由 RS-530電介面或 IEEE C37.94光介面

連接，傳輸頻寬為 64Kbps，採同步通信模

式。基本上 C37.94光介面的傳輸品質優於

RS-530電介面，目前台電電力通信系統已提

供 643路 C37.94電路，RS-530電路則已提

供 544路。

＊保護電驛資料管理系統

台電公司於建置 87L電驛的同時，進一

步建立保護電驛資料管理系統；其特性：

1. 該系統採專用網路系統，與公司企業網

路不互連；

2. 採用階層式架構，分層管理；（參考圖

7）

3. 建立完整健全之網路安全管理機制，包

括：管制連線登入之硬體連接埠、電驛

標置之變更需透過防寫密碼、以及無法

跨區讀取及變更資料等。

配合圖 7所規劃的階層式管理系統架構，

台電電力通信系統利用 NG-SDH光纖系統所

配 備 的 ISA（Integrated Service Adapter）

卡片之乙太網路介面電路串連各個站所交換

器，如總管理處 (供電處 )之 L3交換器、各

供電區營運處的 L3交換器、暨各級變電所

的 L2交換器）；圖 8顯式 NG-SDH光纖通

信系統提供本資料管理系統所需乙太網路電

路之拓樸示意圖。目前台電電力通信支援保

護電驛資料管理系統之乙太網路電路數量為

510路，且配合新增變電所持續增加中。

圖 6. 87L電驛通信架構圖

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圖 7. 保護電驛資料管理系統 階層式架構

圖 8. 電路拓樸示意圖

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＊電力品質監測系統

本系統建置目的：

1. 建立電力品質長期監測設備及分析技

術，有效監測科學園區電力狀況；

2. 提供規劃供電網路以及安裝改善設備之

選擇方案；

3. 提供高科技產業電力品質改善之依據；

4. 人機介面與網路應用之研究；

圖 9為本系統電力品質監測位置分佈圖；

圖 10則為本系統架構圖。

目前電力通信系統支援電力品質監測應

用所需電路共計 345路 (DS0電路 237路、

E1電路 102路、Ethernet電路 6路 )。

＊配電饋線自動化系統

台電公司推動建置「配電饋線自動化」，

係希望達成以下目標：

1. 縮短故障偵測及隔離之時間，加速事故

搶修（但減少事故次數非自動化功能）；

2. 自動操作正常線路迅速恢復供電，增加

售電量；

3. 遙控操作開關，節省操作時間與人力；

4. 掌握饋線運轉資訊，有助於減少線路損

失及提高供電品質；

台電公司配電饋線自動化系統型態共分

為三種：

1. 常閉環路自動化系統其功能為線路開

關自動操作與 SCADA；

2. 常開環路自動化系統其功能為 SCADA

+ FDIR（Fault Detection Isolation and

Service Restoration）；

3. 簡易自動化系統功能為簡易 SCADA，

運用於偏遠地區架空饋線；

有關配電饋線自動化控制中心至 FRTU

間光纜通信設計之原則如下：

1. 規劃及繪製控制中心與變電所間之「光

圖 9. 電力品質監測位置分布圖

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纜網路規劃圖」；

2. 由通信處提供各變電所間光纜芯線；

3. 若通信處無既設光纜，則區處可考量於

饋線自動化工程內規劃新設該等區間之

光纜 (無金屬充膠單模光纜 )；

4. 如有需區處配合提供配電管路 (6吋之配

電高壓管路 )，區處應配合提供，另管

中管可視實際需要協調電力通信處一併

建置或由區處提供；

圖 11為區處配電饋線自動化變電所間

路徑架構圖 (以北市區處第四期規劃為例 )。

電力通信系統支援各區營業處配電饋線自動

化，多數提供控制中心 (區處 )至 FRTU(變

電所 )站所間 2～ 4芯光纜芯線；近期為提

升通信資源之使用效率，陸續改以 NG-SDH

光纖系統提供 E1或 Ethernet電路，以保留

更珍貴的光纜芯線。目前饋線自動化已使用

E1電路 77路，Ethernet電路 110路。

伍、電力通信系統未來發展方向

台電電力通信系統雖已邁入寬頻網路技

術層級，惟本系統建置乃為確保電力系統運

轉之安全、穩定，因此通信系統本身即須具

備技術成熟與穩定可靠之特性。NG-SDH系

統因結合分時多工 (TDM)核心技術之成熟穩

定，以及 Ethernet傳輸功能的使用彈性，除

了延續 SDH系統的優點外，再輔以完整強大

的網路管理功能，仍將是近年電力通信領域

中之主流傳輸技術。

SDH分時多工核心技術固然具有穩定可

靠之特性，然而在另一方面也抑制了頻寬運

用的使用效率，值此智慧電網已成為大多數

圖 10. 電力品質監測系統架構圖

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電力公司邁向 2020年最重要的發展策略與

方向，電力通信在智慧電網應用上更將扮演

關鍵角色，NG-SDH所支援的通信電路已漸

不敷所需。由於智慧電網相關應用在通信需

求已趨向介面單一化 (即 Ethernet介面 )，

加上頻寬需求範圍更廣，且同時要求動態因

應頻寬需求的變化 (配合雲端應用與虛擬化

概念 )，為此，結合 Carrier Ethernet與光傳

輸網路而衍生的新世代封包傳輸網路 (PTN,

Packet Transport Network)，以及整合軟體

定義網路 /網路功能虛擬化 (SDN/NFV)等概

念，將可配合應用需求彈性動態調整頻寬供

應，改善傳統傳輸網路無法快速反應應用頻

寬需求的功能限制。PTN網路技術自 2010

年起開始發展，系統製造商亦持續累積網路

運轉與運用的實務經驗；預期 PTN+SDN/

圖 11. 配電饋線自動化架構圖

NFV將成為下世代 (2020 Decade)電力通信

網路的主流技術。

陸、結語

電力監控對於電力網運轉的安全與穩定

扮演舉足輕重的角色，而電力通信則是確保

監控系統確實運作的關鍵。本文簡述台電公

司現有之電力通信系統，以及支援四項電力

監控應用之電路提供現況。未來電力通信之

技術與應用演進將與智慧電網相關實務需求

緊密結合，台電公司也將持續建構堅實妥適

之電力通信系統，以滿足各項電力監控應用

之通信需求。

( 作者現服務台電公司電力通訊處 )

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