國內低壓智慧型電表基礎建設大進化
因應全球大量再生能源導入與節能減碳趨勢，世界各國將現行電力網
路再提升為「智慧電網」(Smart Grid, SG)，並列為國家電力建設發展重點。
我國為推動節能減碳政策，將智慧電網列入「國家節能減碳總計畫」標竿
計畫之一，並以推動智慧電表基礎建設、規劃智慧電網及智慧電力服務為
重點。
行政院 99 年 6 月 23 日核定經濟部研擬之「智慧型電表基礎建設推動
方案(簡稱為 Advanced Metering Infrastructure, AMI)」，正式啟動我國 AMI
建設，系統架構如圖 1所示，可分類分為高壓與低壓等兩大系統。高壓 AMI
主要針對工商用電大戶，全台共計 2.4 萬戶，佔全台用電量 60%，已於 102
年建置完成；低壓 AMI 多屬住商型用戶，共計 1300 萬戶，佔全台用電量
40%，是近期國內推動 AMI 的重點對象。台電公司(簡稱“台電”)是國內最
大也是唯一的綜合電業，同時擁有發電、輸電、配電與業務系統，也肩負
國內推動 AMI 的重責大任，因此，台電 AMI 系統的規格也就等同於國內
的主流規格，成為各方關注的焦點。故本文主要將針對台電低壓智慧電表
相關標準及推動現況進行說明。
圖 1
智慧型電表系統架構概念圖
資料來源:智慧型電表基礎建設推動方案
一、 台電新型低壓 AMI 架構與智慧電表模組化
台電已於 102~103 年建置 1 萬戶低壓 AMI，當時電表計量(metering)
及通訊模組採用一體化結構，並經標檢局檢定鉛封，如圖 2所示，從建置
及維運過程中發現，國內電表安裝環境複雜多樣，造成系統設計無法一體
化適用，往往需要個別調校，因此通訊效能及穩定性受環境影響大，而通
訊效能及穩定性不如預期時，卻受限於表體的一體化結構設計，使通訊系
統調校的彈性變小，若要修改通訊模組則必需拆表更換模組再進行鉛封程
序。
再者通訊系統與電表之生命週期不同，一體化結構將衍生設備維護問
題。而且在未來大規模建置時，也勢必為因應複雜環境而準備多種通訊技
術之電表，就設備維護角度將增加電表庫量等問題。綜上所述，計量及通
訊模組一體化所衍生許多推動細節問題，包含設備通訊調校、生命週期、
庫存、更新檢驗鉛封等，都是增加未來長期系統運維的成本。
圖 2
低壓智慧電表(計量+通訊一體化規劃設計)
資料來源: 工研院
台電從低壓 AMI 一萬戶建置的經驗中體認到通訊是 AMI 推動成敗的關
鍵，為了符合未來大規模建置的目標，並兼顧扶持國內產業的使命，決定
採取通訊與計量分離設計(loose-coupling)的新型低壓 AMI 架構與智慧電
表模組化設計(如圖 3、圖 4)，以增加通訊選擇彈性，並降低日後通訊調
校與維運成本。 規劃上電表表體以負責電力計量為主，其對電業端與用戶
端之 Field Area Network (FAN)與 Home Area Network (HAN)通訊模組採
取可插拔的模組化設計；而 AMI 通訊系統則透過公開評鑑遴選方式，篩選
適合台灣環境之通訊技術。
台電新型低壓 AMI 系統架構(圖 3)共分為計量單元、AMI 通訊系統
Route A、後端管理系統與 Route B 通訊系統 4 個主要的組件，其中“Route
A”係指電表往電業端的通訊路徑；“Route B”則是電表往用戶端的通訊
路徑:
 計量單元 ：係指電表本體，扮演 Server 的角色，負責度量、記錄
與儲存電力資料及事件等，在電表表體內可收容 Field Area Network
(FAN)與 Home Area Network (HAN) 等通訊單元(或稱“通訊模
組”)，AMI 通訊系統(Route A)及用戶端系統可在授權範圍內透過標
準之 P1 介面存取計量單元內相關資訊。
 AMI 通訊系統(Route A)：連接電業後端管理系統與電表計量單元之
通訊系統，由 FAN 通訊單元、頭端伺服器與各種 FAN 或 Wide Area
Network (WAN)通訊設備(例如: Repeater、Gateway、Concentrator
或 Base station 等)及中間的網路所組成。FAN 通訊單元扮演電表計
量單元與 AMI 通訊網路間閘道器的角色；而頭端伺服器則扮演 AMI
通訊網路與後端管理系統間電表資料閘道器的角色，亦負責 Route
A 通訊系統中網路及設備的管理功能。

後端管理系統 ：如: 電表資料管理系統(Meter Data Management
System , MDMS)、資產管理系統等。
 Route B 通訊系統 ：連接用戶端系統與電表(P2 介面)之通訊系統，
包含電表端的 HAN 通訊單元與用戶端的通訊盒等 。
金鑰管理系統
與Agent
P7
後端管理系統 (如:
MDMS)
AMI通訊系統(Route A)
電表
Route A
FAN通訊單元
手持裝置
P5
計量單元
P1
Field Area Network (FAN),
Wide Area Network (WAN)
P6
頭端伺服器
P2
HAN通訊單元
Route B
通訊系統
Route B
HAN通訊盒
用戶端系統
(如: HEMS等)
圖 3
台電新型低壓 AMI 系統架構
圖 4
智慧電表模組化設計示意圖
資料來源: 台電
資料來源: 工研院
在台電的新型低壓 AMI 架構中可看出，AMI 通訊系統(Route A)及用戶
端系統均須透過 P1 介面對計量單元進行操作；後端管理系統亦須透過 P6
介面與 AMI 通訊系統(Route A)進行互操作，由於計量單元、Route A&B 通
訊系統與後端管理系統均可能來自不同的供應商，所以，標準化 P1 與 P6
介面的電力計量資料交換協定變得至關重要。
二、 P1 介面電力計量資料交換協定
台電於 106 年 5 月 23 日公告 20 萬具模組化智慧電表之表體標案，對
於 P1 介面的電力計量資料交換協定有明確的規範，除了依循中華民國國家
標準(Chinese National Standards, CNS)，亦考量與國際電工委員會
(International Electrotechnical Commission, IEC)標準接軌，以及扶持國內產
業進軍國際市場等因素，台電電表 P1 介面的電力計量資料交換協定採用
CNS 15593 及 IEC 62056 標準為主體，並依據實際業務需求進行微調修訂
之。
 AMI 電力計量資料交換國家標準 CNS 15593
AMI 與傳統電表最大的差異點，在於可透過通訊模組與控制中心的電
表管理系統(MDMS, Meter Data Management System)進行即時的資料交
換。為了使眾多電表製造商所生產的電表能與 MDMS 具有互通性，制定電
表標準通訊協定便顯得極為重要。國際上 AMI 技術標準眾多，而
DLMS/COSEM (Device Language Message Specification/ Companion
Specification for Energy Metering)為目前內容架構最完整且最多國家 AMI
系統採用的技術標準之一，該標準經國際電工委員會採納為 IEC 62056 國
際標準，並由 DLMS User Association 進行開發和維護。IEC 62056 標準內
容包含：通訊實體層與資料鏈結層之協定規則、網路應用層之服務與通訊
安全管理、具物件導向概念之資料系統結構、物件命名規則等，其堆疊架
構如圖 5所示。有鑑於全球各國建置智慧電網之趨勢，以及配合國內 AMI
之發展需求，我國標準檢驗局於 2013 年依據 2006 年所發行之第二版 IEC
62056，制定完成中文版 CNS 15593 智慧電表通訊標準，其各部份文件內容
及與 IEC 62056 對應之版本，如表 1所示。
圖 5
IEC 62056 標準通訊堆疊架構
資料來源: 標檢局
表 1
CNS
15593-21
15593-31
15593-42
15593-46
15593-51
15593-52
15593-61
15593-62
資料來源:
AMI 電力計量資料 CNS 15593 國家標準
內容
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
21 部：直接本地資料交換
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
31 部：使用雙絞線 載波信號之區域網路
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
42 部：連接導向非同步資料交換之實體層服務及
程序
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
46 部：使用 HDLC 協定之資料鏈路層
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
51 部：應用層協定
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
52 部： 通訊協定管理配電線訊息規格(DLMS)伺
服器
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
61 部：物件識別系統(OBIS)
電力計量－讀表、計費及負載控制之資料交換－第
62 部：介面類別
標檢局
對應 IEC 版本
62056-21
62056-31
62056-42
62056-46
62056-51
62056-52
62056-61
62056-62
目前台電依據 CNS 15593 國家標準，訂定其 AMI 系統之需求端通訊規
範標準，主要採用的內容如下：
A. CNS 15593-46：使用 HDLC（High-Level Data Link Control）協定的資
料連結層；
當 Client 端欲向電表(Server 端)進行資料讀取時，需先以本章節所
定義之程序與訊框格式完成資料鏈結動作。透過 SNRM (Set Normal
Response Mode)指令，Client 可向電表要求連接，電表再依狀態回覆
UA(Unnumbered Acknowledgment)、DM(Disconnected Mode)等回應指
令，HDLC 通訊架構如圖二所示。待連線完成後，再依 HDLC 訊框進
行應用層資料(APDU)傳輸，HDLC 訊框格式如圖 7所示。
圖 6
HDLC 通訊架構
資料來源: DLMS/COSEM Green Book
圖 7
資料來源: 工研院
HDLC 訊框(含應用層封包, APDU)
B. CNS 15593-51、CNS 15593-52：COSEM 應用層
在資料鏈結層建立完成後，即可進行應用層連結 Application
Association (AA)。AA 建立的第一步，需進行登入驗證，DLMS/COSEM 為
電表登入驗證過程提供了多種安全級別，包含訪客模式(No Security)、低階
安全(Low-Level Security, LLS)、高階安全(High-Level Security, HLS)，對不
同用戶可以賦予不同的安全級別。在完成應用層連結後，即可藉由包含：
Association LN (Logical Name)的 Get (擷取資料)、Set (更改資訊)與 Action
(呼叫函式) 等服務，進行應用層資料傳輸。
C. CNS 15593-61：物件識別系統(OBject Identification System, OBIS)；
為使電表資料有統一的命名規則，避免因不同電表供應商之物件名稱
不一致所引發的相容性問題，此部份文件定義物件名稱識別規則 OBIS，以
提供電表中的所有資料包括：測量值和抽象參數等，具有特定的識別碼。
OBIS 碼是一個由 6 個數字代碼組成的組合編碼，它以分層的形式描述了每
個資料項目的準確含義，各代碼的用途如下：
 代碼 A 用於識別能量類型，如：電 1、熱 6、氣 7、冷水 8、熱水 9
等；
 代碼 B 用於識別測量通道，如：電能表輸入通道的編號；
 代碼 C 用於識別資訊來源，如：正向有功功率 1、電流 11、電壓
12 等；
 代碼 D 用於識別物理量的處理方法，如：求積分值 8、平均值 4、
最大值 6 等；
 代碼 E 用於識別費率類型，如：費率 1、費率 2、費率 3、總費率 0
等；
 代碼 F 用於識別結算週期，如：結算週期 1、結算週期 2、與結算
週期無關的值 255 等。
以售電總仟瓦小時(Total kWh)為例，透過 OBIS 編碼規則組合之代碼為
1.0.1.8.0.255。
D. CNS 15593-62：介面類別(Interface Class)；
由於 CNS 15593 為具有物件導向結構之協定標準，因此透過此部份文
件，定義了欲建立電表各類型物件資料時所必須依循之介面類別模型，包
含屬性(Attribute)與執行方法(Method)，其中幾項主要常見的介面類別模型
如下：
 Data：電表設定相關之資料類別；
 Register：電表狀態值即時值類別；
 Profile generic：電表歷史資料類別；
 Clock：時間資料類別；
 Association：應用層連接資料類別；
 IEC HDLC setup：HDLC 資料鏈接層設定類別；
 Security setup：資料安全性設定類別。
台電在制定 AMI 規範標準時，除了引用並遵循上述 CNS 15593 資料交
換協定內容外，也依其業務與運維需求，自行定義下列各項內容，包括：
 台電需求之電表物件內容(OBIS)
 電表歷史資料物件與時間間隔
 電表錯誤與事件代碼與等級
 管理軟體與操作軟體所需之相關物件
 電表 LCD 顯示功能相關物件
 金鑰管理之交換介面與流程
 後台控制中心(MDMS)之通訊介面與 Client 讀表權限
 電表光讀頭之通訊介面與 Client 讀表權限
 用戶端之通訊介面與 Client 讀表權限
 Public client 讀表權限
 斷復電流程與物件
 時間電價相關物件與遠端更新格式之流程
 符合台電 AMI 架構之通訊限制(如可接受連線數、Denial-Of-Service
(DOS)攻擊防阻限制、各通訊層 Timeout 等)
 通訊協定及應用情境測試項目
三、 P6 介面電力計量資料交換協定
根據台電於 106 年 5 月 19 日公告之低壓 AMI 通訊介面單元評鑑
說明書，台電規劃 AMI 通訊系統(Route A)與後端管理系統的 P6 介面的資
料交換協定擬採用 IEC 61968 的國際標準。雖然台電關於 P6 介面的採購規
範仍在制定中，但大方向上仍採取以 IEC 61968 的標準為主體進行修訂。
IEC 61968 (Application integration at electric utilities - System interfaces
for distribution management)是國際電工委員會 IEC 標準組織所制訂關於配
電管理系統介面的系列標準(圖 8)，試圖整合並統一配電系統各式應用的資
訊交換，包含: 電網運轉、資產管理、讀表與控制，維護與施工等應用，
其中，與 AMI 應用直接相關的就是 IEC 61968-9 讀表與控制這介面規範。
圖 8
IEC 61968 介面參考模型
資料來源: 標檢局
圖 9為 IEC 61968-9 的參考模型，黃色區塊是 IEC 61968-9 標準所涵蓋
的範疇，包含 Metering system、Meter data management、Meter maintenance、
Load management 與 Meter asset management 等五個最主要的邏輯組件(或系
統)，對應台電的新型低壓 AMI 系統架構，Metering system 就是 AMI 通訊
系統(Route A)中的頭端伺服器(Head-End System, HES)，支援 Data collection
與 control and reconfiguration 兩個主要的功能；其餘 4 個邏輯組件則均可視
為台電的後端管理系統。IEC 61968-9 Reference Model 中各邏輯組件間採用
eXtensible Markup Language(XML)格式交換訊息，並透過 Simple Object
Access Protocol (SOAP)或 Java Message Service (JMS)等方式進行傳輸，在標
準中列舉了 meter reading and control 常用的各種 use cases (如下)及各邏輯
組件間資訊交換的流程，並且清楚定義各訊息的 XML Schema。
 End device event: 電表事件回報，如: 停電偵測、電表異常與電力品質
等。
 Meter reading: 讀表，如: 週期性讀表(Periodic meter reads)、人工讀表、
On-Request 讀表等。
 End device control: 電表控制，如: 負載控制、電表斷復電等。
 Meter service requests: 電表服務，如: 電表安裝移除、電表校驗更換等。
 Metering system events: AMI 系統事件，如: 軟韌體更新等 。
 Customer switching: 用戶更換電力公司。
 Payment metering service: 預付型電表服務，如: 交易確認等。
 Premise area networks (PAN): 用戶區域網路應用，如: PAN 裝置配對、
PAN 裝置事件回報、PAN 裝置控制等。
 Master data management: 基本資料管理，如: 用戶、系統商基本資料與
合約、電表地址、GPS 與費率等。
圖 9
資料來源: IEC 61968-9
IEC 61968-9 Reference Model
四、 國內低壓 AMI 大爆發
於 105 年 9 月 22 日由行政院統一對外公開未來模組化智慧電表之推動
做法，並具體規劃後續推動期程，如圖 10所示，將在 107 年前完成 20 萬
戶電表建置、109 年建置 100 萬戶、迄 113 年渴望達成 300 萬戶建置目標，
未來智慧電表建置完成後，配合通訊系統開通，可提供用戶更便利、更即
時的用電資訊，用戶亦可安裝家庭能源管理系統(Home Energy Management
System, HEMS)，支援分時計價、需量反應等負載管理措施。
圖 10
行政院智慧電表建設規劃期程
資料來源: 行政院 (2016/9/22)
台電配合政策，已於 106 年 5 月 23 日公開 20 萬具模組化智慧電表之
表體招標公告，包含大同、中興、康舒、華城、玖鼎、斯其大(Itron)等 6 家
國內外廠商投標，於同年 7 月底決標，預計 107 年初交貨，並將以六都及
供電瓶頸地區優先建置。而 AMI 通訊部分台電依公司規章擬定低壓 AMI
通訊系統評鑑辦法於 106 年 5 月公告，透過公開技術評鑑遴選方式，篩選
適合台灣環境之成熟通訊技術，評鑑流程如圖 11所示包含承製能力(技術
資料)書審、測試樣品繳交、實驗室測試、實際場域測試等篩選流程，已有
13 家廠商(技術)團隊報名，其中技術能量包含美、日、台、韓、新加坡等
多國廠家團隊參與。目前廠商團隊配合台電評鑑作業流程辦理中，預計 107
年初產出具技術水平團隊名單，以利台電後續 AMI 通訊建置案規劃與辦
理。讀者可在http://www.ami-tech.tw/獲取更多關於台電 AMI 推動的重要資
訊與規範細節。
圖 11
資料來源: 台電
台電低壓 AMI 通訊評鑑流程規劃