1 一体化的电力监控系统架构
在目前电子厂房常用监控系统架构中,往往存在着2个主要问题:
01服务器的配置相对固化,并且多系统前置服务器嵌套的架构,导致系统可靠性低,时效性差,系统到了一定运行时间出现数据延迟、卡顿、服务器宕机等问题。主要的是专业性不强,缺乏电力数据关联分析及性能预测,比如软件和硬件规约的匹配问题,导致电力系统故障录波、SOE事件记录、电能质量分析及断路器老化分析等软硬件融合的应用无法满足。
02目前多数半导体工厂的监控系统相对独立,抛开FMCS系统暂且不提,单单对于电力系统来说,就分为电力监控、抄表系统(或能源管理)、压降监测系统,这些系统部署独立,数据也没有打通,在运维端需要投入大量的人力资源进行值班监视,同时故障发生时,系统无法综合分析,大都是独立显示和报警,运维人员对故障的判断和处理会投入更多的时间和精力。
由此,针对半导体行业,施耐德电气在传统配电的基础上不断进行迭代升级,提出了更加契合电子行业实际应用场景的EcoStruxureTM Power一体化智能配电架构,该架构分为3层,包括互联互通的产品层、边缘控制层和应用分析与服务。
其中,配电系统涵盖了半导体工厂从市电、中压、柴发,到低压末端配电的全覆盖,监控系统通过融合传统的电力监控,还整合了电能质量监测和能效管理,实现电子厂房智能配电监控系统的三合一。
一方面从建设阶段,减少多系统独立部署带来的不必要投资,另一方面整合系统资源有助于减少运维人员的投入和提升系统对电气故障的综合分析。
软件架构层面:
❖ 系统平台架构简洁,部署方式灵活,可集中式部署也可分布式部署。
❖ 冗余方案丰富,支持软件端的双机冗余,N+1冗余以及2N冗余,同时支持单网、环网、双网多种网络冗余部署方案,确保后期工程的灵活扩展。
❖ 多集群负载均衡技术,可快速响应30-50万点海量数据处理,以及报警事件的快速相应和定位。
功能层面:
通过软硬件融合的专业系统,助力运维效率提升,比如告警事件智能分组、半导体工厂压降事件波形捕捉与还原分析、扰动方向判定、合规曲线分析、关键电气设备的性能诊断、能效管理等等,确保我们的一体化电力监控系统是可监、可控、可分析的一体化平台。
综上所述,结合我们对一体化架构的解析,综合考虑适用于不同规模特性的电子工厂应用场景,可提供覆盖全区域、全场景、全周期的半导体工厂供配电数字化解决方案。
2 中压智能配电数字化解决方案
困扰因素
1、 在供电可靠性有限的情况下,发生停电事故,如何判定责任方?
2、如何简化中压电源负载投切系统的设计复杂度,缩短工程周期,提高运营效率?
3、如何配置母线保护,实现故障快速切除,保障设备与人身安全?
4、有无必要对中压开关柜和断路器采取监测措施?需要监测哪些内容?
扰动方向判定
半导体制程复杂,供电的可靠性直接影响产品的良率和残次品率,甚至产线的停产等,会带来严重的经济损失。用户需了解供用电的品质并通过技术手段准确记录毫秒级的事件发生;做到电网侧和用户侧供电系统界面责任判定,以作为保险公司理赔依据。
当系统出现停电或电能质量事故,用户首先要准确判断事故类型、扰动方向、责任认定。其次,准确记录数据以及波形;最后进行全面分析,给出改进方向。
在以上问题的解决方案中,施耐德电气可提供全球范围内采样精度较高的电能质量仪表结合我们PO电力监控系统的数字化解析,对电能质量事件,骤升、骤降、瞬变、中断等扰动进行高精度波形捕捉,实现扰动方向的判定,并能够提供扰动分析报告,记录事故发生时候的准确事件和波形还原,给出合理化建议,帮助我们的用户解决电网扰动方向监测与责任判定的难题,支撑损失索赔或者改善提升供电可靠性的建议。
中压整站弧光保护
在中压母线、中压柜运行过程中很可能由于操作失误、接头松脱、动物侵入,以及长时间运行后PT绝缘老化、套管老化导致严重短路故障。
对于中压母线未像高压母线那样安装母线差动保护,中压母线短路故障依赖上级进线的后备保护切除,切除时间长,而根据测试结果数据,母线燃弧后0.1s就会燃烧,0.15s后母线损毁,柜体在0.2s后爆炸。
对10kV和6.6kV开关站内部署整站式弧光保护系统,配置单独的弧光保护系统(独立于微机保护,可以不影响现有保护系统),包含主单元、辅助单元和弧光传感器。弧光传感器可装在开关柜的三个隔室内(母线室、断路器室和电缆室),能够全面保护整站内的开关柜。通过检测电弧光信号,整套母线的保护动作时间可达5~7ms,主单元可显示弧光发生点位置,在主断路器拒动时发出跳闸指令跳上一级断路器,提高保护系统的安全性监测数据。