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随着国家对集成电路行业的投资加大，多个国家重点半导体生产厂在北京，上海，深圳，武汉及合肥等地相继建成投运。本文将对半导体行业集成电路制造厂电力监控进行介绍与讨论，并给出相关解决方案。

1.总降变电站

随着半导体行业制程技术的进度，生产设备用电负荷的上升也十分明显，目前主流芯片厂家的总降变电站电压等级已经达到kV。以目前某半导体厂的电气一次设计来看，2回kV线路，本期2台（远期4台）40MVAkV/10kV变压器。

这一部分的电力监控为独立一套监控系统，设计要求满足国家电网相关要求。与国家电网调度的通讯接口也设置在此部分。此部分详情不在本文讨论范畴。

2.中，低压终端配电站

kV变电站的10kV每段母线有9回出线，本期两段母线18回出线（远期四段母线36回出线）向下辐射到半导体生产线的各终端10kV变电站。

按功能分为有生产区(FAB)，动力及生产辅助区(KVPSB、CUB、WT、Gasyard、BC、PMD)等。我们本篇讨论的半导体行业电力监控覆盖范围就是从kVPSB的10kV出线，对侧各10kV中压配电站及0.4kV低压配电站的中压开关柜、变压器、低压柜、电容柜、不停电转换开关柜以及发电机系统及静态UPS系统。

电力监控系统同时与1.总降站电力监控预留双向规约接口，从总降变电站获得kV部分的运行工况，同时上送10kV及关键0.4kV配电信息至总降变电站监控，并由其远动工作站上送调度。2.FMCS全厂管理控制系统预留相关接口，目前主流的接口为OPC或OPCUA。

3.监控设备数量及通信方式

如上述描述的范围，一般一个12英寸半导体的监控对象数量大致如下：

1.10kV配电站站点8-10个，一般每个配电站均要求设置操作员工作站正常情况监视本站设备，特殊情况下可以看到全站设备情况。

2.10kV综保在-台不等，通讯规约采用IEC，随着冗余通信要求的提升，需要满足IEC-PRP双网冗余通信协议，可以远程读写定值，调取故障录波。

3.10kV仪表在-台不等，通过规约采用MODBUSRTU，在实际项目中，需要设置通讯管理机将RS总线的MODBUSRTU转换为MODBUSTCP或其它规约。

4.10kV配电站其它直流屏，UPS等设备，数量不定，通讯方式采用和10kV仪表类似的模式。

5.0.4kV配电站开关采用ACB和MCB两种数量在-不等，由于0.4kV所带负荷多为半导体厂的核心关键负荷，所有0.4kV的监控仍采用较为传统的RTU方式。

a.遥测由ACB及MCB的仪表通过RS+MODBUSRTU向RTU提供。-个低压电力仪表需要给RTU系统转发-个遥测点

b.遥信由ACB或MCB的干接点，如：开关位置，开关报警，开关试验等通过电缆上送到RTU的开入采集模块，低压开关的动作信号必须在第一时间反应到电力监控，以方便电力监控人员知晓并处置相关事故，缩短停电时间。需要0-0个遥信点。

c.遥控由RTU的开出模块，通过电缆到开关的电动操作机构。需要-0个开出点。

低压RTU的布置也采用分布在每个低压配电系统，每个站内集中组屏的模式。由于半导体厂对于低压的重视程度远远高于其它工业场合，要求RTU具备高速冗余以太网通信且满足IEC的通讯规约。

4.系统架构

按3章节的描述，可以总结得出半导体电力监控项目，监控对象分布在半导体厂房10处且数量较多。那么为了满足数据采集转发，数据集中存储，各配电站又可就地监视的要求。较为主流的模式如下:

4.1.分布式前置机及数据库保障数据采集效率及存储安全。

作者曾经遇到过没有实施过半导体或大型电力监控厂商，在实施时不配置FE（前置），由主服务器直接面向综保，RTU和通讯管理机，这样做的结果造成数据采集不稳定，且一旦主服务器宕机，数据存储的安全也无法保证。为了避免如下情况，一般在每个中低压配电站，均会布置，一台变电站综合主机（StationComputer）兼顾前置机，就地操作员工作站及数据库存储的相关功能。

4.2.千兆工业以太网

作为连接站与站直接的信息高速公路，主干网目前均已采用Mbit/s的工业以太网，为保证冗余采用双网结构，自愈采用增强型RSTP协议。

交换机的南向接口，采用光，电端口可定义的模式。对于综保IEC接口优先采用光纤接口，保证交换机布置不受通讯距离限制及消除电磁干扰。其它通讯管理机、前置机、RTU等与交换机统一布置设备采用电口。

4.3.热备用（Hot-standby）服务器及可扩展数量的操作员工作站

为了保证监控系统不中断运行，服务器双主机采用热备用的模式，保证系统冗余的同时要求热备用的服务器与工作服务器数据库严格统一。

由于半导体厂区地理分布较大，操作员工作站既要布置在主监控室（FMCS），也要分布在各中低压配电间。要求操作员工作站可以提供2个角色，1个面向本配电间中低压设备，1个面向全站中低压设备。

5.总结与讨论

从上述介绍中，我们可以知晓1个半导体厂的横跨电压等级从kV至0.4kV，耗电量也随着制程的进步而不断提升。1个10kV综保的误动，1个0.4kV断路器的跳电，1次不间断供电切换的失误都会引起巨大的经济损失。这就要求电力监控系统具备。

1.超高可靠性---核心设备从服务器，主干交换机，综保通讯接口均冗余配置。

2.数据存储，快速筛选及索引---当一个系统建成后，海量的运行数据会存储在服务器中，这些数据对于今后企业调整生产计划，分析产出能效比十分重要，所以要保证收集数据之质量，同时可以快速筛选及索引。

3.数据采集存储之后还可以做什么？几百万甚至上千万投资的电力监控系统，完成了收集数据的第一步后，除了图形化显示，提供数据报表以外，还能做什么？哪些趋势可以自动推测？能否有智慧眼协助运行人员24小时不间断筛选异常数据并给予建议？云计算带来的算力提升，能否让半导体行业更高效？

这些问题，小二会在以后的文章中慢慢讨论。

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最后附上一打油诗一首：

集成电路能耗大，高中低压均重要

电力监控接口多，稳定高效为上策。