原标题：AcrelEMS-SEMI半导体电子厂房能效管理系统是如何应用的？
科技发展离不开大规模集成电路技术的进步，特别是半导体相关的技术。近几年受国际环境影响，国内外很多行业受到芯片供应的影响。在国家政策引导下，半导体行业发展比较快，新建了较多半导体工厂。半导体工厂用电量大，而且大部分工艺需要24h不间断运行，对供电可靠性要求非常高，在工厂建设的时候如何设计工厂能效管理系统也是很重要的。
半导体工厂用电量比较大，更重要的是为了更好的提高供电质量，降低电网干扰，一般都会采用110kV或更高电压等级供电。每个工厂工艺生产用电量与公用工程用电量比例不完全一样，通常工艺生产比公用工程用电量略低，但大概能认为比例为 1:1的关系，即各占全厂总负荷的 50% 。植入、光刻、刻蚀生产的全部过程中的机台设备、泵、高温炉及其它一些机械设备是工艺生产的全部过程中的主要用电设备，而公用工程直接参与工艺生产的超纯水、工艺生产的冷却水、氮气及间接参与生产的建筑冷却的冷冻水、清洁干燥的空气是主要的用电大户。
AcrelEMS-SEMI电子工厂能效管理系统集变电站综合自动化、电力监控、电能质量分析及治理、电气安全、能耗分析、照明控制、设备运维于一体，为建立可靠、安全的工厂能源管理体系提供数据支持。
①电子半导体厂房用电量非常大，对供电可靠性要求非常高，对故障比较敏感，一旦意外断电会导致重大损失，配电系统结构复杂；
②大部分工艺设备对电能质量比较敏感，电压暂降会导致设备损坏、生产材料报废等产生较大的经济损失；
③生产机台设备内部有大量的电子器件如晶闸管，它们不仅对谐波电压和电压波动非常敏感，承受较差电能质量的能力不一定是很高，同时也是主要的谐波源。
④工厂电压等级比较多，出于供电可靠性要求和工艺设备需要电压等级不同，工厂配电电压从110kV到10kV、0.48kV、0.4kV、0.208kV不等，涉及的各电压等级变压器数量非常多；
⑤工厂电源比较多，包含多路市电、柴油发电机，大功率UPS、储能电池等，设备维护工作量大，各电源切换逻辑复杂；
⑥安全生产压力大：配电系统、消防联动控制系统隐患需要及时有效地发现，部分工艺生产的全部过程中会产生有害化学气体，安全生产无论怎么重视都不为过；
⑦工厂变频设备、UPS等设备多，功率大，产生谐波较大，对无功补偿和谐波治理有一定要求；
⑧空调系统、冷却塔系统、CDA系统、PCW 系统、 MAU 系统、FFU 系统、纯水设备系统、废水系统、空压机系统、照明办公系统等系统设备和子系统众多，需要统一运维管理。
①通过EMS系统实时显示工厂高中压柜、低压柜、直流屏、UPS 及电池监控系统、发电机系统、母线测温系统、光伏发电系统、配电盘柜系统相关设备应设置直观的画面进行展示；
②对工厂供配电系统来进行实时监控，包括变电站、柴油发电机运作时的状态、油箱油位、变压器、自动切换开关、静态UPS、中低开关柜电气参数等；
⑥对静态UPS运作时的状态、蓄电池温度、电压、电流、内阻、进行监测，对蓄电池室可燃气体浓度监测和报警并启动排风；
⑧监测建筑进线电能质量，读取波形文件并做多元化的分析，定期自动出具分析报告，异常及时告警；
⑩消防疏散通道、安全出口有明显的指示灯具，并能够最终靠不同应急预案控制疏散方案；
按栋别建筑对用电做多元化的分析，系统包括但不限于冰机系统、冷却塔系统、热水系统、PCW 系统、MAU 系统、排气系统、FFU 系统、纯水设备系统、废水系统、纯水抛光系统、空压机系统、气体纯化系统、大宗气站、照明办公系统、IT 数据中心系统、工艺机台（分栋及工艺）等，展示画面形式包括但不限于饼图、折线图、柱状图等，可对历史数据、实时数据、累计电量、功率、分时段（年、月、周、日）电量及功率进行展示对比分析；
监控软件采用B/S架构，接入以上监测数据，通过浏览器、手机APP或短信等方式提供数据监测和异常报警，并可通过系统发布维保、巡检及抢修派工任务。
半导体制造工厂电源可分为三类即：公共电网电源、柴油发电机备用电源和 UPS 电源。国内企业通常会分别简称为：市电、E 电和 U 电。关于 UPS 电源，除了集中式大容量不间断电源外，还会有供机台设备的 IT和控制用的 UPS，这种UPS 通常为小容量分布式 UPS。
工艺生产负荷按其对电源可靠性要求的重要性可分为3个等级：1级关键负荷、2 级关键负荷及3级关键负荷，重要性是逐步升高的，这里负荷等级划分与国家标准GB50052-2009《供配电系统模块设计规范》中负荷分级定义不同。
以下为一个工厂的典型电气单线示意图(部分)，为了更好的提高工厂供电可靠性，采用2路110kV电源供电，设立一座110/10kV变电站，配置2000kW/10kV柴油发电机作为后备电源，在0.4kV侧配置500kVA UPS用于3级关键负荷和部分2级关键负荷工艺设备供电。
根据用户想要，配置AcrelEMS-SEMI电子厂房能效管理系统，为厂房提供监测和控制，基本功能有：
①实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等；
②监测各进线回路电能质量，包括电压暂降、谐波畸变、闪变等数据波形记录，进而判断配电系统扰动方向；
③对中高压回路进行故障录波、事件顺序记录等功能，协助分析故障原因并改进；
①对0.4kV和0.208kV侧进行电能质量治理，包括谐波治理和无功补偿；
②实时监测0.48kV、0.4kV和0.208kV馈线漏电电流，异常时报警；
⑥监测厂区内消防应急照明和疏散指示灯具工作状态，在发生火灾时提供疏散应急预案，灯具有异常时报警；
①按照建筑栋别或用户想要的区域采集厂区内建筑的能耗数据，包括电、水、气、汽、压缩空气、冷热量等，并进行折标煤计算和CO2排放趋势统计；
②采集厂内冰机系统、冷却塔系统、热水系统、PCW 系统、MAU 系统、排气系统、FFU 系统、纯水设备系统、废水系统、纯水抛光系统、空压机系统、气体纯化系统、大宗气站、照明办公系统、IT 数据中心系统、工艺机台等，展示画面形式包括饼图、折线图、柱状图等，可对历史数据、实时数据、累计电量、功率、分时段（年、月、周、日）电量及功率进行展示对比分析；
③按照照明插座、空调、工艺设备、特殊用电对厂内用电进行分项统计，并通过饼图方式展现；
②通过系统实现集中控制、定时控制、光照度感应控制、人体感应控制、区域控制等；
①接入厂区分布式光伏电站发电数据，采集光伏逆变器、并网柜数据，并进行日、月、年、累计收益分析和减排分析；
②对特定区域如UPS电池间氢气浓度进行监测，在浓度超标时可自动启动排风。
方案基于工厂不同的应用场景，配置终端感知设备，包括微机保护测控装置、操控装置、测温传感器、弧光探测单元、电能质量分析装置、多功能计量仪表、有源滤波装置、无功补偿装置、电气火灾探测器、电池监测单元、气体传感器、照明控制器和传感器、暖通仪表等，配合现场具备通讯接口的设备如柴油发电机控制柜、UPS、直流屏等设备，通过智能网关采集设备数据，进行协议转换、数据分析、就地存储、逻辑判断后上传能效管理平台，为管理人员提供电气、设备、环境监视测定、控制和预警，提升了工厂运行可靠性和安全性，提高管理效率，减少在供电、环境和设备上的运维人力成本。
AcrelEMS-SEMI针对厂区配电系统采集数据并通过画面显示和告警，采集数据点位如下表所示：
变电站综合自动化系统主要是针对110kV变电站、10kV变电所和10kV柴油发电机部分，在变电站设置Acrel-1000变电站综合自动化系统子站，实现本地遥测、遥信、遥控、报警、报表等功能，并把数据上传至AcrelEMS-SEMI能效管理平台，实现集中监测和报警。
实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等；
综合自动化监控系统能直观显示一次系统图，并实时显示各电压等级各回路的遥测量、遥信量和报警信号等。
遥测量包括电压、电流、功率、功率、电能等电参量，高低压柜内电气节点温度值等；
遥信量包括中压开关柜内路断路器、手车、隔离开关、负荷开关、地刀开关的分合状态，柜内弧光探头的链路状态、断路器弹簧储能状态及远方就地控制状态；
报警信号包括微机保护设施的告警信号、保护跳闸信号及装置异常信号\线路弧光保护动作信号、节点温度告警及设备通信异常告警，异常信号能够最终靠声光报警。
变电站综合自动化子系统主机设置在变电站，同时数据上传至AcrelEMS-SEMI能效管理平台，在平台统一显示和报警。
AcrelEMS-SEMI能效管理系统监测各进线回路电能质量，包括电压暂降、暂态、稳态数据波形记录，并提供电能质量分析报告。
10kV进线电能质量监测装置采用APview500，采用了高性能多核平台和嵌入式操作系统，遵照IEC61000-4-30《测试和测量技术-电能质量测量方法》中规定的各电能质量指标的测量办法来进行测量，集谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体。装置在电能质量指标参数测量方法的标准化和指标参数的测量精度以及时钟同步、事件标记功能等每个方面均达到了 IEC61000-4-30 A 级标准，能够很好的满足 110kV 及以下供电系统电能质量监测的要求。
装置可以监测电网频率 ,电压、电流有效值,有功功率、无功功率、视在功率及功率因数,电压偏差,频率偏差,三相电压不平衡度、三相电流不平衡度；三相电压、电流各序分量；基波电压、电流，功率、功率因数、相位等,谐波（2～50 次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波电压、电流含有率、有效值、功率等,谐波群 ,间谐波 电压波动、闪变，电压可输入57.7V/100V 或 220V/380V 。
10kV变压器保护测控装置采用AM5SE-T，具备电流速断保护，过流保护，复压闭锁，反时限过流保护，复压闭锁，两段式高压侧零序过流保护，两段式低压侧零序过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警，超温/重瓦斯跳闸，过温/轻瓦斯报警。
在中压母线，中压柜运行过程中很可能由于的操作失误、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s 后母线s 后爆炸。
PT监测装置采用AM5SE-UB，可以监测电压互感器实现过电压告警、零序过压告警、PT断线告警、低电压告警等功能，采集母线三相电压、零序电压、线电压等。
开关柜操控装置采用ASD500，它以一体化布局配套于开关柜，简化了开关柜的面板设计，美化了面板布局。除具有动态模拟指示、带电显示及闭锁、温湿度显示及其控制、验电核相、二次回路电压值显示、人体感应带电提示及柜内照明、语音防误提示、时间日期显示、远方/就地操作、分合闸操作、手动/自动储能、远程通信等功能外，还具有电力综合参数测量功能，测量参数为：三相电压、三相电流、功率因数、有功功率计量、无功功率计量，使开关柜进一步智能化、网络化、数字化。另外可以接入无线测温传感器数据，就地显示各电气接点温度。
ATE200表带式无线测温传感器：电池供电无线温度传感器，表带式固定，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃，电池使用寿命5年。
ATE400感应取电无线温度传感器：合金片固定，感应取电，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃，无需电池，回路电流大于5A工作。
支持全电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F、Ep、Eq）、双向有功、无功电能计量，支持有功、无功脉冲输出、复费率计量（历史12月），复费率可设置4个时区、10时段、四种费率（尖峰平谷）、电压电流不平衡度测量、电压电流相角测量、2-63次分次谐波、总（奇、偶）谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量、事件记录、报警记录、至大需量、2路开关量输出及2路开关量输入。
电压、电流精度：0.2级、有功电能精度0.5s级、无功电能精度2级，RS485通讯，ModBus-RTU通讯协议。
EMS系统针对配电系统的电能质量和电气安全风险隐患配置相应的治理装置、电气火灾传感器、温度传感器，消防设施电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。（1）电能质量治理
AcrelEMS-SEMI能效管理系统配置有源滤波装置和无功补偿装置对0.4kV侧电能质量进行补偿和治理，并监测有源滤波装置和无功补偿装置运作情况，确保电能质量符合生产要求。
0.4kV母线配置AnCos-/-MⅠ型混合动态谐波无功补偿柜，作为一种新型无功补偿和电力谐波治理专用设备，由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分所组成。通过外部互感器实时检测电网中各次谐波电流和无功电流，得到其指令电流，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号做处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
装置线性输出，无功功率全容性-全感性输出的同时，可滤除特定次谐波；具备三相不平衡治理及稳压功能；补偿后系统功率因数≥0.99；具有有源滤波功能，单模块有四种规格：30kvar无功+15A滤波，50kvar无功+25A滤波，75kvar无功+37.5A滤波，100kvar无功+50A滤波；模块化并联设计；基于谷歌Fliutter框架构建的遥信、遥控软件平台，具备远程服务与数据处理功能；支持IOS、安卓、PC多平台交互。
电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至工厂的EMS能效管理系统并提供预警信号。
消防设施电源监控监控系统采用消防二总线，以机房分区设置区域分机采集消防设施电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。
遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，频率过高/过低,输入分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、频率、功率等参数的越限报警功能。
遥测：输出分路的电压、电流、有功功率、有功电度、插接箱插脚处实时运行温度；
遥信：输出分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。
②每个模块监测一节电池，监测电压、内阻与内部温度，符合ANSI/TIA-942 标准要求
③模块带光电隔离，支持MODBUS-RTU通讯协议，可接入工厂监控平台，随时掌握电池运行情况；
（1）能耗数据采集按着建筑栋别或用户想要的区域采集厂区内建筑的能耗数据，包括电、水、气、汽、压缩空气、冷热量等，并进行折标煤计算和CO2排放趋势统计。
①对厂区内照明进行集中管理，包括厂房内和厂区道路、停车库照明；②通过系统实现集中控制、定时控制、光照度感应控制、人体感应控制、区域控制等；
需安装在配电箱内的模块主要有开关驱动器、调光驱动器、IP网关等，这些模块使用35mm标准导轨安装；需安装在控制现场的模块主要有传感器和智能面板，其中传感器作为自动控制感应模块，嵌入式安装在房间、走廊顶部，用于检测相关区域是否有人员活动。有人经过时可以设定自动控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯。智能面板等手动控制设备，可嵌墙安装在机房入口处，这样可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。
系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能
（1）分布式光伏接入厂区分布式光伏电站发电数据，采集光伏逆变器、并网柜数据，并进行日、月、年、累计收益分析和减排分析，对光伏系统异常及时预警。
对厂区内职工宿舍进行负载管理，包括恶性负载识别管理、负载阈值管理，避免因为恶性负载引起火灾。对员工宿舍进行水电收费管理，支持微信、支付宝等缴费方式，采集职工宿舍能耗数据，这对有很多职工宿舍需要管理的企业来说非常重要。
环境监测包括机房温湿度、烟雾、积水浸水、电池间可燃气体浓度、门禁、视频、消防数据的采集、展示和预警。
系统可以采集工厂门禁状态和红外报警，并在系统平面图上显示门禁开闭状态并通过颜色预警，防止有人意外进入未授权区域。
（1）任务管理任务管理是用户对平台运维能力，包括定期巡检、缺陷处理、报警消除、故障抢修和工单通知功能的综合管理页面，用户可使用该页面发布各类型任务及巡检操作票给有关人员，通过查看详情跟进任务的执行情况与巡检明细。
现场设置的数据采集网关箱内置数据采集网关，采用安科瑞ANet系列数据网关，内置嵌入式系统。开机自检：设备在开机后会自动检验测试当前应用平台的运行及工作情况，如有系统损坏会尝试自动修复。
升级保护：升级型号判断不会升级错误的型号固件包，升级保护，防错算法在5-10秒内将设备自动恢复到升级前状态。
传输安全：ANetOS提供AES加密及MD5身份认证等连接及传输安全要求。
具备CSRF保护，可有很大效果预防依赖注入攻击、XSS攻击等。采用AES加密，128位密匙，防止数据泄密和网络攻击，确保信息安全。
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