安科瑞 繆凱倫

摘 要：半導體被譽為“制造業的大腦"，在關系國家安全和國民經濟命脈的主要行業和關鍵領域占據支配地位，是國民經濟的重要支柱。 隨著數字技術的發展和數字經濟在國民經濟中所占比重越來越高，半導體產業的重要性還會進一步提升。安全可靠的電力供應是安全生產的基本保障。本文針對半導體生產的供配電系統工程項目,按照具體要求,合理選擇無線測溫裝置實現對變電站內的敏感設備進行溫度檢測，防止設備局部溫度過高而發生火災,并采用無線測溫系統進行監測與控制,實現了供配電系統和企業生產的電氣自動化。該系統可以安全,可靠,便捷地獲取電力設備實時溫度信息,實現遠程故障預警和狀態分析的目的,為保障半導體工廠電網的安全運行提供支持。

關鍵詞：半導體；無線測溫；無線測溫系統 

1 概述

浙江某半導體項目需根據用戶配電系統實時監測和故障預警管理需求，需要對半導體工廠10kV、0.4kV配電室各回路進行電力數據采集和配電柜內電氣節點實時溫度監測，做到有隱患提前預警，早發現早排查，保證半導體車間配電系統的正常運行。

結合用戶實際生產工藝要求，本次對廠房1和廠房2的10kV和0.4kV所有回路加裝智能電力儀表，對廠房1和廠房2的0.4kV進線柜、電容柜、母聯柜及各出線柜加裝6個測溫傳感器。在廠房1的一樓監控中心設置1套電力監控系統，將電力儀表及無線測溫數據實時采集、管理，保障半導體配電系統的運行的可靠運行。

2 產品方案

2.1 產品需求

本次針對浙江某半導體項目，需要配置無線測溫產品，該項目的對傳感器要求如下：

1）非電池供電（采用感應取電方式供電）的無線溫度傳感器

2）無線頻率：470MHz；

3）啟動電流：≥5A； 

4）測溫范圍：-50 ℃～+125 ℃；

5）采樣頻率：15s；

6）發射頻率：15s；

7）精    度：±1℃；

8）工作溫度：-40 ℃～+85 ℃；

9）至大工作電流：一次額定電流 5000 A；

10）溫升要求：在額定工作條件下，裝置不應達到可能影響開關柜一次設備絕緣及被測點正常工作的溫度，裝置的電流互感器線圈通過1250 A，30 min，環境溫度為20 ℃時，無線溫度傳感器表面溫升不應超過10 K。

11）傳輸距離：空曠距離不大于150米。

該項目的對接收器要求如下：

1）工作電源：AC/DC85V-264V供電；DC12~48V供電；

2）傳輸距離：空曠距離不大于150米；

3）通訊接口：1路RS485串行通訊接口，Modbus-RTU通訊協議 ；

4）安裝方式：35mm導軌式；

5）測點數量：不少于240點；

6）高溫告警：2路告警出口。

根據上述要求，故此選擇安科瑞的無線測溫產品如下表。

2.2 產品方案

以其中二#廠房配電室為例說明，其他配電室情況可再根據實際情況調整。本配電室有0.4kV3段母線，其中1號母線（T7）有5面出線柜、1面UPS柜、1面有緣濾波柜，2面無功補償SVG柜，出線柜共有35個出線抽屜，2號母線（T8）有3面出線柜、1面有緣濾波柜，1面無功補償SVG柜，出線柜共有19個出線回路，3號母線（T9）有一面出線柜、一面進線柜、一面無功補償SVG柜，出線柜共有9個出線回路。母線平面圖如圖1，配電房平面圖如圖2網關距離至遠的0.4kV開關柜距離不超過30米。

2.3 產品明細

本項目使用無線無源測溫傳感器共計1200只，無線測溫收發器共計18只。詳細配置方案和安裝情況如下表。

3 系統需求

本項目的監控范圍除了本次方案中的無線測溫傳感器之外，還包含原配電柜內各類智能電表、10kV微機保護等，通訊組網原則如下：

針對微機保護裝置，根據微機保護裝置的通訊接口及協議而定，如果現場微機保護裝置通訊接口是以太網接口，103規約，那么每臺微機保護均通過網線接入交換機，并通過交換機接入數據融合終端，由數據融合終端通過光纖局域網接入電力監控系統平臺；如果現場微機保護是RS485接口，Modbus-RTU協議，那么通過屏蔽雙絞線進行手拉手的方式組網，每條485總線至多接入不超過5臺微機保護，并接入數據融合終端，再由數據融合終端通過光纖局域網接入電力監控系統平臺。

針對無線測溫，無線測溫接收器通過RS485總線將信號上傳至數據融合終端。經過光纖局域網接入電力監控系統平臺。

針對多功能電表，該部分主要通過RS485接口，Modbus-RTU協議，由屏蔽雙絞線進行手拉手的方式組網，每條485總線至多接入不超過20臺多功能電表，并接入數據融合終端，再由數據融合終端通過光纖局域網接入企電力監控系統平臺。

系統架構圖

開閉所網絡拓撲圖

2#廠房配電室網絡拓撲圖

4 系統功能

電力監控系統可以直觀顯示一次系統圖，并實時顯示從10kV~0.4kV各電壓等級各回路的遙測量、遙信量和報警信號等。遙測量包括電壓、電流、功率、功率、電能等電參量，高低壓柜內電氣節點溫度值等；遙信量包括中壓開關柜內路斷路器、手車、隔離開關、負荷開關、地刀開關的分合狀態。

無線測溫系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節點的溫度數據，及有關故障、告警等信號。

歷史溫度曲線、實時溫度曲線查詢、實時溫度數據查詢

查詢各回路設備運行溫度報表

Acrel-2000Z電力監控系統具有實時告警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。可選擇以下告警方式：

1.圖元閃爍；

2.彈出事件報警窗口；

3.實時語音功能，系統能夠對所有事件發出語音告警；

4.短信告警，可以向定向號碼發送告警信息短信；

5.電話告警，可以向定向號碼電話；

6.聲光報警器報警。

5 現場安裝圖片

針對變壓器出線柜、SVG、APF柜型，上下采集各 3 個點（ABC 三相，共 6 個點）；UPS 及低壓各抽屜柜采集進出線共 6 個點，每個點上采用ATE400傳感器一只。

無線測溫收發器安裝于柜內電纜室處。

接收器和傳感器安裝圖

6 結束語

本文介紹的安科瑞無線測溫產品在浙江某半導體項目的應用，針對低壓開關柜內框架斷路器、出線抽屜塑殼斷路器的電氣連接點的溫度進行監測。半導體產業應用領域廣泛，是國家加速支持發展的新型產業，其生產的電網安全可靠運行尤為重要。其中為防止因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱產生安全問題，則需要對溫度進行在線監測，及時、持續、準確反映設備運行狀態，避免安全事故的發生，降低設備事故率。

參考文獻

[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11月版 

[2] 安科瑞智能電網用戶端電力監控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2020.01月版

[3] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2019.7月版

[4] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.1月版