新聞主題	應急柴油發電機組與市電的聯動關系

 

摘要：隨著當前大中型數據中心建設規模、等級以及供電系統的復雜程度越來越高，柴油發電機組作為備用電源，是保障數據中心系統安全可靠的最后一道防線。市電電源和備用電源的切換控制邏輯更是數據中心供電系統安全可靠運行的指揮中樞，起到至關重要的作用。本文以A級數據中心10 kV 配電系統架構圖為例，從系統結構、監控配置、聯鎖控制以及逐級切換管理等方面探討數據中心市電電源與備用電源切換控制邏輯的設計理念及其重要性。

 

一、自啟動邏輯

 

當柴油發電機組控制系統接收到市電斷電、缺相或外部緊急啟動命令時，根據總負載基數設置啟動方式。

1．優先進入功率管理模式

所有柴油發電機組均接收到啟動信號，啟動柴油發電機組，當達到額定轉速并建立電壓后，發出合閘指令。同時跳開市電端進線開關，根據負載的情況進行功率識別，啟動容量儲備內發電機組進行并機帶載，根據運行儲備識別增加并聯臺數，根據停機儲備識別減少并聯發電機組臺數。

2．設置總負載基數最大

所有柴油發電機組均接收到啟動信號，啟動柴油發電機組，當達到額定轉速并建立電壓后，發出合閘指令。同時跳開市電端進線開關，所有的發電機組均并機帶載，設定功率管理的時間，當時間到后進行功率管理，在根據停機儲備設置值進行負載識別減少在線發電機組的總數量。

3 . 自動監控配置

（1）備用電源監控

備用電源設置并機控系統，可實現對整個備用電源系統的監視和控制。

（2）市電電源監控

每段市電配電母線處設置一臺控制器，控制功能可由PLC 實現，也可由綜保繼電器實現。控制器具備自動和手動功能，備用電源系統啟動監控功能。同組兩臺控制設置通信，以實現相互監視運行和故障狀態，同步控制信號，確保同組兩段母線相同電源類型的進線開關和饋電至同樓層的兩個饋電開關同時分閘或合閘。控制器監視和控制功能至少應包括以下11 點，以控制PLC-A 為例，其他與此相同。

● 監測市電電源進線前PT201A 的狀態，通過PT201A 監測市電電源進線狀態。

● 監測市電電源進線開關S201A的手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S201A 分合閘。

● 監測備用電源進線前PT211A 的狀態，通過PT211A 監測備用電源進線狀態。

● 監測備用電源進線開關S211A 的手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S211A 分合閘。

● 監測母聯開關S245A 手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S245A 分合閘。

● 監測母線電壓PT4A。

● 監測饋線開關S212A 手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S212A 分合閘。

● 監測饋線開關S213A 手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S213A 分合閘。

● 監測饋線開關S214A 手車位置（試驗、工作）、開關位置狀態（閉合、分斷），開關保護動作分閘信號、故障狀態，控制S214A 分合閘。

● 控制器PLC-A和發電機組并機控制系統狀態的相互監視。

● 控制器PLC-A向發電機組并機控制系統發送啟動機組的信號。

 

自啟動柴油發電機組邏輯框架圖

 

 

二、市電恢復切換邏輯

 

當市電恢復，ATS切換開關接收到市電信號后，立即切換到市電供電，各臺發電機組將按照程序進行軟卸載后冷卻停機。在市電恢復后，當發電機組群冷卻過程中，如果市電故障則發電機組立即進入后備模式，保證供電的可靠性。

每段市電電源進線前端的PT 狀態由本段母線上的控制器進行監測，當兩路市電的PT均失電，且市電進線開關未分閘（開關無保護分閘）時，延時4s對兩路市電開關進行分閘，分閘后延時2s 對發電機組并機控制系統發出啟動機組的信號。

當同時收到任意一組內兩臺控制器發來的啟動信號時，柴油發電機并機控制系統發出指令啟動所有發電機組，并在應急（并機）母線上進行逐臺并機。當發電機組并機臺數達到11臺（可根據負荷調整數量）時，機組完成并機，并機控制系統再次發出指令閉合應急母線上的饋電開關，應急母線向市電母線輸出電能。

當市電母線上的備用電源進線開關前端的PT 被檢測到帶電，且監測市電無壓后，斷開本段母線上3個（二、三、四層）饋電變壓器的饋電開關（一層饋電變壓器的饋電開關不斷開）。首先延時2 s，閉合本段母線上的備用電源進線開關；其次延時5 s，閉合本段母線上饋電至二層變壓器的饋電開關；再次延時5 s，閉合本段母線上饋電至三層變壓器的饋電開關；最后延時5 s，閉合本段母線上饋電至四層變壓器的饋電開關。此時，完成市電電源向備用電源的切換和備用電源分步加載的過程，另一段母線控制要求同上。

市電電源恢復后，運維人員手動逐級切換恢復至市電電源供電狀態，同時要求具備自動恢復功能，當設置為自動恢復時，要求如下。市電電源恢復后，10kV 自動切換裝置會讀取綜保參數，判斷市電電源已符合電源正常條件時，先控制跳開發電機組進線開關，確認跳開信號后（若未得到跳開信號應立即發出報警信號并聯鎖暫停下一步操作），跳開饋線至變壓器的輸出開關，再合上市電電源10kV 進線開關，之后按照5s步距，逐步閉合市電電源母線上饋電至每層變壓器的輸出開關，并在設定的發電機組停機延時時間到后發出機組停機命令。自動狀態下，在柴發并機完成，備用電源開關尚未閉合前，若市電電源來電，則終止柴發帶載邏輯，切換至市電側帶載。

一路市電失電后由另一路市電帶兩段母線時，此時如果第二路市電再失電，則斷開母線開關，并延時4s后斷開第二路市電進線開關，再延時5s后向發電機組并機控制系統發出啟動機組的信號。逐步完成市電電源向備用電源的切換和備用電源分步加載的過程。若油機測試時兩路市電失電，此時為手動操作，不涉及控制邏輯。

 

多臺柴油發電機組與市電聯動關系圖

 

 

三、并機邏輯

 

當1＃發電機組啟動并帶載成功后，若負載增加到1＃柴油發電機組額定功率的設定值時，1＃發電機組的控制系統就會向2＃發電機組發出啟動指令，2＃發電機組啟動成功后，在2＃發電機組控制系統控制下，自動調整頻率和相位被牽入同步，發出合閘指令，投入并列運行。2＃發電機組投入并列運行后，同樣向后續發電機組發出啟動指令。直至投入滿足所有負載需求的容量的發電機組。如果負載不斷減少，當減少到最后并機的一臺發電機組額定功率的設定值時，在最后一臺發電機組控制系統控制下，將負載向前一臺發電機組轉移，當最后一臺發電機組接近空載時，該發電機組主開關分閘，實現了軟卸載和解列，以此類推。

 

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