新聞主題	應急柴油發(fā)電機組與市電的聯(lián)動(dòng)關(guān)系

 

摘要：隨著(zhù)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(lái)越高，柴油發(fā)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(xiàn)。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(guān)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(lián)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(dòng)邏輯

 

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

1．優(yōu)先進(jìn)入功率管理模式

所有柴油發(fā)電機組均接收到啟動(dòng)信號，啟動(dòng)柴油發(fā)電機組，當達到額定轉速并建立電壓后，發(fā)出合閘指令。同時(shí)跳開(kāi)市電端進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，根據負載的情況進(jìn)行功率識別，啟動(dòng)容量?jì)鋬劝l(fā)電機組進(jìn)行并機帶載，根據運行儲備識別增加并聯(lián)臺數，根據停機儲備識別減少并聯(lián)發(fā)電機組臺數。

2．設置總負載基數最大

所有柴油發(fā)電機組均接收到啟動(dòng)信號，啟動(dòng)柴油發(fā)電機組，當達到額定轉速并建立電壓后，發(fā)出合閘指令。同時(shí)跳開(kāi)市電端進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，所有的發(fā)電機組均并機帶載，設定功率管理的時(shí)間，當時(shí)間到后進(jìn)行功率管理，在根據停機儲備設置值進(jìn)行負載識別減少在線(xiàn)發(fā)電機組的總數量。

3 . 自動(dòng)監控配置

（1）備用電源監控

備用電源設置并機控系統，可實(shí)現對整個(gè)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(xiàn)處設置一臺控制器，控制功能可由PLC 實(shí)現，也可由綜保繼電器實(shí)現?？刂破骶邆渥詣?dòng)和手動(dòng)功能，備用電源系統啟動(dòng)監控功能。同組兩臺控制設置通信，以實(shí)現相互監視運行和故障狀態(tài)，同步控制信號，確保同組兩段母線(xiàn)相同電源類(lèi)型的進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)和饋電至同樓層的兩個(gè)饋電開(kāi)關(guān)同時(shí)分閘或合閘?？刂破鞅O視和控制功能至少應包括以下11 點(diǎn)，以控制PLC-A 為例，其他與此相同。

● 監測市電電源進(jìn)線(xiàn)前PT201A 的狀態(tài)，通過(guò)PT201A 監測市電電源進(jìn)線(xiàn)狀態(tài)。

● 監測市電電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)S201A的手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S201A 分合閘。

● 監測備用電源進(jìn)線(xiàn)前PT211A 的狀態(tài)，通過(guò)PT211A 監測備用電源進(jìn)線(xiàn)狀態(tài)。

● 監測備用電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)S211A 的手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S211A 分合閘。

● 監測母聯(lián)開(kāi)關(guān)S245A 手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S245A 分合閘。

● 監測母線(xiàn)電壓PT4A。

● 監測饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)S212A 手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S212A 分合閘。

● 監測饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)S213A 手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S213A 分合閘。

● 監測饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)S214A 手車(chē)位置（試驗、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分斷），開(kāi)關(guān)保護動(dòng)作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S214A 分合閘。

● 控制器PLC-A和發(fā)電機組并機控制系統狀態(tài)的相互監視。

● 控制器PLC-A向發(fā)電機組并機控制系統發(fā)送啟動(dòng)機組的信號。

 

自啟動(dòng)柴油發(fā)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(kāi)關(guān)接收到市電信號后，立即切換到市電供電，各臺發(fā)電機組將按照程序進(jìn)行軟卸載后冷卻停機。在市電恢復后，當發(fā)電機組群冷卻過(guò)程中，如果市電故障則發(fā)電機組立即進(jìn)入后備模式，保證供電的可靠性。

每段市電電源進(jìn)線(xiàn)前端的PT 狀態(tài)由本段母線(xiàn)上的控制器進(jìn)行監測，當兩路市電的PT均失電，且市電進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)未分閘（開(kāi)關(guān)無(wú)保護分閘）時(shí)，延時(shí)4s對兩路市電開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘，分閘后延時(shí)2s 對發(fā)電機組并機控制系統發(fā)出啟動(dòng)機組的信號。

當同時(shí)收到任意一組內兩臺控制器發(fā)來(lái)的啟動(dòng)信號時(shí)，柴油發(fā)電機并機控制系統發(fā)出指令啟動(dòng)所有發(fā)電機組，并在應急（并機）母線(xiàn)上進(jìn)行逐臺并機。當發(fā)電機組并機臺數達到11臺（可根據負荷調整數量）時(shí)，機組完成并機，并機控制系統再次發(fā)出指令閉合應急母線(xiàn)上的饋電開(kāi)關(guān)，應急母線(xiàn)向市電母線(xiàn)輸出電能。

當市電母線(xiàn)上的備用電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)前端的PT 被檢測到帶電，且監測市電無(wú)壓后，斷開(kāi)本段母線(xiàn)上3個(gè)（二、三、四層）饋電變壓器的饋電開(kāi)關(guān)（一層饋電變壓器的饋電開(kāi)關(guān)不斷開(kāi)）。首先延時(shí)2 s，閉合本段母線(xiàn)上的備用電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)；其次延時(shí)5 s，閉合本段母線(xiàn)上饋電至二層變壓器的饋電開(kāi)關(guān)；再次延時(shí)5 s，閉合本段母線(xiàn)上饋電至三層變壓器的饋電開(kāi)關(guān)；最后延時(shí)5 s，閉合本段母線(xiàn)上饋電至四層變壓器的饋電開(kāi)關(guān)。此時(shí)，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(guò)程，另一段母線(xiàn)控制要求同上。

市電電源恢復后，運維人員手動(dòng)逐級切換恢復至市電電源供電狀態(tài)，同時(shí)要求具備自動(dòng)恢復功能，當設置為自動(dòng)恢復時(shí)，要求如下。市電電源恢復后，10kV 自動(dòng)切換裝置會(huì )讀取綜保參數，判斷市電電源已符合電源正常條件時(shí)，先控制跳開(kāi)發(fā)電機組進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，確認跳開(kāi)信號后（若未得到跳開(kāi)信號應立即發(fā)出報警信號并聯(lián)鎖暫停下一步操作），跳開(kāi)饋線(xiàn)至變壓器的輸出開(kāi)關(guān)，再合上市電電源10kV 進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，之后按照5s步距，逐步閉合市電電源母線(xiàn)上饋電至每層變壓器的輸出開(kāi)關(guān)，并在設定的發(fā)電機組停機延時(shí)時(shí)間到后發(fā)出機組停機命令。自動(dòng)狀態(tài)下，在柴發(fā)并機完成，備用電源開(kāi)關(guān)尚未閉合前，若市電電源來(lái)電，則終止柴發(fā)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(xiàn)時(shí)，此時(shí)如果第二路市電再失電，則斷開(kāi)母線(xiàn)開(kāi)關(guān)，并延時(shí)4s后斷開(kāi)第二路市電進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，再延時(shí)5s后向發(fā)電機組并機控制系統發(fā)出啟動(dòng)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(guò)程。若油機測試時(shí)兩路市電失電，此時(shí)為手動(dòng)操作，不涉及控制邏輯。

 

多臺柴油發(fā)電機組與市電聯(lián)動(dòng)關(guān)系圖

 

 

三、并機邏輯

 

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

 

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