新聞主題	應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組與市電的聯(lián)動關(guān)系

 

摘要：隨著當(dāng)前大中型數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模、等級以及供電系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越高，柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，是保障數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)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(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)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(shù)據(jù)中心10 kV 配電系統(tǒng)架構(gòu)圖為例，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、監(jiān)控配置、聯(lián)鎖控制以及逐級切換管理等方面探討數(shù)據(jù)中心市電電源與備用電源切換控制邏輯的設(shè)計理念及其重要性。

 

一、自啟動邏輯

 

當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)接收到市電斷電、缺相或外部緊急啟動命令時，根據(jù)總負(fù)載基數(shù)設(shè)置啟動方式。

1．優(yōu)先進(jìn)入功率管理模式

所有柴油發(fā)電機(jī)組均接收到啟動信號，啟動柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并建立電壓后，發(fā)出合閘指令。同時跳開市電端進(jìn)線開關(guān)，根據(jù)負(fù)載的情況進(jìn)行功率識別，啟動容量儲備內(nèi)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并機(jī)帶載，根據(jù)運行儲備識別增加并聯(lián)臺數(shù)，根據(jù)停機(jī)儲備識別減少并聯(lián)發(fā)電機(jī)組臺數(shù)。

2．設(shè)置總負(fù)載基數(shù)最大

所有柴油發(fā)電機(jī)組均接收到啟動信號，啟動柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并建立電壓后，發(fā)出合閘指令。同時跳開市電端進(jìn)線開關(guān)，所有的發(fā)電機(jī)組均并機(jī)帶載，設(shè)定功率管理的時間，當(dāng)時間到后進(jìn)行功率管理，在根據(jù)停機(jī)儲備設(shè)置值進(jìn)行負(fù)載識別減少在線發(fā)電機(jī)組的總數(shù)量。

3 . 自動監(jiān)控配置

（1）備用電源監(jiān)控

備用電源設(shè)置并機(jī)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對整個備用電源系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。

（2）市電電源監(jiān)控

每段市電配電母線處設(shè)置一臺控制器，控制功能可由PLC 實現(xiàn)，也可由綜保繼電器實現(xiàn)?？刂破骶邆渥詣雍褪謩庸δ埽瑐溆秒娫聪到y(tǒng)啟動監(jiān)控功能。同組兩臺控制設(shè)置通信，以實現(xiàn)相互監(jiān)視運行和故障狀態(tài)，同步控制信號，確保同組兩段母線相同電源類型的進(jìn)線開關(guān)和饋電至同樓層的兩個饋電開關(guān)同時分閘或合閘?？刂破鞅O(jiān)視和控制功能至少應(yīng)包括以下11 點，以控制PLC-A 為例，其他與此相同。

● 監(jiān)測市電電源進(jìn)線前PT201A 的狀態(tài)，通過PT201A 監(jiān)測市電電源進(jìn)線狀態(tài)。

● 監(jiān)測市電電源進(jìn)線開關(guān)S201A的手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵?，開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S201A 分合閘。

● 監(jiān)測備用電源進(jìn)線前PT211A 的狀態(tài)，通過PT211A 監(jiān)測備用電源進(jìn)線狀態(tài)。

● 監(jiān)測備用電源進(jìn)線開關(guān)S211A 的手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵?，開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S211A 分合閘。

● 監(jiān)測母聯(lián)開關(guān)S245A 手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵?，開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S245A 分合閘。

● 監(jiān)測母線電壓PT4A。

● 監(jiān)測饋線開關(guān)S212A 手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵?，開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S212A 分合閘。

● 監(jiān)測饋線開關(guān)S213A 手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵?，開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S213A 分合閘。

● 監(jiān)測饋線開關(guān)S214A 手車位置（試驗、工作）、開關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài)，控制S214A 分合閘。

● 控制器PLC-A和發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)的相互監(jiān)視。

● 控制器PLC-A向發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送啟動機(jī)組的信號。

 

自啟動柴油發(fā)電機(jī)組邏輯框架圖

 

 

二、市電恢復(fù)切換邏輯

 

當(dāng)市電恢復(fù)，ATS切換開關(guān)接收到市電信號后，立即切換到市電供電，各臺發(fā)電機(jī)組將按照程序進(jìn)行軟卸載后冷卻停機(jī)。在市電恢復(fù)后，當(dāng)發(fā)電機(jī)組群冷卻過程中，如果市電故障則發(fā)電機(jī)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)線前端的PT 狀態(tài)由本段母線上的控制器進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)兩路市電的PT均失電，且市電進(jìn)線開關(guān)未分閘（開關(guān)無保護(hù)分閘）時，延時4s對兩路市電開關(guān)進(jìn)行分閘，分閘后延時2s 對發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出啟動機(jī)組的信號。

當(dāng)同時收到任意一組內(nèi)兩臺控制器發(fā)來的啟動信號時，柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出指令啟動所有發(fā)電機(jī)組，并在應(yīng)急（并機(jī)）母線上進(jìn)行逐臺并機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺數(shù)達(dá)到11臺（可根據(jù)負(fù)荷調(diào)整數(shù)量）時，機(jī)組完成并機(jī)，并機(jī)控制系統(tǒng)再次發(fā)出指令閉合應(yīng)急母線上的饋電開關(guān)，應(yīng)急母線向市電母線輸出電能。

當(dāng)市電母線上的備用電源進(jìn)線開關(guān)前端的PT 被檢測到帶電，且監(jiān)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(guān)（一層饋電變壓器的饋電開關(guān)不斷開）。首先延時2 s，閉合本段母線上的備用電源進(jìn)線開關(guān)；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(guān)；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(guān)；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(guān)。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(fù)后，運維人員手動逐級切換恢復(fù)至市電電源供電狀態(tài)，同時要求具備自動恢復(fù)功能，當(dāng)設(shè)置為自動恢復(fù)時，要求如下。市電電源恢復(fù)后，10kV 自動切換裝置會讀取綜保參數(shù)，判斷市電電源已符合電源正常條件時，先控制跳開發(fā)電機(jī)組進(jìn)線開關(guān)，確認(rèn)跳開信號后（若未得到跳開信號應(yīng)立即發(fā)出報警信號并聯(lián)鎖暫停下一步操作），跳開饋線至變壓器的輸出開關(guān)，再合上市電電源10kV 進(jìn)線開關(guān)，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(guān)，并在設(shè)定的發(fā)電機(jī)組停機(jī)延時時間到后發(fā)出機(jī)組停機(jī)命令。自動狀態(tài)下，在柴發(fā)并機(jī)完成，備用電源開關(guān)尚未閉合前，若市電電源來電，則終止柴發(fā)帶載邏輯，切換至市電側(cè)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(guān)，并延時4s后斷開第二路市電進(jìn)線開關(guān)，再延時5s后向發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出啟動機(jī)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(jī)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(fā)電機(jī)組與市電聯(lián)動關(guān)系圖

 

 

三、并機(jī)邏輯

 

當(dāng)1＃發(fā)電機(jī)組啟動并帶載成功后，若負(fù)載增加到1＃柴油發(fā)電機(jī)組額定功率的設(shè)定值時，1＃發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)就會向2＃發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動指令，2＃發(fā)電機(jī)組啟動成功后，在2＃發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，自動調(diào)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(jī)組投入并列運行后，同樣向后續(xù)發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動指令。直至投入滿足所有負(fù)載需求的容量的發(fā)電機(jī)組。如果負(fù)載不斷減少，當(dāng)減少到最后并機(jī)的一臺發(fā)電機(jī)組額定功率的設(shè)定值時，在最后一臺發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，將負(fù)載向前一臺發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)移，當(dāng)最后一臺發(fā)電機(jī)組接近空載時，該發(fā)電機(jī)組主開關(guān)分閘，實現(xiàn)了軟卸載和解列，以此類推。

 

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