新聞主題	應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組與市電的聯(lián)動(dòng)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(jí)以及供電系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來(lái)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(yùn)行的指揮中樞，起到至關(guān)重要的作用。本文以A級(jí)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(jí)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(jì)理念及其重要性。

 

一、自啟動(dòng)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(dòng)命令時(shí)，根據(jù)總負(fù)載基數(shù)設(shè)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(jī)組均接收到啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)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(shí)跳開(kāi)市電端進(jìn)線開(kāi)關(guān)，根據(jù)負(fù)載的情況進(jìn)行功率識(shí)別，啟動(dòng)容量?jī)?chǔ)備內(nèi)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并機(jī)帶載，根據(jù)運(yùn)行儲(chǔ)備識(shí)別增加并聯(lián)臺(tái)數(shù)，根據(jù)停機(jī)儲(chǔ)備識(shí)別減少并聯(lián)發(fā)電機(jī)組臺(tái)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(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)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(shí)跳開(kāi)市電端進(jìn)線開(kāi)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(shí)間，當(dāng)時(shí)間到后進(jìn)行功率管理，在根據(jù)停機(jī)儲(chǔ)備設(shè)置值進(jìn)行負(fù)載識(shí)別減少在線發(fā)電機(jī)組的總數(shù)量。

3 . 自動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(tái)控制器，控制功能可由PLC 實(shí)現(xiàn)，也可由綜保繼電器實(shí)現(xiàn)。控制器具備自動(dòng)和手動(dòng)功能，備用電源系統(tǒng)啟動(dòng)監(jiān)控功能。同組兩臺(tái)控制設(shè)置通信，以實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)視運(yùn)行和故障狀態(tài)，同步控制信號(hào)，確保同組兩段母線相同電源類型的進(jìn)線開(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。控制器監(jiān)視和控制功能至少應(yīng)包括以下11 點(diǎn)，以控制PLC-A 為例，其他與此相同。

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

● 監(jiān)測(cè)市電電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)S201A的手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、故障狀態(tài)，控制S201A 分合閘。

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

● 監(jiān)測(cè)備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)S211A 的手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、故障狀態(tài)，控制S211A 分合閘。

● 監(jiān)測(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)S245A 手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、故障狀態(tài)，控制S245A 分合閘。

● 監(jiān)測(cè)母線電壓PT4A。

● 監(jiān)測(cè)饋線開(kāi)關(guān)S212A 手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、故障狀態(tài)，控制S212A 分合閘。

● 監(jiān)測(cè)饋線開(kāi)關(guān)S213A 手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、故障狀態(tài)，控制S213A 分合閘。

● 監(jiān)測(cè)饋線開(kāi)關(guān)S214A 手車位置（試驗(yàn)、工作）、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)（閉合、分?jǐn)啵_(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作分閘信號(hào)、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(dòng)機(jī)組的信號(hào)。

 

自啟動(dòng)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(kāi)關(guān)接收到市電信號(hào)后，立即切換到市電供電，各臺(tái)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(guò)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(cè)，當(dāng)兩路市電的PT均失電，且市電進(jìn)線開(kāi)關(guān)未分閘（開(kāi)關(guān)無(wú)保護(hù)分閘）時(shí)，延時(shí)4s對(duì)兩路市電開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘，分閘后延時(shí)2s 對(duì)發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)機(jī)組的信號(hào)。

當(dāng)同時(shí)收到任意一組內(nèi)兩臺(tái)控制器發(fā)來(lái)的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出指令啟動(dòng)所有發(fā)電機(jī)組，并在應(yīng)急（并機(jī)）母線上進(jìn)行逐臺(tái)并機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺(tái)數(shù)達(dá)到11臺(tái)（可根據(jù)負(fù)荷調(diào)整數(shù)量）時(shí)，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(kāi)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(kāi)關(guān)前端的PT 被檢測(cè)到帶電，且監(jiān)測(cè)市電無(wú)壓后，斷開(kāi)本段母線上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，閉合本段母線上的備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)；其次延時(shí)5 s，閉合本段母線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，另一段母線控制要求同上。

市電電源恢復(fù)后，運(yùn)維人員手動(dòng)逐級(jí)切換恢復(fù)至市電電源供電狀態(tài)，同時(shí)要求具備自動(dòng)恢復(fù)功能，當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)恢復(fù)時(shí)，要求如下。市電電源恢復(fù)后，10kV 自動(dòng)切換裝置會(huì)讀取綜保參數(shù)，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(jī)組進(jìn)線開(kāi)關(guān)，確認(rèn)跳開(kāi)信號(hào)后（若未得到跳開(kāi)信號(hào)應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)并聯(lián)鎖暫停下一步操作），跳開(kāi)饋線至變壓器的輸出開(kāi)關(guān)，再合上市電電源10kV 進(jìn)線開(kāi)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(kāi)關(guān)，并在設(shè)定的發(fā)電機(jī)組停機(jī)延時(shí)時(shí)間到后發(fā)出機(jī)組停機(jī)命令。自動(dòng)狀態(tài)下，在柴發(fā)并機(jī)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(cè)帶載。

一路市電失電后由另一路市電帶兩段母線時(shí)，此時(shí)如果第二路市電再失電，則斷開(kāi)母線開(kāi)關(guān)，并延時(shí)4s后斷開(kāi)第二路市電進(jìn)線開(kāi)關(guān)，再延時(shí)5s后向發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)機(jī)組的信號(hào)。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(jī)測(cè)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(tái)柴油發(fā)電機(jī)組與市電聯(lián)動(dòng)關(guān)系圖

 

 

三、并機(jī)邏輯

 

當(dāng)1＃發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)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(shí)，1＃發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)就會(huì)向2＃發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動(dòng)指令，2＃發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)成功后，在2＃發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，自動(dòng)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(yùn)行。2＃發(fā)電機(jī)組投入并列運(yùn)行后，同樣向后續(xù)發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟動(dòng)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(tái)發(fā)電機(jī)組額定功率的設(shè)定值時(shí)，在最后一臺(tái)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制下，將負(fù)載向前一臺(tái)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)移，當(dāng)最后一臺(tái)發(fā)電機(jī)組接近空載時(shí)，該發(fā)電機(jī)組主開(kāi)關(guān)分閘，實(shí)現(xiàn)了軟卸載和解列，以此類推。

 

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