基于2N供電架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心市電與高壓柴油發(fā)電機(jī)的切換模式應(yīng)用與探索

徐 飛

（中移（杭州）信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

數(shù)據(jù)中心高壓變配電系統(tǒng)是聯(lián)系外市電供電網(wǎng)絡(luò)和機(jī)房樓內(nèi)用電設(shè)備的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，其電壓等級(jí)主要有110 kV、35 kV、10 kV、6 kV。隨著數(shù)據(jù)中心爆發(fā)式發(fā)展，集中能源需求越來(lái)越大，為了提高后備電源的效率，大中型數(shù)據(jù)中心建設(shè)中采用10 kV高壓柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源已形成趨勢(shì)。目前，數(shù)據(jù)中心行業(yè)高壓柴油發(fā)電機(jī)一般指10 kV高壓水冷柴油發(fā)電機(jī)。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)中心典型高壓變配電架構(gòu)特點(diǎn)以及常用的市電與高壓柴油發(fā)電機(jī)的切換方式分析，并結(jié)合后期日常運(yùn)維工作，為數(shù)據(jù)中心機(jī)房10 kV市電與高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的高效利用與提升資源價(jià)值提供可行性方案應(yīng)用與研究思考。

1 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)

1.1 典型供配電架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心的外市電是從電網(wǎng)引入，通常要經(jīng)歷生產(chǎn)、輸送、變換以及分配等供配電環(huán)節(jié)，根據(jù)數(shù)據(jù)中心規(guī)模不同一般可分為設(shè)置總壓降變電站和電網(wǎng)引專(zhuān)線2種引入方式?？倝航底冸娬疽话阒笧榱藵M足機(jī)房容量及經(jīng)濟(jì)性，要求數(shù)據(jù)中心自建電壓等級(jí)為110 kV/35kV變電站，并轉(zhuǎn)化成10 kV電壓等級(jí)進(jìn)行電能分配使用。電網(wǎng)引專(zhuān)線是指直接從電力公共電網(wǎng)引入10 kV市電給數(shù)據(jù)中心使用。

機(jī)房高壓供電系統(tǒng)的主接線方式通常分為有匯流排和無(wú)匯流排兩大類(lèi)，其中有匯流排方式為數(shù)據(jù)中心高壓配電系統(tǒng)的主要選擇方式，主要包括單母線和雙母線2種架構(gòu)。雙母線系統(tǒng)架構(gòu)因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、利用率低等，作為主接線在數(shù)據(jù)中心極少用到。

在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)從機(jī)房規(guī)模、等級(jí)定位、安全性、經(jīng)濟(jì)性等綜合考慮，單母線接線方式最為普遍應(yīng)用，主要分單母線接線和單母線分段接線2種方式。單母線接線又分單電源和雙電源連鎖方式，主要用于規(guī)模較小、等級(jí)較低的數(shù)據(jù)中心機(jī)房。單母線分段接線則在規(guī)模較大、等級(jí)較高的大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房為主接線架構(gòu)。無(wú)論數(shù)據(jù)中心機(jī)房外市電引入的電壓等級(jí)是多少，通常都轉(zhuǎn)換成10 kV電壓等級(jí)后再經(jīng)變壓器降壓到低壓380 V給末端設(shè)備進(jìn)行電能的分配和使用，高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)則在10 kV配電側(cè)進(jìn)行接入切換。因此10 kV高壓配電系統(tǒng)的接線架構(gòu)，影響著柴油發(fā)電系統(tǒng)的接入模式及切換邏輯。

1.2 單母線分段架構(gòu)

在實(shí)際應(yīng)用中單母線分段接線架構(gòu)的運(yùn)行方式主要分為2種，即按10 kV高壓配電系統(tǒng)是否設(shè)置母聯(lián)自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（Automatic Transfer Switch，ATS）裝置分為單母線分段母聯(lián)接線架構(gòu)和單母線不設(shè)母聯(lián)接線架構(gòu)，并與高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)形成不同方式的接入邏輯。其常見(jiàn)的典型框架如圖1、圖2所示。

圖1 單母線分段母聯(lián)架構(gòu)

圖2 單母線分段不設(shè)母聯(lián)架構(gòu)

上述2種架構(gòu)主要區(qū)別在于10 kV高壓分段母線間是否設(shè)置ATS母聯(lián)裝置，其與高壓柴油發(fā)電機(jī)的切換邏輯如下。有母聯(lián)架構(gòu)則是典型的5選2開(kāi)關(guān)市電柴油發(fā)電機(jī)切換模式，如圖1所示。2路市電進(jìn)線開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行聯(lián)鎖，2路市電與2個(gè)柴油發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)進(jìn)行聯(lián)鎖，任何情況下5個(gè)開(kāi)關(guān)只能2個(gè)開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)的邏輯設(shè)置。高壓側(cè)不設(shè)母聯(lián)裝置架構(gòu)則僅僅是2路市電分別與柴油發(fā)電機(jī)輸出開(kāi)關(guān)之間的兩兩聯(lián)鎖，單路市電故障時(shí)通過(guò)低壓母聯(lián)進(jìn)行有效切換，如圖2所示。

1.3 切換邏輯

經(jīng)調(diào)研以單母線分段2種方式為配置架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，在實(shí)際運(yùn)用中與高壓柴油發(fā)電機(jī)的切換邏輯設(shè)計(jì)基本是當(dāng)2路市電都停電的情況下，高壓柴柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)給末端負(fù)載供電。這也是當(dāng)前2路市電與柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)用最廣泛的典型切換模式。

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174—2017）規(guī)定，A級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電，并應(yīng)設(shè)置備用電源[1]。當(dāng)正常電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需要的用電負(fù)荷。上述切換邏輯符合國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，但設(shè)計(jì)規(guī)范中并未規(guī)定只有在2路正常電源同時(shí)故障情況下，后備電源才能運(yùn)行承擔(dān)所需用電負(fù)荷，即在2N供配電架構(gòu)中高壓側(cè)供電特別是單母線分段為主接線的情況下，是否可設(shè)置單路電源故障時(shí)后備柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，并承擔(dān)起該故障電源側(cè)的負(fù)荷與另一路正常電源共同承擔(dān)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的全部用電負(fù)荷。這種切換邏輯模式是否可行、可靠值得數(shù)據(jù)中心從業(yè)人員思考與實(shí)踐探索。下面以某數(shù)據(jù)中心市電柴油發(fā)電機(jī)的切換過(guò)程思路為例進(jìn)行對(duì)比分析。

2 兩路市電都停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)模式

因2N供配電系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備和線路容易實(shí)現(xiàn)物理隔離、可用性高，運(yùn)行成本適中、運(yùn)維難度低等優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心機(jī)房樓內(nèi)的供配電架構(gòu)，基本以2路10 kV高壓線路形成2N供電架構(gòu)模式。下面以某數(shù)據(jù)中心單母線分段不設(shè)母聯(lián)的高壓接線方式為例，分析2路市電與高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)典型的切換邏輯模式，并提出論述另1種切換邏輯的可行性[2]。該數(shù)據(jù)中心樓內(nèi)10 kV電壓等級(jí)市電及高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主備供電架構(gòu)如圖3所示。

該數(shù)據(jù)中心為2路10 kV高壓配電以單母線分段不設(shè)母聯(lián)接線架構(gòu)，圖3中的后備電源配置7臺(tái)2 000 kW的高壓水冷柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中K1、K2為1#、2#這2路市電進(jìn)線開(kāi)關(guān)，K3、K4為2路柴油發(fā)電進(jìn)線開(kāi)關(guān)，K1與K3、K2與K4之間設(shè)置ATS系統(tǒng)并進(jìn)行機(jī)械電氣互鎖。K5、K6為2路柴油發(fā)電機(jī)側(cè)輸出開(kāi)關(guān)。

圖3 某數(shù)據(jù)中心高壓供電架構(gòu)

其相互切換設(shè)計(jì)邏輯是當(dāng)2路市電都停電的情況下，高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)發(fā)電給末端負(fù)載供電。具體過(guò)程邏輯為2路市電都停電、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并機(jī)成功后，輸出柜把柴油發(fā)電機(jī)電送至高壓進(jìn)線柜側(cè)，ATS系統(tǒng)判斷并確認(rèn)2路市電都為停電狀態(tài)后執(zhí)行切換動(dòng)作，開(kāi)關(guān)切換至柴油發(fā)電機(jī)供電側(cè)對(duì)末端負(fù)載進(jìn)行供電[3]。在此判斷切換過(guò)程中，不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、高壓直流等交直流不間斷設(shè)備的蓄電池對(duì)負(fù)載進(jìn)行短暫的電力不間斷供電。

其切換邏輯過(guò)程主要包含滿足柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)及并機(jī)條件、柴油發(fā)電機(jī)電輸出條件、ATS系統(tǒng)判斷切換邏輯、柴油發(fā)電機(jī)電退出條件以及柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)條件及過(guò)程。

（1）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)條件及并機(jī)過(guò)程。當(dāng)市電停電故障發(fā)出ATS干接點(diǎn)啟動(dòng)信號(hào)，1#ATS與2#ATS中任何1個(gè)ATS單一有信號(hào)都不啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，必須滿足2路ATS都有啟動(dòng)信號(hào)才啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)收到啟動(dòng)信號(hào)，開(kāi)始執(zhí)行啟動(dòng)運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)盤(pán)車(chē)啟動(dòng)運(yùn)行至正常狀態(tài)，用時(shí)約25 s。開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)并機(jī)邏輯，G1發(fā)電機(jī)AK1開(kāi)關(guān)最先合閘，其他機(jī)組AK2～AK7后續(xù)捕捉同步參數(shù)，進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)流程，同步并機(jī)時(shí)間約35 s。

（2）柴油發(fā)電機(jī)電輸出條件。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)滿足并機(jī)運(yùn)行數(shù)量≥4臺(tái)時(shí)，2個(gè)出線開(kāi)關(guān)K5、K6具備合閘輸出條件，小于4臺(tái)并機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，出線開(kāi)關(guān)不能自動(dòng)合閘，可以人工操作就地模式進(jìn)行合閘操作。當(dāng)滿足柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)等于4臺(tái)時(shí)，出線開(kāi)關(guān)合閘順序：當(dāng)2個(gè)ATS系統(tǒng)都發(fā)出柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，延時(shí)第1 s送出線K5合閘信號(hào)；延時(shí)第3 s送出線K6合閘信號(hào)。

（3）ATS判斷切換邏輯。當(dāng)ATS監(jiān)測(cè)到2路市電停電及柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)至正常供電狀態(tài)，高壓輸入開(kāi)關(guān)K1、K2執(zhí)行分閘動(dòng)作，后ATS切換至柴油發(fā)電機(jī)供電側(cè)，K3、K4開(kāi)關(guān)執(zhí)行合閘，即先切斷負(fù)載，再執(zhí)行ATS切換合閘，降低帶負(fù)荷切換風(fēng)險(xiǎn)，提高切換效率及可行性。

（4）柴油發(fā)電機(jī)電退出條件。當(dāng)1#、2# ATS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到任意一路市電來(lái)電的條件下：延時(shí)第2 s送出線K5分閘信號(hào)；延時(shí)第4 s送出線K6分閘信號(hào)。

（5）柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)條件及過(guò)程。市電故障恢復(fù)，ATS發(fā)出停機(jī)信號(hào)，當(dāng)2個(gè)ATS都發(fā)出柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)信號(hào)；當(dāng)1#、2# ATS中任何1個(gè)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)系統(tǒng)作出邏輯判斷后發(fā)出停機(jī)信號(hào)給7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)收到停機(jī)信號(hào)延時(shí)30 s后，并機(jī)開(kāi)關(guān)AK1～AK7自動(dòng)分閘解列，7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)開(kāi)關(guān)分閘，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)入180 s冷卻延時(shí)停機(jī)。如在柴油發(fā)電機(jī)冷卻運(yùn)行過(guò)程中，一旦市電突然停電，柴油發(fā)電機(jī)將自動(dòng)執(zhí)行并機(jī)運(yùn)行程序[4]。

上述過(guò)程為基于2路市電同時(shí)停電條件下高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)及并機(jī)輸出，通過(guò)ATS與可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制切斷負(fù)載及ATS切換柴油發(fā)電機(jī)側(cè)合閘,市電恢復(fù)后柴油發(fā)電機(jī)解列退出的全過(guò)程市電與柴油發(fā)電機(jī)切換流程。過(guò)程中后端負(fù)載采用逐級(jí)投切的模式避免大電流沖擊對(duì)變配電設(shè)備的損傷。此切換設(shè)計(jì)方案在當(dāng)前的大中型數(shù)據(jù)中心高壓切換模式中應(yīng)用較為廣泛，理論上是一種典型可靠、可行的模式。

3 單路市電停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)切換模式

在數(shù)據(jù)中心市電的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，2路市電停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)切換邏輯設(shè)計(jì)方案在市電停電、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并機(jī)及ATS切換整個(gè)過(guò)程中，因控制邏輯判斷、信號(hào)接收、斷路器分合閘動(dòng)作等存在時(shí)延因素，在市電切換柴油發(fā)電機(jī)電過(guò)程存在一定時(shí)間斷檔期，該時(shí)間段根據(jù)數(shù)據(jù)中心及柴油發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模不同從幾十秒甚至數(shù)分鐘不等[5]。在此期間，由交直流不間斷設(shè)備的后備蓄電池對(duì)后端負(fù)載進(jìn)行供電，部分不經(jīng)交直流不間斷設(shè)備的直供負(fù)載則會(huì)掉電。因此在現(xiàn)有的供電架構(gòu)及高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模式下，是否存在進(jìn)一步的縮短切換時(shí)間以保障負(fù)載為前提的方案是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。筆者結(jié)合多年運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)中心調(diào)研，下面以單母線分段不設(shè)母聯(lián)的高壓配電系統(tǒng)為例，對(duì)上述切換邏輯進(jìn)行優(yōu)化提出另一種思路，即在數(shù)據(jù)中心2N供電架構(gòu)中任意一路市電停電，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)給該路末端負(fù)載供電的切換邏輯。其切換邏輯過(guò)程如下文所述。

（1）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)條件及并機(jī)過(guò)程。當(dāng)任一市電停電故障發(fā)出ATS干接點(diǎn)啟動(dòng)信號(hào)，1#ATS或2#ATS中任何一個(gè)ATS單一有信號(hào)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)收到啟動(dòng)信號(hào)，開(kāi)始執(zhí)行啟動(dòng)運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)盤(pán)車(chē)啟動(dòng)運(yùn)行至正常狀態(tài)。開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)并機(jī)邏輯，G1發(fā)電機(jī)AK1開(kāi)關(guān)最先合閘，其他機(jī)組AK2～AK7后續(xù)捕捉同步參數(shù)，進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)流程。

（2）柴油發(fā)電機(jī)電輸出條件。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)滿足并機(jī)運(yùn)行數(shù)量≥4臺(tái)時(shí)，2個(gè)出線開(kāi)關(guān)K5、K6具備合閘輸出條件，小于4臺(tái)并機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，出線開(kāi)關(guān)不能自動(dòng)合閘，可以人工操作就地模式進(jìn)行合閘操作。如滿足柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)等于4臺(tái)時(shí)，出線開(kāi)關(guān)合閘順序：當(dāng)1#ATS發(fā)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)的條件下：延時(shí)第1 s送出線K5合閘信號(hào)；當(dāng)2#ATS發(fā)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)的條件下：延時(shí)第3 s送出線K6合閘信號(hào)。

（3）ATS切換邏輯。當(dāng)ATS監(jiān)測(cè)到2路市電中任意一路停電即柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)至正常供電狀態(tài)，停電故障市電對(duì)應(yīng)的高壓輸入開(kāi)關(guān)K1、K2執(zhí)行分閘動(dòng)作，后ATS切換至柴油發(fā)電機(jī)供電側(cè)，對(duì)應(yīng)的K3、K4開(kāi)關(guān)執(zhí)行合閘，即先分?jǐn)嘭?fù)載，再執(zhí)行ATS切換，降低帶負(fù)荷切換風(fēng)險(xiǎn)，提高切換效率及可行性。

（4）柴油發(fā)電機(jī)電退出條件。當(dāng)1#ATS監(jiān)測(cè)到市電來(lái)電的條件下：延時(shí)第2 s送出線K5分閘信號(hào)；當(dāng)2# ATS監(jiān)測(cè)到市電來(lái)電的條件下：延時(shí)第3 s送出線K6分閘信號(hào)。

（5）柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)過(guò)程。市電停電故障恢復(fù)，ATS發(fā)出停機(jī)信號(hào)，當(dāng)2個(gè)ATS都發(fā)柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)信號(hào)。柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)系統(tǒng)作出邏輯判斷后發(fā)出停機(jī)信號(hào)給7臺(tái)發(fā)電機(jī)，7臺(tái)發(fā)電機(jī)收到停機(jī)信號(hào)延時(shí)30 s后，并機(jī)開(kāi)關(guān)AK1～AK7自動(dòng)分閘解列，7臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)開(kāi)關(guān)分閘后，發(fā)電機(jī)進(jìn)入180 s冷卻延時(shí)停機(jī)。如在柴油發(fā)電機(jī)冷卻運(yùn)行過(guò)程中，一旦市電突然停電，柴油發(fā)電機(jī)將自動(dòng)執(zhí)行并機(jī)運(yùn)行程序。

4 可行性與優(yōu)勢(shì)分析

4.1 可行性分析

數(shù)據(jù)中心機(jī)房市電與柴油發(fā)電機(jī)之間的切換邏輯，單路市電停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)供電模式可以實(shí)現(xiàn)。此切換模式存在單路外市電和柴發(fā)電同時(shí)分別給2路供配電路由供電，這種通過(guò)不同類(lèi)型電源給數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端負(fù)載供電是否可行，需進(jìn)一步進(jìn)行分析論證。

首先從數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組性能分析，根據(jù)《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組 第1部分：用途、定額和性能》（GB/T 2820.1—2009）中對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組的性能指標(biāo)分為G1、G2、G3、G4這4個(gè)等級(jí)[6]。根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房負(fù)載特性，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、頻率、波形都有嚴(yán)格的要求，因此數(shù)據(jù)中心機(jī)房的柴油發(fā)電機(jī)性能等級(jí)要求不低于G3級(jí)，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求的數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組性能指標(biāo)至少能適用電信負(fù)荷和晶閘管控制的設(shè)備。

其次針對(duì)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景分析，柴油發(fā)電機(jī)與其負(fù)荷的匹配性，主要針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組與容性負(fù)載UPS、整流設(shè)備等系統(tǒng)的匹配度。兩者之間的匹配度，已通過(guò)諧波治理、軟啟動(dòng)、柴油發(fā)電機(jī)永磁勵(lì)磁、增大機(jī)組容量降低內(nèi)阻等措施技術(shù)得到有效解決。

結(jié)合當(dāng)前單路市電停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)供電切換模式是在數(shù)據(jù)中心2N供配電架構(gòu)中進(jìn)行應(yīng)用，其狀態(tài)為2路不同類(lèi)型的電源分別給機(jī)房2路供配電路由的末端負(fù)載供電，正常狀態(tài)2路電源不論是2路市電還是1路市電1路柴油發(fā)電機(jī)電都是獨(dú)立給負(fù)載供電。綜合上述分析在2N供配電架構(gòu)中，只要滿足數(shù)據(jù)中心機(jī)房電能質(zhì)量要求，單路市電停電啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)供電模式從切換邏輯到供電應(yīng)用是可行的。

4.2 優(yōu)勢(shì)分析

根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174—2017）規(guī)定，當(dāng)以柴油發(fā)電機(jī)為后備電源時(shí)，A級(jí)數(shù)據(jù)中心蓄電池最少備用時(shí)間為15 min。理論上不間斷電源蓄電池的后備保障時(shí)長(zhǎng)，足以保障市電與柴油發(fā)電機(jī)的切換時(shí)間。但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)發(fā)現(xiàn)，蓄電池充放電過(guò)程為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程其不穩(wěn)定性相對(duì)較大，特別是接近報(bào)廢年限的蓄電池，存在單體落后甚至電池開(kāi)路的情況發(fā)生，給供電切換帶來(lái)了負(fù)載斷電的風(fēng)險(xiǎn)。在此數(shù)據(jù)中心單母線分段不設(shè)母聯(lián)的供電架構(gòu)下，當(dāng)單路市電停電，通過(guò)低壓側(cè)母聯(lián)切換至另一路市電供電，然后柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并機(jī)供電，低壓側(cè)母聯(lián)切回2路供電模式。此過(guò)程節(jié)省了柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并機(jī)至柴油發(fā)電機(jī)出線柜送電60 s時(shí)間。相比較2路市電同時(shí)停電故障下后備柴油發(fā)電機(jī)執(zhí)行啟動(dòng)，單路市電停電故障后備柴油發(fā)電機(jī)執(zhí)行啟動(dòng)的方式，在保障用電負(fù)載的可靠性、及時(shí)性上更為優(yōu)越。

在單路市電停電故障條件下，前者方案為全部負(fù)載切換至正常側(cè)單路市電，后備柴油發(fā)電機(jī)為冷備狀態(tài)。而后者方案為后備柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)給故障側(cè)負(fù)載供電，與正常側(cè)市電共同承擔(dān)機(jī)房全部負(fù)載，為熱備狀態(tài)。為市電二次故障做好了準(zhǔn)備，節(jié)約了柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并機(jī)時(shí)間，從供電角度看提高了及時(shí)性。

在日常運(yùn)維中定期對(duì)柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的帶載測(cè)試提供了便利及降低了演練故障風(fēng)險(xiǎn)度。單路市電故障啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)模式，可定期對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行單邊側(cè)負(fù)載帶載測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中有不間斷設(shè)備蓄電池和正常側(cè)市電ATS系統(tǒng)雙重保障，相比兩路市電故障切換柴油發(fā)電機(jī)模式，僅靠蓄電池后備保障切換期間的后端負(fù)載，提高了供電系統(tǒng)日常運(yùn)維操作的安全性、可靠性，降低了演練操作故障風(fēng)險(xiǎn)。

單路市電故障啟柴油發(fā)電機(jī)模式，還可在外部電網(wǎng)供電緊張的條件下，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)為單邊負(fù)載供電，有效利用庫(kù)存柴油生產(chǎn)電能，提高能源利用率，變廢為寶的同時(shí)減輕電力部門(mén)的供電壓力，彰顯社會(huì)責(zé)任。

5 結(jié) 論

當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心2路市電同時(shí)存在故障停電的概率很小，年不可用度基本都能達(dá)到一類(lèi)市電的要求。柴油發(fā)電系統(tǒng)利用率很低，一般只有在日常運(yùn)維中的空載、帶載測(cè)試才開(kāi)機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間都相對(duì)較短。如何提高柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)用率、合理利用柴油在報(bào)廢周期內(nèi)使其轉(zhuǎn)化為有效電能用于生產(chǎn)，這也在是種合理利用閑置資源，降本增效的途徑，而這一途徑可通過(guò)對(duì)2N供電架構(gòu)的分析,同時(shí)結(jié)合設(shè)備日常運(yùn)維的可行性、便利性、實(shí)用性角度出發(fā)，對(duì)現(xiàn)有市電與柴油發(fā)電機(jī)切換邏輯思路的優(yōu)化調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)，以期達(dá)到更優(yōu)的效果。