唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

1.某數(shù)據(jù)中心終端斷電事故分析

某數(shù)據(jù)中心為兩家銀行提供業(yè)務(wù)服務(wù)，事發(fā)時數(shù)據(jù)中心兩路外市電電壓同時驟降近50%，持續(xù)數(shù)秒，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心32臺10/0.4kV變壓器10kV側(cè)開關(guān)柜綜合保護因投入的欠壓保護動作跳閘。由于柴油發(fā)電機組并在10kV母線，外電擾動時間過短沒有啟動，也無法直接給0.4kV母線供電。事故發(fā)生后，運維工程師因故障排查、穿戴防護裝具、開關(guān)柜位置分散等原因，合閘操作處置不及時，部分機柜在UPS蓄電池電量耗盡時仍未完成合閘供電而導(dǎo)致斷電，給兩家銀行業(yè)務(wù)帶來嚴重影響，該數(shù)據(jù)中心的電氣接線及故障示意圖見圖1。

圖1 某數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)示意圖

2.事故主要原因

①　綜保定值設(shè)置錯誤。10/0.4kV變壓器綜保裝置一般不投入欠壓保護或者投入但僅動作于告警，而本項目錯誤的投入欠壓保護動作于跳閘，造成市電電壓暫降時32臺斷路器同時跳閘是造成這次事故的主要原因。

②　系統(tǒng)容錯性低。數(shù)據(jù)中心一般會在10kV母聯(lián)設(shè)置母聯(lián)/進線備自投裝置，并且支持自投自復(fù)，提高系統(tǒng)容錯率，但是0.4kV側(cè)設(shè)置備自投裝置的卻比較少。本項目如果在0.4kV側(cè)設(shè)置電源備自投裝置也可以避免因為電壓驟降導(dǎo)致的跳閘失電事故。

③　缺乏專業(yè)工具和訓(xùn)練。由于缺乏專業(yè)訓(xùn)練或者專業(yè)工具的支持，運維人員因故障排查、穿戴防護裝具、開關(guān)柜位置分散，無法遠程操作耗時過長，導(dǎo)致UPS電池耗盡，錯失故障恢復(fù)黃金時間。

3.解決方案

安科瑞可以為數(shù)據(jù)中心提供從中壓進線至末端配電的一站式解決方案，提供110kV、10kV、0.4kV的綜合保護、測控裝置以及各電壓等級電源備自投裝置，并具備豐富的實際應(yīng)用經(jīng)驗，為數(shù)據(jù)中心提高供電保障提供解決方案。。

3.1. 數(shù)據(jù)中心的主要保護配置

為了提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性，減少電網(wǎng)故障的干擾，大型數(shù)據(jù)中心一般采用110kV甚至更高電壓等級市電電源，根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姉l件確定。一般至少要求數(shù)據(jù)中心引入兩路市電電源，宜為冗余關(guān)系。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房精密空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時應(yīng)同時供電運行，兩路電源在負荷設(shè)備輸入端自動切換。

3.2.0.4kV備自投設(shè)置

0.4kV側(cè)備自投裝置設(shè)計可以為數(shù)據(jù)中心提供更多的容錯性。在0.4kV部分配置低壓備自投裝置實現(xiàn)主電源故障時切換至備用電源以保證電力供應(yīng)的連續(xù)性。下圖為某數(shù)據(jù)中心的低壓備自投案例，該項目的0.4kV供電系統(tǒng)主要由三路10/0.4kV變壓器進線、兩路母聯(lián)及兩路柴發(fā)進線組成，如圖所示。

三臺變壓器均為10/0.4kV，且來源于同一10kV母線。其中進線1、進線2為主用進線，進線3作為兩路進線其中之一的熱備用（當(dāng)兩路主用進線均失電時，只給I段母線供電），III段母線不帶負載；兩路柴發(fā)進線作為進線的備用。本項目采用兩臺低壓備自投裝置AM5-DB采集三路站用變進線電壓電流、兩路柴發(fā)電壓及各斷路器位置狀態(tài)，并集成了7個斷路器的分合閘控制信號及兩個柴油發(fā)電機的啟動信號實現(xiàn)對該低壓系統(tǒng)的備自投投切的控制，大大提高了供電系統(tǒng)的容錯性，當(dāng)然，備自投也可以控制變壓器高壓側(cè)斷路器實現(xiàn)更復(fù)雜的控制，比如上述數(shù)據(jù)中心的失電情況。

3.3.數(shù)據(jù)中心動環(huán)管理系統(tǒng)

AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng)搭建基于高、中、低壓配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機、UPS的實時監(jiān)控和末端機柜配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的電力監(jiān)控、PUE分析以及動環(huán)監(jiān)測，幫助數(shù)據(jù)中心管理者全面了解數(shù)據(jù)中心能源運行情況，及時預(yù)警異常情況，定位故障原因，保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定可靠運行。除了變電站、柴油發(fā)電機和UPS運行監(jiān)控以外，還可以為運維人員提供故障告警定位、遠程分合閘操作等，縮短故障時間。

圖2 數(shù)據(jù)中心能效管理示意圖

監(jiān)控110kV變電站、10kV開閉所、10/0.4kV低壓變配電室配電系統(tǒng)運行情況，實現(xiàn)遙測、遙信、越限報警、故障分析、電能質(zhì)量分析、運行報表等功能。

監(jiān)測柴油發(fā)電機、變壓器、UPS、蓄電池組、精密配電柜、精密空調(diào)的狀態(tài)以及運行參數(shù)，并提供異常預(yù)警、運行報表等功能。

系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心的故障類型進行分級分類處理，可以通過語音、文字彈窗、短信等方式提供故障預(yù)警信號，并對故障進行分類展示。

4.結(jié)語

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性直接決定業(yè)務(wù)運行與信息交互的連續(xù)穩(wěn)定，是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施安全運行的核心保障。在高算力、高密度負載需求下，系統(tǒng)在應(yīng)對電網(wǎng)擾動、故障快速定位切換與智能監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要。唯有通過科學(xué)的供電架構(gòu)和保護設(shè)計、完善的運維保障體系與智能化管理系統(tǒng)支撐，才能有效抵御斷電、設(shè)備故障等風(fēng)險，實現(xiàn)零非計劃停機。