拒绝非计划停机｜AcrelEMS-IDC数据中心能效管理系统筑牢数据中心供电可靠性“防护网”

安科瑞 王晶淼 咨询家：Acrel-wjm

某数据中心为两家银行提供业务支持。事故发生时，两路外市电电压同时骤降近50%，持续时间达数秒，导致数据中心32台10/0.4kV变压器10kV侧开关柜的综合保护装置因欠压保护投入而动作跳闸。由于柴油发电机组并接在10kV母线上，外电扰动时间过短，发电机组未启动，也无法直接向0.4kV母线供电。事故发生后，运维人员在故障排查、穿戴防护装具、开关柜位置分散等因素影响下，合闸操作不够及时，部分机柜在UPS蓄电池电量耗尽前未能恢复供电，对两家银行业务造成严重影响。该数据中心电气接线及故障示意图见图1。

图1 某数据中心供电系统示意图

一、事故主要原因

1、综保定值设置错误

10/0.4kV变压器综合保护装置通常不投入欠压保护，或仅投入并设置为告警方式，而本项目错误地将欠压保护设置为动作跳闸，导致市电电压暂降时32台断路器同时跳闸，是本次事故的主要原因。

2、系统容错性不足

数据中心通常在10kV母联处设置母联或进线备自投装置，并支持自投自复功能，以提高系统容错能力，但在0.4kV侧设置备自投装置的较少。若本项目在0.4kV侧配置电源备自投装置，也可避免因电压暂降引发的跳闸失电事故。

3、缺乏专业工具与训练

因缺少专业训练及专用工具支持，运维人员在故障排查、防护装具穿戴、开关柜分布分散等情况下，无法实现远程操作，处置耗时过长，导致UPS电池耗尽，错失故障恢复的黄金时间。

二、解决方案

安科瑞可为数据中心提供从中压进线至末端配电的一站式解决方案，涵盖110kV、10kV、0.4kV电压等级的综合保护、测控装置及各类电源备自投装置，并具备丰富应用经验，为提升数据中心供电可靠性提供有效支撑。

1、数据中心主要保护配置

为提高供电可靠性、降低电网干扰影响，大型数据中心一般采用110kV及以上电压等级市电电源，具体根据当地供电条件确定。数据中心至少应引入两路市电电源，互为冗余。每路市电电源的供电容量应满足全部一、二级负荷需求，包括UPS电源系统、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。两路市电电源容量宜实现全冗余，正常时同时运行，在负荷设备输入端实现自动切换。

2、0.4kV备自投设置

在0.4kV侧配置备自投装置可进一步提升数据中心系统容错能力。通过低压备自投装置，可在主电源故障时切换至备用电源，保障电力供应的连续性。下图为某数据中心低压备自投案例，其0.4kV供电系统由三路10/0.4kV变压器进线、两路母联及两路柴发进线组成，如图所示。

三台变压器均为10/0.4kV，由同一10kV母线供电。其中进线1、进线2为主用进线，进线3作为两路进线之一的热备用（当两路主用进线均失电时，仅向I段母线供电），III段母线不带负载。两路柴发进线作为进线备用。本项目采用两台AM5-DB低压备自投装置，采集三路站用变压器进线电压、电流、两路柴发电压及各断路器位置状态，集成7个断路器的分合闸控制信号及两台柴油发电机的启动信号，实现对低压系统备自投投切控制，显著提升供电系统容错能力。同时，备自投装置也可控制变压器高压侧断路器，实现更复杂的控制策略，适用于上述数据中心失电等场景。

3、数据中心动环管理系统

AcrelEMS-IDC数据中心能效管理系统构建了覆盖高、中、低压配电系统、柴油发电机、UPS的实时监控体系，并结合末端机柜配电数据采集、电力监控、PUE分析及动环监测功能，帮助数据中心管理者掌握能源运行状况，及时预警异常情况，快速定位故障原因，保障数据中心稳定可靠运行。除变电站、柴油发电机及UPS运行监控外，系统还可为运维人员提供故障告警定位、远程分合闸操作等功能，缩短故障处置时间。

图2 数据中心能效管理示意图

系统可对110kV变电站、10kV开闭所、10/0.4kV低压变配电室配电系统运行情况进行监控，实现遥测、遥信、越限报警、故障分析、电能质量分析、运行报表等功能。

同时，监测柴油发电机、变压器、UPS、蓄电池组、配电柜、空调等设备的状态及运行参数，提供异常预警、运行报表等功能。

系统对数据中心故障类型进行分级分类处理，通过语音、文字弹窗、短信等方式发出故障预警信号，并对故障信息进行分类展示。

三、结语

数据中心供电系统的可靠性直接关系到业务连续性与信息交互的稳定，是数字基础设施安全运行的关键保障。在高算力、高密度负载需求背景下，系统对电网扰动的应对能力、故障快速定位与切换能力以及智能监测系统建设尤为重要。唯有依托科学的供电架构与保护设计、健全的运维保障体系以及智能化的管理手段，方能有效抵御断电、设备故障等风险，实现零非计划停机目标。

审核编辑 黄宇