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高密度算力供电保障:AM 系列装置在安康智算产业园的配电应用

安科瑞陈芳芳 来源:安科瑞陈芳芳 作者:安科瑞陈芳芳 2026-04-02 16:40 次阅读
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摘要

数字经济时代,智算产业对电力供应的连续性与可靠性提出极致要求,电压短暂中断即可引发算力中断、数据丢失,造成难以估量的经济损失。作为区域算力枢纽的安康智算产业园,以 AM5 系列微机保护装置为核心,构建备自投与逐级投切控制系统,通过精密逻辑闭环设计,实现电源故障至负载恢复的全自动控制,兼具逐级恢复加载特性。针对配电房不同应用对象差异化配置保护装置,全方位保障智算负荷供电连续性与系统稳定性,为智算产业园高质量运行筑牢电力安全防线。

关键词:微机保护;备自投;逐级投切;供电连续性;智算产业园

1 项目概述

安康智算产业园是 2024 年陕西省省级重点项目,坐落于安康高新区,总投资概算 219668.98 万元,总用地面积 68482.66㎡,总建筑面积 122038.35㎡,计容建筑面积 101600.99㎡。作为陕西省人工智能产业三大聚集区之一,该园区已纳入省工业和信息化厅 2024-2026 年人工智能发展规划,定位为全省智算三大供给侧核心载体。

项目以产业园建设为抓手,推动先进算力与交通装备、消费电子等重点产业链深度融合,培育全链条产业生态,助力区域数字经济高质量发展。本次实施的 10kV 人工智能高密度机房一期工程,聚焦智算负荷高可靠、高密度供电核心需求,构建 “两路市电 + 两路柴发 + 母联互联” 的单母线分段供电系统:以两路独立 10kV 市电进线为主供电源,两路柴油发电机进线为应急后备电源,各进线间通过母联开关实现互联互备。系统按单母线分段模式运行,I 段、II 段母线正常状态下分列供电,故障时通过母联开关切换负荷供电,确保单段母线检修或失电时,另一段可持续带载运行。每段母线配置 5 台 10/0.4kV 干式变压器,总计 10 台,为 0.4kV 侧高密度机柜、制冷设备、照明及辅助系统提供分级配电,为园区算力业务稳定运行奠定硬件基础。

2 核心供电需求分析

安康智算产业园之所以采用备自投保护 + 逐级投切组合方案,源于智算产业独特的电力需求特征与项目复杂的供电场景,具体需求如下:更多资料请联系安科瑞陈芳芳136/11 96/55 14

2.1 算力任务连续性需求

AI 模型训练周期长、成本高,若供电中断后重新启动,不仅导致算力资源严重浪费,还会增加时间成本与经济损失。因此,必须配置可自动投切的备用电源系统,保障供电连续性,确保算力任务持续不间断运行,避免前期投入损失。

2.2 高功率密度适配需求

智算产业园机柜功耗远高于普通数据中心,电源切换时若一次性投入全部负载,将引发冲击电流急剧升高、电压骤降,进而导致二次跳闸,严重时甚至损坏前端设备。需通过预设顺序分批投入负载,严格控制冲击电流在合理范围,保障供电设备安全运行。

2.3 业务连续性保障需求

园区服务对象涵盖人工智能企业、科研机构、智能制造企业等多元主体,对电源切换速度与负载投切平稳性要求极高。备自投功能需实现电源切换的迅速可靠,逐级投切功能则需确保负载恢复过程无冲击,全方位满足不同行业客户的业务连续性需求。

2.4 柴油发电机带载适配需求

柴油发电机启动时间较长,通常需 10-30 秒,且带载能力逐步提升,无法瞬间承受满负荷冲击。若投入后一次性加载全部负载,易导致发电机过载停机,进一步加剧供电风险。需通过逐级投切逻辑,结合发电机实际带载能力分批次投入负载,保障应急供电的可靠性与稳定性。

2.5 复杂供电架构适配需求

本项目采用 “两路市电进线 + 母联 + 两路柴发进线” 的单母线分段供电架构,工况类型复杂多样,包括单进线失电、双路进线失电、单进线恢复、双路进线恢复、柴发协同等。不同工况下开关动作顺序、延时设置、互锁逻辑均存在差异,要求备自投系统具备强大的逻辑处理能力,确保全场景下供电系统可靠、有序运行。

3 产品方案设计

基于项目核心需求,依托 AM5 系列微机保护装置,构建覆盖高压、中压、低压全场景的供电保护系统,实现备自投与逐级投切的精准控制。

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图1 备自投一次图

3.1 10kV 备自投 + 逐级投切方案

本方案核心配置 1 台 AM5-B 备自投保护装置、2 台 AM5-F 逐级投切保护装置,采集两路市电进线电压电流、两路柴发进线电压及 7 处断路器位置信号,精准管控供电系统切换流程。

3.1.1 正常运行状态

1Q1、2Q1 合闸,1Q7 分闸,两路进线分列运行,电压、电流及开关位置信号均处于正常工况,为园区算力业务提供稳定电力供应。

3.1.2 进线 1 失电工

当检测到进线 1 失电时,AM5-B 经延时跳开 1Q1,待确认 1Q1 分闸且 I 母无压后,I 段 AM5-F 经延时跳开 I 段全部负载;随后 AM5-B 经延时合上 1Q7,确认 1Q7 合闸且 I 母有压后,I 段 AM5-F 经延时逐级合上 I 段负载。

若进线 1 恢复供电:AM5-B 经延时跳开 1Q7,待 1Q7 分闸后合上 1Q1;此过程中 I 母无压,I 段 AM5-F 经延时跳开 I 段负载,1Q1 合闸且 I 母有压后,再逐级合上 I 段负载。

若进线 2 同步失电:AM5-B 经延时跳开 1Q7 与 2Q1,触发柴发启动;待柴发启动且 U4=1、U5=1 后,依次合上 1Q2、2Q2;此过程中 I 母、II 母无压,I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载,待对应母线合闸有压后再逐级加载。

3.1.3 进线 2 失电工况

当检测到进线 2 失电时,AM5-B 经延时跳开 2Q1,待确认 2Q1 分闸且 II 母无压后,II 段 AM5-F 经延时跳开 II 段全部负载;随后 AM5-B 经延时合上 1Q7,确认 1Q7 合闸且 II 母有压后,II 段 AM5-F 经延时逐级合上 II 段负载。

若进线 2 恢复供电:AM5-B 经延时跳开 1Q7,待 1Q7 分闸后合上 2Q1;此过程中 II 母无压,II 段 AM5-F 经延时跳开 II 段负载,2Q1 合闸且 II 母有压后,再逐级合上 II 段负载。

若进线 1 同步失电:流程与进线 2 失电且进线 1 失电工况一致,实现柴发协同应急供电与负载精准投切。

3.1.4 双进线同时失电工况

当检测到两路进线均失电时,AM5-B 经延时跳开 1Q1、2Q1,触发柴发启动;待柴发启动且 U4=1、U5=1 后,依次合上 1Q2、2Q2;I 母、II 母无压期间,I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载,母线合闸有压后再逐级加载,保障应急供电全覆盖。

3.1.5 进线恢复工况

失电进线恢复供电后,分三种场景精准切换:

仅进线 1 来电:AM5-B 跳开 1Q2、2Q2,待分闸后合上 1Q1;确认 1Q1 合闸且 I 母有压后,合上 1Q7,II 段 AM5-F 逐级合上 II 段负载;I 段负载同步完成无压跳开与有压逐级加载。

仅进线 2 来电:流程与仅进线 1 来电工况对称,保障 II 段负载稳定恢复。

双进线同时来电:AM5-B 跳开 1Q2、2Q2,待分闸后同时合上 1Q1、2Q1;双母线无压期间,I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载,母线有压后逐级加载,恢复正常分列运行状态。

3.2 10kV 各回路保护配置方案

针对 10kV 各回路不同用电特性,配置 AM5SE 系列及 AM5 系列微机保护测控装置,实现差异化保护:

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图2 柴发并机接线图及上图方案

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图3 10kV接线图及上图方案

9 台 AM5SE-MD 油机进线差动保护装置:提供差动速断保护、比率差动保护、CT 断线等核心功能,保障柴发进线安全运行。

5 台 AM5SE-F 线路保护装置:配备三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、重合闸、逆功率保护、频率保护等全维度功能,适配 10kV 线路多样保护需求。

1 台 AM5SE-UB PT 监测并列消谐装置:实现 PT 电压异常监测、消谐、并列解列等功能,保障电压监测精准性与系统稳定性。

3.3 0.4kV 低压备自投方案

低压侧配置 3 台 AM5-DB 低压备自投保护装置,构建母联备自投系统,实现低压供电双备份:

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图4 低压备自投上图方案

正常运行时,母联断路器分闸,两路进线断路器合闸,系统分列供电,充分利用两路电源资源。

任意一段母线失电时,装置检测到无压、无流后,自动跳开对应进线断路器,合上母联断路器,由另一路进线带两段母线运行,避免单路失电导致低压负载停电。

失电进线恢复供电后,装置自动跳开母联断路器,合上原进线断路器,系统回归正常分列运行状态,实现低压供电自动恢复。

3.4 核心装置功能汇总

AM5 系列微机保护装置覆盖高压、中压、低压全场景,从差动保护、线路保护到备自投控制、逐级投切,全方位适配智算产业园复杂供电需求,为供电系统可靠性提供硬件支撑。具体配置与功能如下表所示:

表格

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4 现场应用验证

AM5 系列微机保护装置就地分散安装于园区各开关柜内,安装调试完成后,经全面功能验证,目前系统运行稳定,各项保护动作精准、响应及时。从实际运行效果来看,装置可精准捕捉电压、电流、开关位置等信号变化,严格按照预设逻辑完成备自投与逐级投切操作,未出现误动、拒动情况,有效保障了高密度机柜、制冷设备等核心负载的连续供电,验证了方案的可行性与可靠性。

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现场图片

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现场图片

5 结语

安康智算产业园作为区域算力中枢,其供电系统的可靠性直接决定算力任务连续运行与数据安全。本项目针对智算负荷供电连续性、高功率密度、复杂供电架构等核心需求,基于 AM5 系列微机保护装置构建备自投与逐级投切控制系统,精准破解高密度机柜冲击电流、柴发带载能力弱、工况复杂等技术难题。

通过差异化装置配置、精密逻辑设计,实现了电源故障到负载恢复的全自动、逐级、小冲击控制,全方位保障智算负荷供电连续性与系统稳定性。该方案不仅为安康智算产业园提供了高可靠供电保障,更为新能源时代智算产业园、数据中心等新型算力基础设施的电力系统设计提供了可复制、可推广的技术范本,助力数字经济高质量发展。

审核编辑 黄宇

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