安科瑞 王晶淼 咨詢家：Acrel-wjm

1 概述

安康智算產(chǎn)業(yè)園是陜西省人工智能產(chǎn)業(yè)三大聚集區(qū)之一，項(xiàng)目被列入省工信廳2024—2026年人工智能發(fā)展規(guī)劃，定位為全省智算三大供給側(cè)之一，將依托智算產(chǎn)業(yè)園推動(dòng)算力與交通裝備、消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)融合，培育全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，助力全市數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

本期為10kV人工智能高密度機(jī)房一期工程，針對(duì)智算負(fù)荷高可靠、高密度的供電需求，采用“兩路市電+兩路柴發(fā)+母聯(lián)互聯(lián)”的單母線分段供電系統(tǒng)。兩路獨(dú)立10kV市電為主供電源，兩路柴油發(fā)電機(jī)為應(yīng)急后備，進(jìn)線間通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)互聯(lián)互備。I、II段母線正常分列運(yùn)行，故障時(shí)通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，確保單段母線檢修或失電時(shí)另一段仍可帶載。每段母線帶5臺(tái)10/0.4kV干式變壓器，共10臺(tái)，為高密度機(jī)柜、制冷設(shè)備、照明及輔助系統(tǒng)提供分級(jí)配電。

2 供電需求分析

本項(xiàng)目需采用備自投保護(hù)+逐級(jí)投切，原因如下：

算力任務(wù)不可中斷：AI模型訓(xùn)練周期長(zhǎng)，斷電會(huì)造成資源浪費(fèi)、時(shí)間成本增加及重大經(jīng)濟(jì)損失，需自動(dòng)投切備用電源保障供電連續(xù)性。

機(jī)柜功率密度高：若電源切換后一次性投入全部負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生大沖擊電流和電壓驟降，引發(fā)二次跳閘甚至損壞設(shè)備。需按預(yù)設(shè)順序分批投入負(fù)載，控制沖擊電流。

業(yè)務(wù)連續(xù)性要求高：客戶涵蓋人工智能企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、智能制造企業(yè)等，要求電源切換迅速且負(fù)載投切無(wú)沖擊，備自投保障切換速度，逐級(jí)投切保障恢復(fù)平穩(wěn)。

柴發(fā)帶載能力有限：柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)（10~30s），帶載能力逐步提升，一次性加載全部負(fù)載會(huì)導(dǎo)致過(guò)載停機(jī)。需根據(jù)柴發(fā)實(shí)際帶載能力分批次投入負(fù)載。

供電架構(gòu)復(fù)雜：本項(xiàng)目采用“兩路市電進(jìn)線+母聯(lián)+兩路柴發(fā)進(jìn)線”的單母線分段架構(gòu)，衍生出單/雙路失電、恢復(fù)、柴發(fā)協(xié)同等多種工況，各工況下開(kāi)關(guān)動(dòng)作順序、延時(shí)、互鎖邏輯不同，要求備自投系統(tǒng)具備高度邏輯處理能力，確保全場(chǎng)景可靠有序運(yùn)行。

3 產(chǎn)品方案

3.1 10kV備自投+逐級(jí)投切方案

圖1 備自投一次圖

本方案采用1臺(tái)AM5-B實(shí)現(xiàn)備自投切換，2臺(tái)AM5-F實(shí)現(xiàn)逐級(jí)投切，采集兩路市電進(jìn)線電壓電流、兩路柴發(fā)進(jìn)線電壓及7處斷路器狀態(tài)。

正常運(yùn)行：1Q1、2Q1合閘，1Q7分閘，兩段母線分列運(yùn)行。

1）進(jìn)線1失電

AM5-B延時(shí)跳開(kāi)1Q1，I段AM5-F延時(shí)跳開(kāi)I段負(fù)載（負(fù)載全分位），AM5-B延時(shí)合1Q7，I段有壓后，I段AM5-F逐級(jí)合上I段負(fù)載。

① 進(jìn)線1恢復(fù)：AM5-B延時(shí)跳1Q7，I段AM5-F延時(shí)跳I段負(fù)載，AM5-B延時(shí)合1Q1，I段有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

② 進(jìn)線2失電：AM5-B延時(shí)跳1Q7、2Q1，柴發(fā)自啟動(dòng)，U4/U5有壓后AM5-B延時(shí)合1Q2、2Q2；I、II段AM5-F先跳負(fù)載，待對(duì)應(yīng)進(jìn)線合閘且有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

2）進(jìn)線2失電

AM5-B延時(shí)跳2Q1，II段AM5-F延時(shí)跳II段負(fù)載，AM5-B延時(shí)合1Q7，II段有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

① 進(jìn)線2恢復(fù)：AM5-B延時(shí)跳1Q7，II段AM5-F延時(shí)跳II段負(fù)載，AM5-B延時(shí)合2Q1，II段有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

② 進(jìn)線1失電：AM5-B延時(shí)跳1Q7、1Q1，柴發(fā)自啟動(dòng)，AM5-B延時(shí)合1Q2、2Q2；I、II段AM5-F先跳負(fù)載，待對(duì)應(yīng)進(jìn)線合閘且有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

3）進(jìn)線1和進(jìn)線2同時(shí)失電

AM5-B延時(shí)跳1Q1、2Q1，柴發(fā)自啟動(dòng)，AM5-B延時(shí)合1Q2、2Q2；I、II段AM5-F先跳負(fù)載，待進(jìn)線合閘且有壓后逐級(jí)合負(fù)載。

來(lái)電恢復(fù)：

僅進(jìn)線1來(lái)電：AM5-B延時(shí)跳1Q2、2Q2，合1Q1；I段AM5-F跳負(fù)載后逐級(jí)合I段負(fù)載；AM5-B合1Q7，II段AM5-F逐級(jí)合II段負(fù)載。

僅進(jìn)線2來(lái)電：AM5-B延時(shí)跳1Q2、2Q2，合2Q1；II段AM5-F跳負(fù)載后逐級(jí)合II段負(fù)載；AM5-B合1Q7，I段AM5-F逐級(jí)合I段負(fù)載。

雙路來(lái)電：AM5-B延時(shí)跳1Q2、2Q2，合1Q1、2Q1；I、II段AM5-F分別跳負(fù)載后逐級(jí)合負(fù)載。

3.2 10kV各回路保護(hù)配置

本期10kV回路采用AM5SE及AM5系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)保護(hù)。（圖2、圖3為柴發(fā)并機(jī)接線圖及10kV接線圖）

圖2 柴發(fā)并機(jī)接線圖及上圖方案

圖3 10kV接線圖及上圖方案

3.3 0.4kV低壓備自投方案

0.4kV側(cè)配置AM5-DB低壓備自投裝置，實(shí)現(xiàn)母聯(lián)備自投：

正常：母聯(lián)分閘，兩路進(jìn)線合閘，分列運(yùn)行。

任一段母線失電：裝置檢測(cè)到無(wú)壓無(wú)流，跳開(kāi)對(duì)應(yīng)進(jìn)線，合上母聯(lián)，由另一路進(jìn)線帶兩段母線運(yùn)行。

失電進(jìn)線恢復(fù)：裝置自動(dòng)跳開(kāi)母聯(lián)，合上原進(jìn)線，恢復(fù)分列運(yùn)行。

圖4 低壓備自投上圖方案

項(xiàng)目整體微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置主要功能如下：

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝于各開(kāi)關(guān)柜，現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖5所示，保護(hù)功能已驗(yàn)證完畢，目前正常運(yùn)行。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片

5 結(jié)語(yǔ)

安康智算產(chǎn)業(yè)園作為區(qū)域算力樞紐，供電可靠性與穩(wěn)定性直接影響算力任務(wù)連續(xù)運(yùn)行及數(shù)據(jù)安全。本文從項(xiàng)目實(shí)際需求出發(fā)，分析了智算負(fù)荷對(duì)供電連續(xù)性的要求，闡述了備自投與逐級(jí)投切技術(shù)的應(yīng)用必要性?；贏M5系列裝置構(gòu)建的備自投與逐級(jí)投切控制系統(tǒng)，有效應(yīng)對(duì)了高密度機(jī)柜沖擊電流、柴發(fā)帶載能力弱、供電架構(gòu)復(fù)雜等挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了從故障到負(fù)載恢復(fù)的全自動(dòng)、逐級(jí)、小沖擊控制。整體方案為智算產(chǎn)業(yè)園的高可靠供電提供了切實(shí)可行的技術(shù)解決方案。


審核編輯 黃宇