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當前，數據中心機房通常由雙路市電加柴油發電系統組成供電電源的基礎架構。通過對數據中心柴油發電機組與市電常用組網方式的分析，結合柴油發電機組運行、維護數據中心外部供電的現狀，在目前運行維護的基礎上，提出一種柴油發電系統與市電并網使用的技術方案，為提升數據中心柴油發電機組設備利用率與資源價值，提供一種可行性方案。

《數據中心設計規范》（GB50174—2017）規定：A級數據中心應由雙重電源供電，并應設置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發電機組，也可采用供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路。當正常電源發生故障時，備用電源應能承擔數據中心正常運行所需要的用電負荷。

當前，國內數據中心無論機房外部市電電壓等級為多少，機房內部的高壓配電系統基本以2N架構的10KV系統為主，且隨著信息技術的發展，數據中心容量規模也越來越大，大型數據中心基本配置高壓柴油發電機作為備用電源。其中典型架構如圖1所示。

圖1 供配電系統典型架構

在上述供配電系統架構中，為避免日常狀態下備用電源啟用對電網的影響，通常對市電電源與備用柴油發電電源進行邏輯與機械互鎖的設計，形成“2N+1”的兩路市電主用電源與柴油發電機系統備用電源供電架構，此架構的穩定性、可用性較高，在當前數據中心建設中廣泛使用。

某數據中心高壓供電架構如圖2所示，該數據中心機房側10KV高壓系統為單母線分段，之間不設母聯斷路器，低壓系統配置母聯斷路器，柴油發電系統由10臺高壓機組組成，與兩路市電形成“或”的關系，即在兩路市電都停電的情況下，柴油發電機系統啟動并給負載供電。柴油發電系統與兩路10KV線路之間設置電氣和機械互鎖，防止柴油發電系統與市電系統同時供電造成的不良后果。

圖2 某數據中心高壓供電架構

從設備運行穩定性、可靠性的角度考量，10KV高壓“2N+1”供電架構無疑是當前數據中心建設的最優選擇。但從基礎配套運維，特別是柴油發電機日常及周期維保的要求來看，存在一些執行問題。

數據中心柴油發電機帶載測試時，存在重要業務機房的供電安全問題，這一直是運維人員頭頂懸著的“一把劍”。筆者認為，這是供配電架構、市電與柴油發電機切換邏輯、不間斷電源蓄電池后備保障時長等因素決定的。

《數據中心設計規范》（GB50174—2017）規定，2N系統的兩路市電與柴油發電機為主備關系，一般市電與柴油發電機的邏輯關系為當兩路市電都停電時，柴油發電機啟動對后端負載進行供電保障。因控制邏輯判斷、信號接收、斷路器分合閘動作等時延因素，在市電切換柴油發電機的過程中，存在幾十秒甚至數分鐘的時間差。在某數據中心實測，10KV高壓ATS切換系統市電停電切換至柴油發電機供電用時約19秒；市電來電恢復，柴油發電機切換至市電用時約16秒。在市電與柴油發電機相互切換的停電過程中，負載業務的供電由交流或直流不間斷電源的后備蓄電池進行保障?！稊祿行脑O計規范》（GB50174—2017）規定，當以柴油發電機為后備電源時，A級數據中心蓄電池最少備用時間為15分鐘。理論上不間斷電源蓄電池的后備保障時長，足以保障市電與柴油發電機的切換時間。

眾所周知，蓄電池是通過內部化學反應的方式進行充放電，其為一個極不穩定的故障點。在筆者多年的電源維護工作經歷中，曾遇到過上個月剛做完全蓄電池容量測試且數據顯示電池組放電性能良好，次月在柴油發電機帶載應急演練市電、柴油發電機切換過程中，部分電池組中因個別單體電池故障，影響后端業務供電正常的情況。個人認為此種情況并非個例，特別是在蓄電池組接近報廢年限的不間斷供電系統中，問題尤為突出。因此，數據中心機房柴油發電機帶負載運行給運維人員帶來的壓力可想而知。

柴油發電機組對于電網而言，相當于一個分布式電源，分布式電源接入配電網會產生潮流、電壓、繼電保護動作等變化。柴油發電機組與電網電源并網運行，需要滿足3個條件，即電源頻率、電壓幅值、相位相同。在并網運行時，需要一套系統控制有功、電壓等參數。同期裝置是一種在電力系統執行并網時使用的監視、指示、控制設備，它可以檢測并網點兩側的電源頻率、電壓幅值、相位是否達到同期條件，其操作方式有手動并網和自動并網兩種。

為加強數據中心供電架構運維的可靠、可用性能，筆者根據對某數據中心現網高壓供電架構的調研及分析，提出一種優化方案，其架構如圖3所示。

圖3 某數據中心現網高壓供電優化架構

取消原有供電架構的市電進線與發電機組之間的聯鎖裝置，保留原有的操作機制，同時在原有設備基礎上增加同期裝置，以實現柴油發電機與市電電源并網供電。

在正常情況下，由兩路高壓市電分別供電；當兩路市電同時停電時，柴油發電機啟動給后端負載供電。上述兩種情況同期裝置為無壓供電模式，即單路電源供電。當需進行油機帶載測試或應急演練時，手動啟動柴油發電機組通過1段或2段同期裝置進行同期手動并網。在該設計方案中，柴油發電系統只針對其中某一路市電進行并網，不設置同時跟蹤兩路市電進行并網操作。

數據中心內市電電源與柴油發電機電源相互聯鎖的供電架構模式，在當前數據中心相關從業人員中已深入人心。在當前信息化發展迅速的時代，數據中心基礎配套從業人員應該擁抱變化，為數據中心供電系統安全穩定運行積極拓展新思路。