1.概述
在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求持續(xù)攀升，驅(qū)動著數(shù)據(jù)存儲與處理規(guī)模向超大型、園區(qū)級數(shù)據(jù)中心邁進(jìn)。為了搶占市場先機(jī)并適應(yīng)未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長，通信、金融、商業(yè)等多個行業(yè)紛紛提前布局，構(gòu)建園區(qū)級數(shù)據(jù)中心。本項目旨在打造一個大型商業(yè)化的數(shù)據(jù)中心，集數(shù)據(jù)存儲、信息災(zāi)備及高品質(zhì)IT外包服務(wù)于一體，面向國內(nèi)外企事業(yè)單位提供的數(shù)據(jù)服務(wù)解決方案。
建設(shè)內(nèi)容
本項目核心建設(shè)內(nèi)容包括樓內(nèi)10kV高壓配電系統(tǒng)、10/0.4kV配電系統(tǒng)以及備用10kV發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)，旨在構(gòu)建一個A等級的數(shù)據(jù)機(jī)樓。電源輸入源自城市供電部門的110kV變電所，該部分設(shè)計由供電部門負(fù)責(zé)，不納入本項目范疇。從110kV變電所引出的10kV電力經(jīng)專線分配至1號樓內(nèi)的10kV配電系統(tǒng)，再由此系統(tǒng)向各樓層變壓器供電。每套變壓器組均配置雙回路供電，確保電力供應(yīng)的冗余性與可靠性。
本項目根據(jù)負(fù)荷重要性將電力需求劃分為三個等級：
一級負(fù)荷（含特別重要負(fù)荷）：涵蓋機(jī)房IT設(shè)備、關(guān)鍵空調(diào)設(shè)備、消防系統(tǒng)、生活水泵及電梯等，確保這些關(guān)鍵設(shè)施在任何情況下都能穩(wěn)定運(yùn)行。
二級負(fù)荷：包括貨梯、機(jī)房保證照明及配套用房照明等，要求在市電故障時，能通過應(yīng)急措施迅速恢復(fù)供電。
三級負(fù)荷：非關(guān)鍵區(qū)域的動力、空調(diào)及照明負(fù)荷，以及室外景觀照明等。
為確保應(yīng)急供電能力，項目配備了10臺發(fā)電機(jī)，分為兩組并機(jī)系統(tǒng)，每組5臺，單臺發(fā)電機(jī)主用功率為2200kW。當(dāng)市電中斷時，發(fā)電機(jī)組能迅速自動啟動，通過母聯(lián)向整個工程及二級負(fù)荷提供電力支持。
2.變配電結(jié)構(gòu)設(shè)計
本項目供配電系統(tǒng)嚴(yán)格遵循《數(shù)據(jù)設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017標(biāo)準(zhǔn)，采用A等級機(jī)房設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。變壓器及供配電系統(tǒng)采用M（1+1）配置模式，重要負(fù)荷均實現(xiàn)雙回路供電，由兩獨(dú)立變壓器及不同母線段提供電力，確保供電可靠性。變配電所深入負(fù)荷中心布局，高低壓配電室、變壓器室及電力電池室均貼近負(fù)載區(qū)域，有效縮短供電距離，減少電能損耗。
2.1高壓供電系統(tǒng)
高壓供電系統(tǒng)采用真空斷路器，短路電流容量為25kA，并配備氧化鋅避雷器以保護(hù)設(shè)備免受操作過電壓影響。進(jìn)線與出線均設(shè)置完善的繼電保護(hù)措施，包括過流、速斷及零序保護(hù)，同時變壓器還增設(shè)溫度保護(hù)，確保設(shè)備安全運(yùn)行。電能計量方面，采用高壓集中計量方式，每路10kV進(jìn)線均配置專用計量裝置，并支持低壓電力分表設(shè)置，以滿足不同用戶的計量需求。
2.2低壓配電系統(tǒng)
低壓配電系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式，并設(shè)置母聯(lián)開關(guān)以實現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)間設(shè)有電氣連鎖，確保任何情況下僅有兩個開關(guān)處于閉合狀態(tài)。系統(tǒng)采用放射式與樹干式相結(jié)合的供電方式，對大容量或重要負(fù)荷采用放射式供電以確保供電質(zhì)量；對照明及一般負(fù)荷則采用混合供電方式以優(yōu)化資源配置。低壓保護(hù)裝置配置齊全，包括過載長延時、短路短延時及瞬時保護(hù)脫扣器等，確保低壓設(shè)備的安全運(yùn)行。
2.3監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
電力監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心運(yùn)行管理的核心，采用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及信息處理技術(shù)，實現(xiàn)對變電站設(shè)備的全面監(jiān)視、測量與控制。系統(tǒng)架構(gòu)分為現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層及平臺管理層三層：
現(xiàn)場設(shè)備層：包含微機(jī)保護(hù)、智能操控、多功能儀表等設(shè)備，負(fù)責(zé)采集電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)及電氣接點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù)；同時配置直流電源系統(tǒng)以確?，F(xiàn)場設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：采用ANet-2E8S智能網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)傳輸核心，負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)的采集、規(guī)約轉(zhuǎn)換及存儲；通過光纖將數(shù)據(jù)傳輸至消控室電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺。
平臺管理層：包括電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)DCIM，實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析及運(yùn)維管理等功能。
圖1 供配電系統(tǒng)架構(gòu)圖
圖2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
3.解決方案
3.1方案綜述
本項目10kV開閉所1座，區(qū)域變電所4座，此項目變、配電所布置深入負(fù)荷，采取高低壓配電室、變壓器室及電力電池室貼近負(fù)荷的布局在各層設(shè)置變壓器和低壓配電室、電力電池室，向數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備供電。
其中一層為10kV開閉所、二層、三層、四層以及地下一層為10kV變壓器及0.4kV開關(guān)室。消控室位于一層10kV開閉所內(nèi)。10kV開閉所一次系統(tǒng)圖如圖1所示，共有48面開關(guān)柜，分別為：4面進(jìn)線隔離柜、4面進(jìn)線柜、24面出線柜、4面計量柜、4面PT柜、4面母聯(lián)柜、4面油機(jī)進(jìn)線柜。
區(qū)域變電所10kV采用多回路電源供電，采用10kV變電所內(nèi)高壓計量。變壓器出線柜裝設(shè)定時限過流、速斷、零序、失壓報警，干式變壓器超溫跳閘保護(hù)，高溫報警。低壓配電柜采用固定分隔柜，配電柜進(jìn)出線電纜、插接母線采用上進(jìn)上出方式，變壓器不允許并列運(yùn)行，同一套低壓系統(tǒng)市電進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)采用自動電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，三者只能任合其中二個，保證兩路電源進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能同時投入。變壓器供電采用M（1+1）配置，平時運(yùn)行時每臺變壓器的負(fù)荷率不大于50；當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可帶起全部負(fù)荷。（注：負(fù)荷計算時按"當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可帶起全部負(fù)荷"計算）。
圖4 區(qū)域10kV變電所10kV進(jìn)線部分一次系統(tǒng)圖
圖5 區(qū)域10kV變電所低壓配電部分一次系統(tǒng)圖
3.2功能需求
3.2.1本地數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)
電力監(jiān)控系統(tǒng)需采集設(shè)備數(shù)量共計88臺，同時將采集的數(shù)據(jù)中每個配電房計量柜的電量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)的DCIM平臺，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)類型主要分為遙測、遙信、電能三類數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下：
遙測量
遙
3.2.2二次防護(hù)需求
為了加強(qiáng)本工程供配電系統(tǒng)，對本項目電氣二次部分加強(qiáng)防護(hù)，10kV進(jìn)線采用過流、速斷、零序保護(hù)；出線采用過流、速斷、零序保護(hù)；變壓器設(shè)置過流、速斷、溫度保護(hù)。電能計量設(shè)計采用高壓集中計量，在每路10kV電源進(jìn)線處設(shè)置專用計量裝置，并可根據(jù)要求設(shè)置低壓電力分表。低壓保護(hù)裝置采用主進(jìn)斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過載長延時、短路短延時和瞬時保護(hù)脫扣器，其他低壓斷路器設(shè)過載長延時、瞬時脫扣器，部分回路設(shè)（分勵）脫扣器。
3.2.3系統(tǒng)硬件配置需求
4.系統(tǒng)功能
4.1實時監(jiān)測
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關(guān)量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠(yuǎn)方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護(hù)跳閘信號和事故預(yù)告信。
圖6 實時監(jiān)測主界面圖
4.2電參量查詢
在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。
圖
7 電參量查詢界面圖
4.3運(yùn)行報表
能查詢各回路或設(shè)備規(guī)定時間的運(yùn)行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
4.4歷史事件查詢
能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.5 電能統(tǒng)計報表
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。
圖8 電運(yùn)行統(tǒng)計報表界面圖
4.6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖9 站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
通過上述設(shè)計與實施，本項目將構(gòu)建成一個高效、可靠、智能的園區(qū)級數(shù)據(jù)中心，為各類企事業(yè)單位提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務(wù)與支持。
參考文獻(xiàn)
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05月版
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