数据中的动力系统供电状况

DATACENTRE POWER SUPPLY SYSTEM OVERVIEW

数据中心高压直流系统多采用变压器中性点绝缘的运行方式（也就是称之为IT系统），电力的传输主要借助输电电缆。但由于数据中心对供电连续性要求很高，并且供电环境较复杂，电缆线路可能会发生单相漏电或单相接地故障，这不仅会引起人身触电事故，而且还可能导致设备损坏，甚至使系统整体停摆。因此，这里我们考虑借助成熟的电气绝缘在线监测技术，以至来提高数据中心直流供电的安全性和可靠性。

数据中心可能采用基于零序电压的绝缘监测装置和基于功率方向的漏电保护装置（这点和煤矿井下有点类似）。前者在电网三相绝缘对称下降后，不能反映其变化；后者只有在电缆发生漏电后才发出跳闸信号，不能在单相接地故障发生前对电网的绝缘水平做出准确的预测。针对这些不足，我们采用基于叠加低频交流电压信号的绝缘电阻在线监测方法。采用该方法不仅可以实现对每一分支回路对地绝缘电阻的在线监测，还可实现电网的选择性保护。它对系统的监测包括了回路线缆和专门的负载设备。

低频电压法的基本原理是在被监测系统中注入一个低频电压信号，低频电源经信号放大器、低通滤波器和隔离阻抗扫描整个监测系统，再由电网的对地电容、绝缘电阻回到PE保护地，构成低频电流回路，通过对各低频电流信号进行处理与计算，即可求得各条支路的绝缘电阻情况，从而实现在线监测。根据以往绝缘故障统计结果（参照其它行业领域），我们分析故障发生的根本原因，最终发现均是由于现场仪表、设备本体或电线电缆等发生故障从而导致电源系统出现接地漏电流，但由于现有的电机系统没有实时在线的电气绝缘故障监测装置，因此现场运行及操作人员没有很好的办法能够及时发现故障回路及判别故障的严重性。随着供电系统在线绝缘监测应用项目的实施，将帮助现场运行人员能够全天候二十四小时实时监测供电系统和重要关键设备的绝缘电气性能，当系统发生接地漏电故障时在站控终端可以实时获取报警信息，同时自动判别、定位系统接地发生回路，这样必然会提高系统工作稳定性的同时，同时也保证生产运行更加安全可靠。

绝缘监测INSULATION MONITORING DEVICE

绝缘监测仪连接在不接地系统和地（亦或PE）之间，同时将一测量信号G（低频交流）叠加于被监视系统和地之间，测量信号和系统对地的绝缘电阻构成测量回路，通过对检测电流的分析处理从而获取相应的系统绝缘电阻值。自适应脉冲信号的测量方法在于送出的测量信号可以根据被监测系统的分布漏电容大小以及系统绝缘阻值的高低可以自动地适应调整输出信号的大小，这个过程是由CPU控制的，在不同的交流、直流、带直流成分的交流系统或变频系统内送出不同的测量信号，这种测量方法亦可成功消除系统对地分布泄漏电容对绝缘监测造成的干扰。当这种方法应用于这种复杂系统时却带来了更快捷的响应和更可靠的保护。这种测量方法相比较电网系统多用的电压偏移法而言，抗干扰能力强，测量结果更加可靠，保护响应的更加及时迅速。

故障定位系统INSULATION FAULT LOCATION SYSTEM

根据现场的实际使用，我们可以有如下的系统监测示意图二。当绝缘监测仪ATK-IMS200报警后，对应监测模块可以送出绝缘故障定位测试电流，然后通过安装在系统内各负载回路上的测量互感器和绝缘故障评估仪(ATK-IFLS120)来判断发生对地故障的回路。注入频率的选择直接影响到叠加低频电压法应用于系统绝缘故障定位的效果。当改变了测试电源频率，当频率增大时，测量回路中的低频电流不断增大，主要是由于容性电流的影响，因为I=ωCU随频率增大，容性电流跟着变大，注入频率越大，故障支路和非故障支路的漏电流就相差不大，难以实现故障选线。

多回路故障监控分析仪MULTI-CIRCUIT FAULT MONITORING AND ANALYST

精密配电检测单元是适用于数据中心电源列头柜及智能配电柜的多回路、多功能电能表，可对柜内最多84分支回路进行电能质量测量、分析、报警及记录。其可以帮助客户优化数据中心，提高服务器的运行效率，为实现全方位绿色IDC提供保障。

实施方案：普陀区检察院机房、金山社保局机房

剩余电流监视仪RESIDUAL CURRENT MONITORING

根据数据中心实际应用，我们提出具体安全在线监测实施方案如下对690伏、400伏、230伏系统，乃至120伏交流供电系统，我们根据设计方的原则提供两种监测保护方法，但从应用的安全时效性来讲我们偏向于选用IT不接地系统，这一点很类似于船上和石油平台的应用。IT系统就选用绝缘监视仪ATK5895，当监测装置报警以后，触发绝缘故障测试装置对地闭合由系统自身绝缘故障造成的对地漏电流来发送测试电流信号。此测试电流信号经过绝缘故障、大地和安装在各回路中的测量电流互感器构成回路。该测试电流数值的大小因系统额定电压和绝缘故障阻值的大小而有差异，但根据不同的系统可分别选择对应的测试电流，但限定在50毫安以下。对此系统故障定位时的测试电流将限制在25毫安以下。测试电流必须小于系统内控制元件的动作电流，否则在实际应用中可能引起系统元件的误动作，故障定位系统的测试电流Ip通常小于上述测试电流数值，因为接地故障RF往往为千欧级的数值。对直流240伏、400伏或者UPS电源系统或控制系统，可以参考选用图四的在线监测保护方式。亦或对单回路进行监测保护，690伏的系统也可以进行单回路或整个系统进行监测保护，电源内部的故障或三相相间缺陷一样可以区分出来。并输出报警信号。如果是接地系统则采用漏电流监视设备RCMX100，它可以对系统内的各种电流进行精确的、不间断监测。像剩余电流、杂散电流、谐波电流和PE线接地电流，由于负载电流中直流成分的干扰时测量灵敏度大大降低，传统的30mA的剩余动作电流已逐渐不能满足实际应用的要求。尤其对防火要求很高的场所来讲，要求响应值更低更可靠灵敏。RCMX100的真有效值测量和6mA的响应值使得保护更可靠及时，而且还可测量谐波电流。一台设备或一组设备，持续监测电力装置的剩余电流，当系统剩余电流值超过预设响应值时，监测设备最长在10 秒后给出声/光报警，可选择将故障回路手动或通过断路器与系统断开。这种RCM的保护方式和传统的RCD防护措施差异比较大。