摘要

數字經濟時代，智算產業對電力供應的連續性與可靠性提出要求，電壓短暫中斷即可引發算力中斷、數據丟失，造成難以估量的經濟損失。作為區域算力樞紐的安康智算產業園，以 AM5 系列微機保護裝置為核心，構建備自投與逐級投切控制系統，通過精密邏輯閉環設計，實現電源故障至負載恢復的全自動控制，兼具逐級恢復加載特性。針對配電房不同應用對象差異化配置保護裝置，保障智算負荷供電連續性與系統穩定性，為智算產業園高質量運行筑牢電力安全防線。

關鍵詞：微機保護；備自投；逐級投切；供電連續性；智算產業園

1 項目概述

安康智算產業園是 2024 年陜西省省級重點項目，坐落于安康高新區，總投資概算 219668.98 萬元，總用地面積 68482.66㎡，總建筑面積 122038.35㎡，計容建筑面積 101600.99㎡。作為陜西省人工智能產業三大聚集區之一，該園區已納入省工業和信息化廳 2024-2026 年人工智能發展規劃，定位為全省智算三大供給側核心載體。

項目以產業園建設為抓手，推動算力與交通裝備、消費電子等重點產業鏈深度融合，培育全鏈條產業生態，助力區域數字經濟高質量發展。本次實施的 10kV 人工智能高密度機房一期工程，聚焦智算負荷高可靠、高密度供電核心需求，構建 “兩路市電 + 兩路柴發 + 母聯互聯" 的單母線分段供電系統：以兩路獨立 10kV 市電進線為主供電源，兩路柴油發電機進線為應急后備電源，各進線間通過母聯開關實現互聯互備。系統按單母線分段模式運行，I 段、II 段母線正常狀態下分列供電，故障時通過母聯開關切換負荷供電，確保單段母線檢修或失電時，另一段可持續帶載運行。每段母線配置 5 臺 10/0.4kV 干式變壓器，總計 10 臺，為 0.4kV 側高密度機柜、制冷設備、照明及輔助系統提供分級配電，為園區算力業務穩定運行奠定硬件基礎。

2 核心供電需求分析

安康智算產業園之所以采用備自投保護 + 逐級投切組合方案，源于智算產業獨特的電力需求特征與項目復雜的供電場景，具體需求如下：更多資料請聯系安科瑞陳芳芳136/11 96/55 14

2.1 算力任務連續性需求

AI 模型訓練周期長、成本高，若供電中斷后重新啟動，不僅導致算力資源嚴重浪費，還會增加時間成本與經濟損失。因此，必須配置可自動投切的備用電源系統，保障供電連續性，確保算力任務持續不間斷運行，避免前期投入損失。

2.2 高功率密度適配需求

智算產業園機柜功耗遠高于普通數據中心，電源切換時若一次性投入全部負載，將引發沖擊電流急劇升高、電壓驟降，進而導致二次跳閘，嚴重時甚至損壞前端設備。需通過預設順序分批投入負載，嚴格控制沖擊電流在合理范圍，保障供電設備安全運行。

2.3 業務連續性保障需求

園區服務對象涵蓋人工智能企業、科研機構、智能制造企業等多元主體，對電源切換速度與負載投切平穩性要求。備自投功能需實現電源切換的迅速可靠，逐級投切功能則需確保負載恢復過程無沖擊，滿足不同行業客戶的業務連續性需求。

2.4 柴油發電機帶載適配需求

柴油發電機啟動時間較長，通常需 10-30 秒，且帶載能力逐步提升，無法瞬間承受滿負荷沖擊。若投入后一次性加載全部負載，易導致發電機過載停機，進一步加劇供電風險。需通過逐級投切邏輯，結合發電機實際帶載能力分批次投入負載，保障應急供電的可靠性與穩定性。

2.5 復雜供電架構適配需求

本項目采用 “兩路市電進線 + 母聯 + 兩路柴發進線" 的單母線分段供電架構，工況類型復雜多樣，包括單進線失電、雙路進線失電、單進線恢復、雙路進線恢復、柴發協同等。不同工況下開關動作順序、延時設置、互鎖邏輯均存在差異，要求備自投系統具備強大的邏輯處理能力，確保全場景下供電系統可靠、有序運行。

3 產品方案設計

基于項目核心需求，依托 AM5 系列微機保護裝置，構建覆蓋高壓、中壓、低壓全場景的供電保護系統，實現備自投與逐級投切的精準控制。

3.1 10kV 備自投 + 逐級投切方案

本方案核心配置 1 臺 AM5-B 備自投保護裝置、2 臺 AM5-F 逐級投切保護裝置，采集兩路市電進線電壓電流、兩路柴發進線電壓及 7 處斷路器位置信號，精準管控供電系統切換流程。

3.1.1 正常運行狀態

1Q1、2Q1 合閘，1Q7 分閘，兩路進線分列運行，電壓、電流及開關位置信號均處于正常工況，為園區算力業務提供穩定電力供應。

3.1.2 進線 1 失電工況

當檢測到進線 1 失電時，AM5-B 經延時跳開 1Q1，待確認 1Q1 分閘且 I 母無壓后，I 段 AM5-F 經延時跳開 I 段全部負載；隨后 AM5-B 經延時合上 1Q7，確認 1Q7 合閘且 I 母有壓后，I 段 AM5-F 經延時逐級合上 I 段負載。

• 若進線 1 恢復供電：AM5-B 經延時跳開 1Q7，待 1Q7 分閘后合上 1Q1；此過程中 I 母無壓，I 段 AM5-F 經延時跳開 I 段負載，1Q1 合閘且 I 母有壓后，再逐級合上 I 段負載。

• 若進線 2 同步失電：AM5-B 經延時跳開 1Q7 與 2Q1，觸發柴發啟動；待柴發啟動且 U4=1、U5=1 后，依次合上 1Q2、2Q2；此過程中 I 母、II 母無壓，I 段、II 段 AM5-F 分別跳開對應負載，待對應母線合閘有壓后再逐級加載。

3.1.3 進線 2 失電工況

當檢測到進線 2 失電時，AM5-B 經延時跳開 2Q1，待確認 2Q1 分閘且 II 母無壓后，II 段 AM5-F 經延時跳開 II 段全部負載；隨后 AM5-B 經延時合上 1Q7，確認 1Q7 合閘且 II 母有壓后，II 段 AM5-F 經延時逐級合上 II 段負載。

• 若進線 2 恢復供電：AM5-B 經延時跳開 1Q7，待 1Q7 分閘后合上 2Q1；此過程中 II 母無壓，II 段 AM5-F 經延時跳開 II 段負載，2Q1 合閘且 II 母有壓后，再逐級合上 II 段負載。

• 若進線 1 同步失電：流程與進線 2 失電且進線 1 失電工況一致，實現柴發協同應急供電與負載精準投切。

3.1.4 雙進線同時失電工況

當檢測到兩路進線均失電時，AM5-B 經延時跳開 1Q1、2Q1，觸發柴發啟動；待柴發啟動且 U4=1、U5=1 后，依次合上 1Q2、2Q2；I 母、II 母無壓期間，I 段、II 段 AM5-F 分別跳開對應負載，母線合閘有壓后再逐級加載，保障應急供電全覆蓋。

3.1.5 進線恢復工況

失電進線恢復供電后，分三種場景精準切換：

• 僅進線 1 來電：AM5-B 跳開 1Q2、2Q2，待分閘后合上 1Q1；確認 1Q1 合閘且 I 母有壓后，合上 1Q7，II 段 AM5-F 逐級合上 II 段負載；I 段負載同步完成無壓跳開與有壓逐級加載。

• 僅進線 2 來電：流程與僅進線 1 來電工況對稱，保障 II 段負載穩定恢復。

• 雙進線同時來電：AM5-B 跳開 1Q2、2Q2，待分閘后同時合上 1Q1、2Q1；雙母線無壓期間，I 段、II 段 AM5-F 分別跳開對應負載，母線有壓后逐級加載，恢復正常分列運行狀態。

3.2 10kV 各回路保護配置方案

針對 10kV 各回路不同用電特性，配置 AM5SE 系列及 AM5 系列微機保護測控裝置，實現差異化保護：

• 9 臺 AM5SE-MD 油機進線差動保護裝置：提供差動速斷保護、比率差動保護、CT 斷線等核心功能，保障柴發進線安全運行。

• 5 臺 AM5SE-F 線路保護裝置：配備三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、重合閘、逆功率保護、頻率保護等全維度功能，適配 10kV 線路多樣保護需求。

• 1 臺 AM5SE-UB PT 監測并列消諧裝置：實現 PT 電壓異常監測、消諧、并列解列等功能，保障電壓監測精準性與系統穩定性。

3.3 0.4kV 低壓備自投方案

低壓側配置 3 臺 AM5-DB 低壓備自投保護裝置，構建母聯備自投系統，實現低壓供電雙備份：

1. 正常運行時，母聯斷路器分閘，兩路進線斷路器合閘，系統分列供電，充分利用兩路電源資源。

2. 任意一段母線失電時，裝置檢測到無壓、無流后，自動跳開對應進線斷路器，合上母聯斷路器，由另一路進線帶兩段母線運行，避免單路失電導致低壓負載停電。

3. 失電進線恢復供電后，裝置自動跳開母聯斷路器，合上原進線斷路器，系統回歸正常分列運行狀態，實現低壓供電自動恢復。

3.4 核心裝置功能匯總

AM5 系列微機保護裝置覆蓋高壓、中壓、低壓全場景，從差動保護、線路保護到備自投控制、逐級投切，適配智算產業園復雜供電需求，為供電系統可靠性提供硬件支撐。具體配置與功能如下表所示：

表格

4 現場應用驗證

AM5 系列微機保護裝置就地分散安裝于園區各開關柜內，安裝調試完成后，經全面功能驗證，目前系統運行穩定，各項保護動作精準、響應及時。從實際運行效果來看，裝置可精準捕捉電壓、電流、開關位置等信號變化，嚴格按照預設邏輯完成備自投與逐級投切操作，未出現誤動、拒動情況，有效保障了高密度機柜、制冷設備等核心負載的連續供電，驗證了方案的可行性與可靠性。

5 結語

安康智算產業園作為區域算力中樞，其供電系統的可靠性直接決定算力任務連續運行與數據安全。本項目針對智算負荷供電連續性、高功率密度、復雜供電架構等核心需求，基于 AM5 系列微機保護裝置構建備自投與逐級投切控制系統，精準破解高密度機柜沖擊電流、柴發帶載能力弱、工況復雜等技術難題。

通過差異化裝置配置、精密邏輯設計，實現了電源故障到負載恢復的全自動、逐級、小沖擊控制，保障智算負荷供電連續性與系統穩定性。該方案不僅為安康智算產業園提供了高可靠供電保障，更為新能源時代智算產業園、數據中心等新型算力基礎設施的電力系統設計提供了可復制、可推廣的技術范本，助力數字經濟高質量發展。