摘要
数字经济时代，智算产业对电力供应的连续性与可靠性提出极致要求，电压短暂中断即可引发算力中断、数据丢失，造成难以估量的经济损失。作为区域算力枢纽的安康智算产业园，以 AM5 系列微机保护装置为核心，构建备自投与逐级投切控制系统，通过精密逻辑闭环设计，实现电源故障至负载恢复的全自动控制，兼具逐级恢复加载特性。针对配电房不同应用对象差异化配置保护装置，全方位保障智算负荷供电连续性与系统稳定性，为智算产业园高质量运行筑牢电力安全防线。
关键词：微机保护；备自投；逐级投切；供电连续性；智算产业园
1 项目概述
安康智算产业园是 2024 年陕西省省级重点项目，坐落于安康高新区，总投资概算 219668.98 万元，总用地面积 68482.66㎡，总建筑面积 122038.35㎡，计容建筑面积 101600.99㎡。作为陕西省人工智能产业三大聚集区之一，该园区已纳入省工业和信息化厅 2024-2026 年人工智能发展规划，定位为全省智算三大供给侧核心载体。
项目以产业园建设为抓手，推动先进算力与交通装备、消费电子等重点产业链深度融合，培育全链条产业生态，助力区域数字经济高质量发展。本次实施的 10kV 人工智能高密度机房一期工程，聚焦智算负荷高可靠、高密度供电核心需求，构建 “两路市电 + 两路柴发 + 母联互联” 的单母线分段供电系统：以两路独立 10kV 市电进线为主供电源，两路柴油发电机进线为应急后备电源，各进线间通过母联开关实现互联互备。系统按单母线分段模式运行，I 段、II 段母线正常状态下分列供电，故障时通过母联开关切换负荷供电，确保单段母线检修或失电时，另一段可持续带载运行。每段母线配置 5 台 10/0.4kV 干式变压器，总计 10 台，为 0.4kV 侧高密度机柜、制冷设备、照明及辅助系统提供分级配电，为园区算力业务稳定运行奠定硬件基础。
2 核心供电需求分析
安康智算产业园之所以采用备自投保护 + 逐级投切组合方案，源于智算产业独特的电力需求特征与项目复杂的供电场景，具体需求如下：更多资料请联系安科瑞陈芳芳136/11 96/55 14
2.1 算力任务连续性需求
AI 模型训练周期长、成本高，若供电中断后重新启动，不仅导致算力资源严重浪费，还会增加时间成本与经济损失。因此，必须配置可自动投切的备用电源系统，保障供电连续性，确保算力任务持续不间断运行，避免前期投入损失。
2.2 高功率密度适配需求
智算产业园机柜功耗远高于普通数据中心，电源切换时若一次性投入全部负载，将引发冲击电流急剧升高、电压骤降，进而导致二次跳闸，严重时甚至损坏前端设备。需通过预设顺序分批投入负载，严格控制冲击电流在合理范围，保障供电设备安全运行。
2.3 业务连续性保障需求
园区服务对象涵盖人工智能企业、科研机构、智能制造企业等多元主体，对电源切换速度与负载投切平稳性要求极高。备自投功能需实现电源切换的迅速可靠，逐级投切功能则需确保负载恢复过程无冲击，全方位满足不同行业客户的业务连续性需求。
2.4 柴油发电机带载适配需求
柴油发电机启动时间较长，通常需 10-30 秒，且带载能力逐步提升，无法瞬间承受满负荷冲击。若投入后一次性加载全部负载，易导致发电机过载停机，进一步加剧供电风险。需通过逐级投切逻辑，结合发电机实际带载能力分批次投入负载，保障应急供电的可靠性与稳定性。
2.5 复杂供电架构适配需求
本项目采用 “两路市电进线 + 母联 + 两路柴发进线” 的单母线分段供电架构，工况类型复杂多样，包括单进线失电、双路进线失电、单进线恢复、双路进线恢复、柴发协同等。不同工况下开关动作顺序、延时设置、互锁逻辑均存在差异，要求备自投系统具备强大的逻辑处理能力，确保全场景下供电系统可靠、有序运行。
3 产品方案设计
基于项目核心需求，依托 AM5 系列微机保护装置，构建覆盖高压、中压、低压全场景的供电保护系统，实现备自投与逐级投切的精准控制。
图1 备自投一次图
3.1 10kV 备自投 + 逐级投切方案
本方案核心配置 1 台 AM5-B 备自投保护装置、2 台 AM5-F 逐级投切保护装置，采集两路市电进线电压电流、两路柴发进线电压及 7 处断路器位置信号，精准管控供电系统切换流程。
3.1.1 正常运行状态
1Q1、2Q1 合闸，1Q7 分闸，两路进线分列运行，电压、电流及开关位置信号均处于正常工况，为园区算力业务提供稳定电力供应。
3.1.2 进线 1 失电工况
当检测到进线 1 失电时，AM5-B 经延时跳开 1Q1，待确认 1Q1 分闸且 I 母无压后，I 段 AM5-F 经延时跳开 I 段全部负载；随后 AM5-B 经延时合上 1Q7，确认 1Q7 合闸且 I 母有压后，I 段 AM5-F 经延时逐级合上 I 段负载。
若进线 1 恢复供电：AM5-B 经延时跳开 1Q7，待 1Q7 分闸后合上 1Q1；此过程中 I 母无压，I 段 AM5-F 经延时跳开 I 段负载，1Q1 合闸且 I 母有压后，再逐级合上 I 段负载。
若进线 2 同步失电：AM5-B 经延时跳开 1Q7 与 2Q1，触发柴发启动；待柴发启动且 U4=1、U5=1 后，依次合上 1Q2、2Q2；此过程中 I 母、II 母无压，I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载，待对应母线合闸有压后再逐级加载。
3.1.3 进线 2 失电工况
当检测到进线 2 失电时，AM5-B 经延时跳开 2Q1，待确认 2Q1 分闸且 II 母无压后，II 段 AM5-F 经延时跳开 II 段全部负载；随后 AM5-B 经延时合上 1Q7，确认 1Q7 合闸且 II 母有压后，II 段 AM5-F 经延时逐级合上 II 段负载。
若进线 2 恢复供电：AM5-B 经延时跳开 1Q7，待 1Q7 分闸后合上 2Q1；此过程中 II 母无压，II 段 AM5-F 经延时跳开 II 段负载，2Q1 合闸且 II 母有压后，再逐级合上 II 段负载。
若进线 1 同步失电：流程与进线 2 失电且进线 1 失电工况一致，实现柴发协同应急供电与负载精准投切。
3.1.4 双进线同时失电工况
当检测到两路进线均失电时，AM5-B 经延时跳开 1Q1、2Q1，触发柴发启动；待柴发启动且 U4=1、U5=1 后，依次合上 1Q2、2Q2；I 母、II 母无压期间，I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载，母线合闸有压后再逐级加载，保障应急供电全覆盖。
3.1.5 进线恢复工况
失电进线恢复供电后，分三种场景精准切换：
仅进线 1 来电：AM5-B 跳开 1Q2、2Q2，待分闸后合上 1Q1；确认 1Q1 合闸且 I 母有压后，合上 1Q7，II 段 AM5-F 逐级合上 II 段负载；I 段负载同步完成无压跳开与有压逐级加载。
仅进线 2 来电：流程与仅进线 1 来电工况对称，保障 II 段负载稳定恢复。
双进线同时来电：AM5-B 跳开 1Q2、2Q2，待分闸后同时合上 1Q1、2Q1；双母线无压期间，I 段、II 段 AM5-F 分别跳开对应负载，母线有压后逐级加载，恢复正常分列运行状态。
3.2 10kV 各回路保护配置方案
针对 10kV 各回路不同用电特性，配置 AM5SE 系列及 AM5 系列微机保护测控装置，实现差异化保护：
图2 柴发并机接线图及上图方案
图3 10kV接线图及上图方案
9 台 AM5SE-MD 油机进线差动保护装置：提供差动速断保护、比率差动保护、CT 断线等核心功能，保障柴发进线安全运行。
5 台 AM5SE-F 线路保护装置：配备三段式过流保护、反时限过流保护、两段式零序过流保护、重合闸、逆功率保护、频率保护等全维度功能，适配 10kV 线路多样保护需求。
1 台 AM5SE-UB PT 监测并列消谐装置：实现 PT 电压异常监测、消谐、并列解列等功能，保障电压监测精准性与系统稳定性。
3.3 0.4kV 低压备自投方案
低压侧配置 3 台 AM5-DB 低压备自投保护装置，构建母联备自投系统，实现低压供电双备份：
图4 低压备自投上图方案
正常运行时，母联断路器分闸，两路进线断路器合闸，系统分列供电，充分利用两路电源资源。
任意一段母线失电时，装置检测到无压、无流后，自动跳开对应进线断路器，合上母联断路器，由另一路进线带两段母线运行，避免单路失电导致低压负载停电。
失电进线恢复供电后，装置自动跳开母联断路器，合上原进线断路器，系统回归正常分列运行状态，实现低压供电自动恢复。
3.4 核心装置功能汇总
AM5 系列微机保护装置覆盖高压、中压、低压全场景，从差动保护、线路保护到备自投控制、逐级投切，全方位适配智算产业园复杂供电需求，为供电系统可靠性提供硬件支撑。具体配置与功能如下表所示：
表格
4 现场应用验证
AM5 系列微机保护装置就地分散安装于园区各开关柜内，安装调试完成后，经全面功能验证，目前系统运行稳定，各项保护动作精准、响应及时。从实际运行效果来看，装置可精准捕捉电压、电流、开关位置等信号变化，严格按照预设逻辑完成备自投与逐级投切操作，未出现误动、拒动情况，有效保障了高密度机柜、制冷设备等核心负载的连续供电，验证了方案的可行性与可靠性。
现场图片
现场图片
5 结语
安康智算产业园作为区域算力中枢，其供电系统的可靠性直接决定算力任务连续运行与数据安全。本项目针对智算负荷供电连续性、高功率密度、复杂供电架构等核心需求，基于 AM5 系列微机保护装置构建备自投与逐级投切控制系统，精准破解高密度机柜冲击电流、柴发带载能力弱、工况复杂等技术难题。
通过差异化装置配置、精密逻辑设计，实现了电源故障到负载恢复的全自动、逐级、小冲击控制，全方位保障智算负荷供电连续性与系统稳定性。该方案不仅为安康智算产业园提供了高可靠供电保障，更为新能源时代智算产业园、数据中心等新型算力基础设施的电力系统设计提供了可复制、可推广的技术范本，助力数字经济高质量发展。
审核编辑 黄宇