数据中心末端配电母线 联合解决方案白皮书 目录 前言 AI智算引领数据中心末端配电趋势变革 1.1 市场需求加速增长 1.2 电气容量需求飙升 传统的数据中心机房配电架构及的挑战及应对 2.1 智能机房配电母线特点 2.2 机架配电母线的典型应用场景 2.3 智能母线系统逐渐普及 2.4 绿色节能及主动运维的需求凸显 数据中心机房配电母线的优势 3.1 新型数据中心机房配电机构 新型数据中心机房配电机构 3.2 新型智能监控机房配电母线方案 数据中心机房配电母线分类 4.1 固定式机房配电母线 4.2 滑轨式机房配电母线 结语 2 3 4 1 5 7 9 16 16 3 4 4 17 17 19 23 24 24 25 2 随着云计算、大数据以及人工智能等新兴技术的迅猛发展，我国数 据中心产业也迎来了高速增长期。当前，数据中心正朝着大规模、高 中心的实际需求。为此，以结构更灵活、扩展更便捷的数据中心末端 配电母线系统替代传统列头柜+电缆模式，逐渐成为数据中心供配电系 统升级的重要路径之一。 西门子始终关注数据中心配电技术的发展，联合突破电气共同编写 本白皮书，对数据中心末端配电母线进行了详细分析，提出了一种新 型智能监控数据中心末端配电母线的架构，以期更进一步推动智能数 据中心末端配电母线的发展和应用。 前言 Preface 本文感谢以下起草单位及人员（排名不分先后）：

(3) 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输 电电压等级、出线回路数及输送容量等。 发电厂承担的负荷应尽可能地使全部机组安全满 发，并按系统提出的运行方式，在机组间经济合 理地分配负荷，减少母线上电流流动，使发电机 运转稳定和满足电能质量要求。 21 一、对原始资料分析 (4) 环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污 秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素， 对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均 各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、 价格等资料汇集并分析比较。 23 二、主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础 上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压 器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟 定出若干个主接线方案 ( 本期和远期 ) 。 依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰 一些明显不合理的方案，最终保留 2 ～ 3 个技 术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进 28 三、主变压器容量的确定原则 2 ．具有发电机电压母线接线的主变压器 有发电机电压负 荷和剩余功率。 主变连接在发电 机电压母线和升 高电压母线之间， 主要作用是将剩 余功率送入系统。 容量确定原则： ① 当发电机全 部投入运行时， 在满足发电机电 压供电的日最小 负荷，并扣除厂 用负荷后，主变 压器应能将发电 机电压母线上的 剩余有功和无功 容量送人系统。 MVA S T .875

下料裁剪及冲孔 3. 冲孔裁剪 母线倒角 母线折弯 5. 折弯 2.5.7 高压开关柜—母线生产过程关键采集节点说明 供应商来料检验、物料批次 标签、采购入库管理 功能核心 管理要点 生产任务单 1. 生产任务：根据图纸，手 工建立母线生产任务、数量， 选择铜牌规格、螺杆、绝缘材 料规格 功能核心 管理要点 功能核心 物料追溯，母线二维码赋 码，实现单件追溯管理 录用料信息 3. 母线二维码赋码：冲孔裁剪 完成后，给每个母线镭雕二维 码 4. 完工汇报：选择设备、扫描 母线二维码，产量自动汇报 5. 数控母线冲剪机 *1 ，与设备 的 PLC 通讯，采集设备数据 管理要点 功能核心 单件追溯管理 1. 员工上岗：记录作业员 2. 完工汇报：选择设备、扫描 母线二维码赋码，完成倒角加 工报工 3. 母线圆弧加工中心 *1 ，与设 ，与设 备的 PLC 通讯，采集设备数据 管理要点 功能核心 单件追溯管理 1. 员工上岗：记录作业员 2. 完工汇报：选择设备、扫描 母线二维码赋码，完成折弯加 工报工 3. 母线折弯机 *1 ：采集启停信 号，分析设备稼动率 管理要点 1. 建立来料检验方案，记录检 验结果 2. 检验合格，根据最小包装方 式打印物料二维码标签（品 号、规格、供应商、批次、数 量）并粘贴

输电线路与断面 线路：连接两个母线的物理线路 断面：两个节点之间所有线路连接的集合 母线与节点 母线：发电机组输出通过主变升压连接母线，物理概念 ※ 节点：市场概念，代表一组母线 ( 忽略这些母线之间的堵 塞 ) 母 线 ~ 电源 负荷 母线 ~ 电源 负荷 节点 母线 母线 断面 输电线路 节点 母线 ~ 电源 输电线路 网络损耗成本 系统能量价格 十 十 母线 i 的 网损因子 =LF; 网损惩罚因子 (PF;)=1/(1-LF;) 母线 母线 母线 i 网损因子和网损惩罚因子 AM 注入 1 兆 瓦 有功出 力 到达参考母线 有功 1-LF; 母线 母线 母线 母线 网络损耗 有功 LF; 母线 母线 参考 母线 母线 母线 母线 容量： 50 MW 报价： 500

220kV 厂站电压棒图等。 6) 根据数据库设置，能自动生成重载监视表等。 e) 支持几种常用的布局模板： 1) 支持样式底图模板，可以很好的让系统的画面风格保持统 一。 2) 支持开关间隔、母线间隔、变压器间隔模板，可以生成统 一的间隔图。 3) 支持任意的画面局部和整幅画面生成模板。 4) 支持装置模板，相同的装置可以采用变量替换的方式调用 装置模板进行展示。 2.2.1.7.2 用于编辑和构建人机交互展示系统所需的界面。可支持调度自动化系 统维护人员方便地完成界面与网络模型的同步更新。该工具应提供但 不限于以下的功能： a) 图元定制功能应包括： 1) 可提供电力系统常用的各种设备图元，包括母线、发电机 变压器、断路器、交直流传输线、电容、电抗、馈线段、 配变等，并可根据需要进行扩展。 2) 图元应可包括多种显示状态，实现动态效果。 3) 图元应支持分区域拓扑着色，如三卷变压器的三个卷应显 模板功能应包括 1) 支持底图模板，保持画面风格统一。 2) 支持多控件综合展示模板（包括曲线、告警、列表等）， 如电厂发电计划图。通过前景或文本替换显示不同厂站信 息。 3) 支持开关间隔、母线间隔、变压器间隔模板，可以生成统 一的间隔图。 4) 支持任意的画面局部和整幅画面生成模板。 5) 支持装置模板，相同的装置可以采用变量替换的方式调用 装置模板进行展示。 2.2.1.8.2

控制点和 电压监测点分别由省调确定并报网调备案。 根据西北电网的特点，确定网调调管辖范围内的主网电压控制点为：网调直接调管发电厂的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）；电压监测点为：网调直接调 管的所有发电厂和变电站的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）。网调将按有关规定对直调电厂有关电压控制点合格率及调整情况进行考核。 有线 HART 现场总线 无线 HART 数据 — 智能传 功曲线，对母线电压进行调整和监视，使其符合规定的数值。网调调管的发电机、调相机的自动调整励磁装置和强行励磁装置的投入和 退出，必须取得网调值班调度员的同意。当控制点母线电压超过允许的偏差范围时，该控制点的发电企业应不待调令调整机组出力使其恢复到允许的偏差范围以内。若控制点母线电压在机组当无调整能力 用尽后且仍超过允许电压偏差范围时，值班人员应立即报告网调值班调度员进行处理。当监测视点母线电压超过允 控制点和 电压监测点分别由省调确定并报网调备案。 根据西北电网的特点，确定网调调管辖范围内的主网电压控制点为：网调直接调管发电厂的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）；电压监测点为：网调直接调 管的所有发电厂和变电站的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）。网调将按有关规定对直调电厂有关电压控制点合格率及调整情况进行考核。 国际领先仪表公司均采用该标准制造无线仪表，可与市 场上所有上位系统（

担着xxxx有限公司的供电任务。为减缓供电压力，探索储能建设经 验，拟 利用xxxx有限公司石膏堆场闲置场地建设储能电站，在用电 低谷时段进行充电储存电能，高峰时段向xxxx有 限公司 110/6kV 变 电站的 6kV 母线送电。 xxxx有限公司储能项目建议建成 3MW/32.8MWh 的储能系统，以 削峰填谷提高项目的经济性。该项目 有利于解决用户储能需求、降低用电成 本，切实为客户解决问题，并具备可复制性和推广性 压侧。变压器的高压侧接入xxxx 有限公司的 110/6kV 变电站的 6kV II 段母线。 储能电站采用集装箱堆放方式的建设方案。储能系统由 12 个 2.733MWh 电池集装箱+1 个电气设备及 控制集装箱构成，电气设备及控制集装箱通过 6 千伏电缆接至xxxx有限公司变电站的 6kV II 段母线，储能节 点集装 箱内、电气设备及控制集装箱布局见图 1.4-3、图 1.4-4 所示： 变电站 6kV II 段母线，具体以接入系统报 告批复意见为准。 1.5.3 电气接线方案 储能电站设 1 台 3.15MVA/6kV 低压侧双分裂变压器，变压器的每个低压 设 1 段低压母线，每段母线接 入 3 台 500kW 储能变流器。变流器经变压器升 压至 6kV 后，以 1 回 6kV 电缆线路接入兴xx有限公司 110/6kV 变电站 6kV II 段母线。 1.5.4 主要设备选型和布置

反措预案控制系统 | 灵活策略控制，保障安全、提高效率 10kV 10kV 并机母线 2 段 并机母线 1 段 10kV 母线 1 段 10kV 母线 2 段 并机母 线母联 10kV 母线母联 变压器出线 变压器出线 G G G G 10kV 柴发机组 400V 400V 400V 母线 400V 母线 母联 400V 柴 发机组 馈线 馈出线 G G 10kV 监控范围

◆通过调节直流侧电压Ud，监测直流 电流Id的变化，通过最小二乘辨识得 到电解铝负荷模型等值参数R，E 电解铝负荷特性 电解铝负荷电压调节特性 ◆电解铝负荷的连续调整可以依靠电压连续调 整来实现 ◆考虑负荷母线电压调整10%，电解铝负荷调 整25%~30% Ud (p.u.) PLOAD(MW) 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 电解铝负荷功率特性曲线 d LOAD d U E P U R − =  E R Id k:1 分接头 饱和电抗器压降 二极管整流 母线电压 UD VSR VAH ◆电解铝负荷的连续调整可以依靠电压连续调整来实现 ◆考虑负荷母线电压调整10%，电解铝负荷调整25%~30% ◆考虑饱和电抗器调至其调整极限，电解铝负荷调整11.4%； 变压器分接头每调1档，电解铝负荷调整能力增加3 钢铁 多晶硅 水泥 电解铜 可上调容量𝑃𝑢𝑝𝑖 可下调容量𝑃𝑑𝑜𝑤𝑛𝑖 参考电流 变化量Δ𝐼𝑑𝑟𝑒𝑓 … … … … 调节功率∆𝑃𝑖 … … 高压侧母线电压 有载调压器变比 … … … … … … … … … … … 总调节功率∆𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 聚合上调容量𝑃𝑢𝑝_𝑎𝑙𝑙 聚合下调容量𝑃𝑑𝑜𝑤𝑛_𝑎𝑙𝑙

能 源 ， 实现能源自给率提升 ， 降低对公共电网的依赖 ， 同时 挖掘建筑与电网柔性互动能力 ， 实现负荷柔性调控 ， 支撑 公共电网的运行。 特征 5 ：多元 柔性负荷 特征 4 ：母线电压动态稳 定控制及调节 特征 1 ：高比例 多模光伏 特征 2 ：安全设计 储能系统 特征 3 ：高可靠低压 直流配电系统 光储直柔系统主要特征 特征 6 ：与城市电 网深度互动 端口自适应控制； 系统稳定运行控制； 系统保护策略 探索研究 u 公司在光储直柔方面的研究探索 u 设备根据直流母线电压状态 ， 自适应 识别并调整应用回路（储能、 充电桩、 负载） 的工作状态。 u 储能接口、 充电桩接口、 负荷接口 u 过电流保护 ： 母线接通、 分断、 过 载 保护、 短路保护 u 远程操作： 合分闸 u 测量： 进出线电压测量、 电流测量 u 状态监控： 改善低压直流系统电压质量 采用车 网互 动充电设备、建筑 / 道路直流 照 明 等技术 ，实现荷随源动 ，主动调节 利用屋顶、车 棚 等空间 ，建设光伏电站 ， 接入低压直流母线 ，实现清洁能源消纳 充换电站 l 分布式储能 l 直流供电 l 分布式光伏 哨所 建筑 ... 1. 多能介质能耗监测 2. 用能与产出对比分析 ，制定最 优 生产计划 3. 实时监测各能源子系统运行数据