Yükümlülükten Varlığa: Merkezi Veri Merkezi UPS (KGK) Sistemleri için Üç Modlu Şebeke Oluşturan Kontrol Çerçevesi

Özet

Bu makale, IET Generation, Transmission & Distribution dergisinde 2026'da (cilt 20, sayı 1, e70369) yayımlanmış olup yazarı Mohamed Shamseldein'dir. Tam metin arXiv ön baskısından (v1, Aralık 2025) okunmuştur; yayımlanmış sürüm kontrol edilmemiştir ve farklılık gösterebilir. Makale, zayıf bir şebekeye bağlı büyük bir yapay zeka veri merkezine hizmet veren merkezi orta gerilim UPS (KGK) için bir denetleyici kontrol şeması önerir. Motivasyon, NERC'in Temmuz 2025 tarihli büyük yükler hakkındaki beyaz kitabıdır.

NERC'in uyarısı, büyük veri merkezi yüklerinin arızalar sırasında devreden çıkmasının ya da yapay zeka iş yükleriyle darbeli çekiş yapmasının şebekeyi kararsızlaştırabileceğidir. Makale bu bağlamda, Doğu Ara Bağlantısı'nda arızalar sırasında gerilime duyarlı yük azaltımının yol açtığı yaklaşık 1,5 GW'lık toplu yük düşüşünü anar. Önerilen şema üç moddan oluşur: sert bir DC bara ve yumuşatılmış şebeke çekişiyle normal çalışma; akım sınırlı reaktif güç öncelikli, asgari şebeke çekişli, UPS aküsü tamponlamalı ve hız sınırlı 'yumuşak dönüş' içeren arıza modu; ve isteğe bağlı eğim tabanlı hızlı frekans yanıtı.

Test durumu, kısa devre oranı (SCR) 1,5 ve X/R 5 olan ultra zayıf bir şebekede 13,8 kV'ta 50 MW'lık bir bloktur; 150 ms süren dengeli 0,5 p.u. üç fazlı bir çukur uygulanır ve evirici akımı 1,0 p.u. ile sınırlıdır. Önerilen denetleyicide karşılanmayan BT enerjisi 0,00000 MWh iken anlık kesinti kıyaslamasında 0,00208 MWh'dir. En yüksek evirici akımı 0,57 p.u., SRF-PLL LVRT temelinde ise 1,02 p.u.; bir çevrim sonraki en düşük PCC gerilimi 0,79 p.u. ve 0,66 p.u.'dur. Arıza penceresinde ortalama şebeke çekişi sıfıra yakın olmak yerine 0,20 p.u. tutulur.

Aynı anda çok sayıda tesis arızadan geçerken bu asgari çekiş frekans bozulmasını sınırlar: N = 40 blok ve H = 3 s için frekans vekili anlık kesintide yaklaşık 60,159 Hz'e çıkarken önerilen denetleyicide yaklaşık 59,953-59,961 Hz kalır. UPS aküsü ayrıca 1 Hz'lik darbeli bir yapay zeka yükünü sönümleyerek şebekenin daha yumuşak bir çekiş görmesini sağlar. Sınırlılık olarak sonuçlar ortalama dq benzetimlerine dayanır; saha ya da donanım içinde doğrulama değildir.

Öne çıkan noktalar

1. Motivasyon, NERC'in Temmuz 2025 büyük yükler beyaz kitabıdır; Doğu Ara Bağlantısı'nda arızalar sırasında gerilime duyarlı yük azaltımı yaklaşık 1,5 GW'lık toplu yük düşüşüne yol açmıştır.
2. Test: ultra zayıf şebekede (SCR = 1,5, X/R = 5) 13,8 kV'ta 50 MW blok; 150 ms süren dengeli 0,5 p.u. üç fazlı çukur; evirici akımı 1,0 p.u. ile sınırlı.
3. Karşılanmayan BT enerjisi önerilen denetleyicide 0,00000 MWh, anlık kesinti kıyaslamasında 0,00208 MWh.
4. En yüksek evirici akımı 0,57 p.u., SRF-PLL LVRT temelinde 1,02 p.u.; bir çevrim sonraki en düşük PCC gerilimi 0,79 p.u., temelde 0,66 p.u.
5. Arıza penceresinde ortalama şebeke çekişi, sıfıra yakın olmak yerine 0,20 p.u. tutulur; birçok tesis birlikte arızadan geçerken frekans bozulmasını sınırlar.
6. N = 40 blok ve H = 3 s ile frekans vekili anlık kesintide yaklaşık 60,159 Hz, önerilen denetleyicide yaklaşık 59,953-59,961 Hz.
7. Üç mod: normal, arıza (akım sınırlı reaktif güç öncelikli, asgari çekiş, akü tamponlama, yumuşak dönüş) ve isteğe bağlı eğim tabanlı hızlı frekans yanıtı.

Tasarımda kullanımı

• Büyük ve yapay zeka tesislerinde elektrik tasarımına UPS'in arıza geçişi davranışını (anlık kesinti ya da asgari şebeke çekişli geçiş), evirici akım sınırını ve arıza sonrası rampa hızını, ortak bağlantı noktasındaki kısa devre oranıyla birlikte kaydedin.
• SCR değeri yaklaşık 3'ün altındaki sahaları UPS kontrol çalışması gerektiren zayıf şebeke durumu olarak işaretleyin.
• UPS akü güç değerinin darbeli yük tamponlamasını ve yedeklemeyi karşıladığını kontrol edin.
• Bağlantı çıktılarında şebeke işletmecilerinin büyük yüklerden devreden çıkmak yerine arızadan geçmelerini giderek daha çok istediğini not edin.

Kimler okumalı

Büyük ve yapay zeka veri merkezlerinin UPS ve şebeke bağlantı çalışmalarını yapan elektrik mühendisleri ile güç elektroniği uzmanları.

İlgili standartlar

• IEC 62040-3
• IEEE 2800
• IEEE 1547

Yayın bilgileri

Yazarlar

Mohamed Shamseldein

Yayıncı

IET Generation, Transmission & Distribution (Institution of Engineering and Technology (IET))

Yıl

2026

Belge numarası

arXiv:2512.16497

Cilt

20

Sayı

1

Sayfalar

e70369

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Ücretsiz okunur

DOI

10.1049/gtd2.70369

Lisans

arXiv dağıtım izni — yeniden kullanım koşulları hak sahibine bağlıdır

Künye