市電進線與受電設施（Utility Feed / Service Entrance）¶

電力進入機房的第一站。電業（台灣是台電）的電纜拉進廠區，經受電設施進來——這台開關設備提供主過流保護、保護電驛、計費電錶，並且可以隔離以便維護。

它最重要的身分不是「一台設備」，而是責任分界點：從它之後，可用性由你自己負責；在它之前，你只能祈禱。這也讓它成為你整個電力資料模型裡唯一一個你不擁有的節點。

六格¶

拓撲位置¶

上游：電業變電所（你不擁有、看不到、管不到）下游：變壓器（dc-02）→ 中壓開關設備（dc-03）→ 低壓主配電盤（dc-07）

這是電力鏈的根節點。之後所有的容量計算、故障域分析，都是從這裡往下展開的樹。

容量單位¶

契約容量（kW 或 kVA）與受電電壓（kV）。

契約容量是你跟電業簽的用電上限——它是整座機房容量規劃的最外層天花板。所有下游設備加起來能拉多少電，最後都撞在這個數字上。

⚠️ 地區差異，不要照抄英文資料：查到的資料多寫美國情境（進線 12–34.5 kV，降壓到 480 V）。台灣的供電電壓等級與契約制度不同，必須問你們自己的受電電壓與契約容量，不能沿用美規數字。

冗餘表達¶

雙迴路進線（dual utility feed）。Tier III 級的要求是兩路獨立進線、從不同方向進廠、接到主開關設備的不同區段，使得一路故障不影響另一路。

但這裡有個陷阱（見下方「常見誤解」）：兩條 feed 不等於兩個獨立來源。

遙測介面¶

由受電盤的保護電驛與電錶提供。常見協定 Modbus TCP；中壓保護電驛也可能走 IEC 61850（變電所自動化的標準）。

點位	型態	用途
三相電壓 / 電流	類比，秒～分級	供電品質、不平衡偵測
實功 kW / 視在功率 kVA	類比	需量管理、PUE 分子
功率因數	類比	是否會被電業罰款
頻率	類比	電網穩定度
最高需量	累積值，月結	契約容量是否超約
事故記錄 / 波形擷取	事件觸發，單筆大	事後分析「那一下到底發生什麼」
斷路器開閉狀態	數位	拓撲即時狀態

故障域¶

市電全失 → 觸發 ATS（dc-04）切換到發電機（dc-05），中間的空窗由 UPS（dc-08）撐住。

關鍵認知：市電掉是設計內的正常情境，不是災難。 真正的災難是「市電掉了而且備援鏈沒有全部動起來」。所以這一格真正要記住的不是「市電會掉」，而是「市電掉了之後，那條備援鏈的每一環有沒有動」——這決定了你的告警設計要監控的是市電本身，還是切換動作的成功與否。

維護特性¶

電業側的計畫性停電通常事前通知，你有時間準備（提前起發電機、暫停高風險作業）。

你自己的受電盤保養則需要斷電或轉到另一路——這是雙迴路進線除了防故障之外的第二個理由，也是 concurrent maintainability（可同時維護）這個概念在電力鏈最上游的第一次出現。

關鍵數字與計算¶

一、為什麼電業要用高壓送電

輸電損失與電流平方成正比：

P_loss = I² × R

在傳輸功率 P = V × I 固定的前提下，把電壓提高 10 倍，電流降為 1/10，損失降為 1/100。這就是為什麼長距離用幾十甚至幾百 kV，到你家門口才降壓。

二、kVA 與 kW 的差別（這個一定要搞懂）

功率因數 PF = 實功 kW ÷ 視在功率 kVA

實例：契約容量 2,000 kVA，功率因數 0.95

可用實功 = 2,000 × 0.95 = 1,900 kW

也就是說，你簽了 2,000 kVA 不代表能用 2,000 kW。少掉的 100 kW 不是被誰偷走，是無效功率在電網與設備之間來回震盪。功率因數太低電業會罰款，這是機房要裝功因改善設備的原因。

三、契約容量往下推

假設可用 1,900 kW，PUE 設計值 1.4：

IT 可用電力 = 1,900 ÷ 1.4 ≈ 1,357 kW

若單櫃設計 8 kW：

理論可容納機櫃數 = 1,357 ÷ 8 ≈ 169 櫃

這個數字就是你整座機房的容量天花板，而它完全由最上游那紙契約決定。往下每一層（變壓器、UPS、PDU、rack PDU）只會讓這個數字更小，不會更大。

常見誤解¶

以為雙迴路進線就是雙來源，但實際上兩路可能來自同一個變電所（甚至同一條饋線）。變電所故障時兩路一起掉——那是假冗餘。真正的獨立要求來自不同變電所，至少不同饋線。
以為市電中斷是要極力避免的異常，但實際上它是設計內的預期情境，整條備援鏈就是為它存在的。你的系統該告警的不是「市電掉了」，而是「市電掉了但發電機沒起來」或「切換超過預期秒數」。 把前者設成 critical 只會製造雜訊。
以為契約容量就是可用容量，但實際上要先乘功率因數（變成 kW），再除以 PUE（扣掉冷卻與損耗），才是真正給 IT 用的電。中間至少縮水三成。

對資料模型的意涵¶

根節點要能表達「不受你控制」。 UtilitySource 需要 owned: false 之類的旗標。你的可用性計算從這裡起算，但它的 MTBF 你拿不到，只能引用電業公佈的統計值——這種「已知的未知」應該顯性存在於模型裡，而不是假裝它跟其他設備一樣可計算。
獨立性必須是可查詢的屬性，不是註解。 光記「有兩條 feed」不夠，要記 substation_id 與 feeder_id。否則你的系統會把假冗餘算成真冗餘，然後在報表上顯示綠燈。 這是這張卡最重要的一個設計結論。
事故記錄是 time-series 以外的第二種資料型態。 保護電驛的波形擷取是事件觸發、非等間隔、單筆很大（可能幾百 KB）。你的 pipeline 不能只設計一條 time-series 路徑，還要有一條 event/blob 路徑。這個決定越早做越好，事後補很痛。
契約容量是 Site 層級欄位，不是設備層級。 而且它應該同時存 kVA 與目標功率因數，讓系統能自己算出 kW 上限，而不是把換算後的數字硬寫進去。

該問 facility 的問題¶

我們是幾路進線？分別來自哪個變電所、哪條饋線？（這題決定我們是真冗餘還是假冗餘，也是這三題裡最重要的）
受電電壓與契約容量各是多少？超約的罰則怎麼算？功率因數的罰則門檻在哪？
受電盤的保護電驛是什麼廠牌型號？它的事故記錄能不能被外部系統讀走，還是只能到現場插筆電？

動手練習（30–40 分鐘）¶

NetBox 的電力模型從 PowerPanel 才開始——它假設上游不歸你管。但你是自建自營，這一段得自己補。今天就補最上面那一節。

任務：寫出 UtilitySource 與 UtilityFeed 的 model，並實作一個「真冗餘判定」函式。

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class UtilitySource:
    id: str
    substation_id: str        # 來自哪個變電所
    feeder_id: str            # 哪一條饋線
    contract_kva: float
    target_power_factor: float
    owned: bool = False       # 永遠是 False，顯性標記「不受你控制」

    @property
    def usable_kw(self) -> float:
        return self.contract_kva * self.target_power_factor


def is_truly_redundant(feeds: list[UtilitySource]) -> tuple[bool, str]:
    """數量 ≠ 獨立性。回傳 (是否真冗餘, 理由)"""
    # TODO: 你來實作
    ...

驗收標準——你的函式要能正確判定這三組輸入：

輸入	期望結果
兩條 feed，不同變電所	真冗餘
兩條 feed，同變電所、不同饋線	部分冗餘（防饋線故障，不防變電所故障）
兩條 feed，同變電所、同饋線	假冗餘，應該告警

加分題：讓 usable_kw 能再吃一個 pue 參數，算出 IT 端實際可用瓦數，並用本卡「關鍵數字與計算」第三段的數字驗證你算出 1,357 kW。

這段 code 不會丟掉——它是你未來真實 schema 的第一塊。之後每張卡的練習會往下接（變壓器接在 UtilitySource 下游、UPS 再接下去），六週後你會有一份自己長出來的電力鏈模型。

自我檢核¶

Q1. 為什麼電業要用高壓長距離輸電？用一句話加一個公式回答。

答案

因為輸電損失 P_loss = I² × R 與電流平方成正比。傳輸功率固定時，電壓提高 10 倍則電流降為 1/10，損失降為 1/100。

Q2. 契約容量 3,000 kVA、功率因數 0.9、PUE 1.5，IT 端實際可用多少 kW？

答案

3,000 × 0.9 = 2,700 kW（可用實功） 2,700 ÷ 1.5 = 1,800 kW（IT 可用） 原始數字縮水了 40%。 這就是為什麼不能拿契約容量直接規劃機櫃數。

Q3. 你的資料模型要記什麼欄位，才能分辨「真雙迴路」與「假雙迴路」？

答案

每條 feed 都要記 substation_id 與 feeder_id。冗餘判定不能只看 feed 的數量，要看這兩個欄位是否相異。延伸：同樣的邏輯之後會重複出現在 UPS（並機 vs 獨立）、冷卻（同一台冰水主機供的兩台 CRAH）——「數量 ≠ 獨立性」是整個冗餘建模的核心約束。

下一張：dc-02 變壓器