CN104682552A - 用于为数据中心供电的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于为数据中心供电的系统和方法。所述系统的一具体实施方式包括：市电供电设备，包括至少一路中压市电电源输入；中压主配电系统，用于将至少一路市电电源输入配置为多路电源输出，输出的多路电源中至少有一路电源输出至中压接入系统；柴发系统，包括至少一组柴油发电机组，其中每组柴油发电机组的输出均接入至中压接入系统；中压接入系统，接入中压主配电系统和柴油发电机组的输出；以及变压器系统，接入中压接入系统的输出，转换电压，为数据中心的负载设备供电。该实施方式可以避免由于个别柴油发电机组无法并机影响整个供电系统，提升了供电系统的可靠性。

Description

用于为数据中心供电的系统和方法

技术领域

本申请涉及供电或配电的装置或系统领域，具体涉及用于为数据中心供电的系统和方法。

背景技术

随着云计算业务的高速发展，云数据中心的规模逐渐增大，对数据中心的可靠供电提出了较高的要求。目前，为了保证业务的安全连续运行，数据中心配置了大量柴油发电机组、不间断电源设备等后备保障电源。其中，对于大规模云数据中心，中压柴油发电系统主要采用集中配电方案，多台柴油发电机组通过并机系统，统一输出至主中压配电系统。

请参考图1，其示出了目前为数据中心供电的柴发并机系统的电路结构示意图。图1中，G1、G2、…、Gn、Gn+1为中压柴油发电机组，S1、S2为两路市电电源；T1、T2为变压器；K1、K1’为变压器前端用于中压接入的断路器。如图1所示，柴发并机系统中多台柴油发电机组通过并机系统分别输出一路电源至中压主配电系统。这时，系统正常工作状态由市电电源S1、S2供电，当市电电源S1、S2失电后，所有柴油发电机组G1、G1、G2、…、Gn、Gn+1均启动，逐台并入并机系统，完成并机后，统一输出至主配电系统。这种供电系统要求所有柴油发电机组的输出同频率、同相位，同时要考虑柴油发电机组并入的台数与实际负载的匹配关系，电路控制复杂程度较高；并且当个别柴油发电机组出现故障无法并机时，可能影响整个柴发并机系统的供电，使得整个中压主配电系统和中压接入系统均失去柴发后备保障。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本申请提供用于为数据中心供电的系统和方法。

一方面，本申请提供了一种用于为数据中心供电的系统，所述系统包括：市电供电设备，包括至少一路市电电源输入；中压主配电系统，用于将至少一路市电电源输入配置为多路电源输出，其中至少有一路电源输出至中压接入系统；柴发系统，包括至少一组柴油发电机组，其中每组柴油发电机组的输出均接入至中压接入系统；中压接入系统，接入中压主配电系统和柴油发电机组的输出；以及变压器系统，接入中压接入系统的输出，转换电压，为数据中心的负载设备供电。

在一些可选的实现方式中，中压主配电系统包括至少一个配电单元，配电单元与市电电源一一对应连接；中压接入系统包括：与柴油发电机组一一对应的至少一组断路器组，其中每组断路器组至少包括第一断路器和第二断路器；第一断路器与至少一个配电单元连接；第二断路器与柴油发电机组一一对应连接；变压器系统包括：至少一台变压器，变压器与断路器组一一对应连接。

在一些可选的实现方式中，柴发系统还包括一台冗余柴油发电机组，断路器组还包括第三断路器，第三断路器与冗余柴油发电机组连接。

在一些可选的实现方式中，所述用于为数据中心供电的系统还包括：低压配电系统，低压配电系统连接至少一台变压器与数据中心的负载设备。

在一些可选的实现方式中，如果中压主配电系统包括至少两个配电单元，则至少两个配电单元互相连接。

在一些可选的实现方式中，连接包括：通过断路器可导通或断开的连接。

另一方面，本申请提供了一种用于为数据中心供电的方法。所述方法包括：市电供电设备向中压主配电系统供电，其中市电供电设备包括至少一路市电电源；中压主配电系统将至少一路市电电源输入配置为多路电源输出，输出的多路电源中至少有一路电源输出至中压接入系统；中压主配电系统和/或柴发系统向中压接入系统供电，其中柴发系统包括至少一组柴油发电机组，每一组柴油发电机组与中压接入系统相连接，中压接入系统的输出接入至变压器系统；中压接入系统向变压器系统供电；变压器系统转换电压，为数据中心的负载设备供电。

在一些可选的实现方式中，中压主配电系统和/或所述柴发系统向所述中压接入系统供电，包括：如果市电供电设备正常供电，则中压主配电系统向中压接入系统供电；如果市电供电设备无法正常供电，则柴发系统向中压接入系统供电。

在一些可选的实现方式中，中压主配电系统包括至少一个配电单元，配电单元与市电电源一一对应连接，市电供电设备向中压主配电系统供电，包括：市电电源向配电单元供电；中压接入系统包括与柴油发电机组一一对应的至少一组断路器组，其中每组断路器组至少包括第一断路器和第二断路器；第一断路器与至少一个配电单元连接；第二断路器与柴油发电机组一一对应连接；中压主配电系统和/或柴发系统向中压接入系统供电，包括：中压接入系统中每一组断路器组的第一断路器和/或第二断路器导通；中压接入系统向变压器系统供电，包括：导通断路器组与变压器系统，其中，变压器系统包括至少一台变压器，变压器与断路器组一一对应连接；

在一些可选的实现方式中，柴发系统还包括一台冗余柴油发电机组，断路器组还包括第三断路器，第三断路器与冗余柴油发电机组连接；所述方法还包括：中压接入系统中每一组断路器组中的第三断路器导通。

在一些可选的实现方式中，所述方法还包括：低压配电系统将变压器系统输出的电压配置为数据中心的负载设备工作所需要的电压。

在一些可选的实现方式中，上述连接包括：通过断路器可导通或断开的连接。

本申请提供的用于为数据中心供电的系统和方法，柴油发电机组独立工作，无需复杂的并机系统，逻辑控制简单，可以避免由于个别柴油发电机组无法并机影响整个供电系统，提升了供电系统的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术中用于为数据中心供电的柴发并机系统的结构示意图；

图2是本申请用于为数据中心供电的系统的一个实施例的结构示意图；

图3是本申请用于为数据中心供电的系统的一个实施例的进一步的结构示意图。

图4是本申请用于为数据中心供电的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图2，其示出了本申请用于为数据中心供电的系统的一个实施例的结构示意图200。如图2所示，所述系统可以包括：市电供电设备210、中压主配电系统220、柴发系统230、中压接入系统240以及变压器系统250。其中，市电供电设备210可以包括至少一路市电电源输入，该市电电源可以为中压电源。中压主配电系统220可以用于将市电电源输入配置为多路电源输出，多路电源中至少有一路电源输出至中压接入系统240。柴发系统230可以包括至少一组柴油发电机组，其中每组柴油发电机组的输出均接入至中压接入系统240。中压接入系统240可以接入中压主配电系统220和柴油发电机组的输出。变压器系统250可以包括至少一个变压器，接入中压接入系统240的输出，变压器对电压进行转换，为数据中心的负载设备供电。

在本实施例中，柴发系统中每一组柴油发电机组均可以通过断路器或其他开关元件接入至中压接入系统，作为供电系统的后备电源，在市电电源无法正常供电时，投入系统为数据中心供电。

在一些实施例中，上述用于为数据中心供电的系统还包括低压配电系统260，该低压配电系统连接至少一台变压器与数据中心的负载设备，将经过变压器转换的电压进行低压配电后为数据中心的负载设备供电。

进一步参考图3，其示出了本申请用于为数据中心供电的系统的一个实施例的进一步的结构示意图300。如图3所示，本实施例中用于为数据中心供电的系统可以包括市电供电设备310、中压主配电系统320、柴发系统330、中压接入系统340以及变压器系统350。其中市电供电设备310可以包括至少一路市电电源，例如图3中市电供电设备包括两路市电电源S1和S2，中压主配电系统320可以包括至少一个配电单元，用于将市电电源配置为多路电源输出。在一些实现中，市电电源与配电单元一一对应连接，每一个配电单元将一路市电电源配置为多路电源输出。可选地，如图3所示，如果中压主配电系统包括两个以上配电单元，两个以上配电单元可以互相连接。

柴发系统330可以包括n组柴油发电机组G1、G2、…、Gn，其中n为整数，且n>0。在一些实现方式中，n可以为负载设备的数量。每一组柴油发电机组均可以通过例如断路器等开关元件接入至中压接入系统340。中压接入系统340可以用于接入中压主配电系统320和柴油发电机组的输出，并向变压器系统350输出电压。

在一些实施例中，中压接入系统340可以包括与柴发系统中的柴油发电机组一一对应的n组断路器组(图3中仅示出两组)，其中每组断路器组至少包括第一断路器(图3中K1或K1’)与第二断路器(图3中K2或K2’)，第一断路器K1可以与一个配电单元连接，K1’可以与另一个配电单元连接。可以理解，K1和K1’可以与同一个配电单元连接，也可以同时与多个配电单元连接。第二断路器可以与柴油发电机组一一对应连接，即每一组断路器组的第二断路器互不相同地连接柴发系统中的一个柴油发电机组。例如图3中第一断路器组的第二断路器K2与柴油发电机组G1连接，第二断路器组的第二断路器K2’与柴油发电机组G2连接，以此类推。

在本实施例中，每一台柴油发电机组均接入中压接入系统340，各台柴油发电机组之间无需通讯及并机，单台柴油发电机组启动后即可投入供电，能够缩短柴油发电机组犹如供电的时间，并且当个别柴油发电机组故障时，不影响整个供电系统的供电。

变压器系统350可以用于接入中压接入系统的输出，并将中压接入系统输出的电压转换为数据中心的负载设备工作所需要的电压，以向数据中心的负载设备供电。在一些实现中，变压器系统可以包括n台变压器，n台变压器可以与断路器组一一对应连接。

在一些实施例中，柴发系统330还可以包括一台冗余柴油发电机组Gn+1，每个断路器组还可以包括第三断路器(如图3中所示的K3或K3’)，第三断路器可以与冗余柴油发电机组连接。本实施例中，为了保证柴油发电机组的冗余，在满足系统容量n的基础上，增加了一台柴油发电机组Gn+1，作为备用机组接入中压接入系统，使得当柴发系统中某台柴油发电机组出现故障未及时启动时，可以由冗余柴油发电机组Gn+1及时投入系统供电，提升了用于为数据中心供电的系统的可靠性。

在一些实施例中，所述用于为数据中心供电的系统还包括低压配电系统360，低压配电系统360可以用于将变压器输出的电压配置为负载设备工作所需的多路电压输出，其可以连接一台或多台变压器与数据中心的负载设备。

本申请实施例中的所描述的连接可以为通过断路器可导通或断开的连接。逻辑控制系统可以通过控制这些连接的导通或断开来控制数据中心的供电。例如，在使用市电电源供电时，可以控制市电供电设备与中压主配电系统的连接、中压主配电系统与中压接入系统的连接、中压接入系统与变压器系统的连接、变压器系统与低压配电系统的连接均为导通状态；而当市电供电设备出现故障时，可以控制柴发系统与中压接入系统的连接为导通状态，并且可以控制市电供电设备与中压接入系统的连接为断开状态，待市电供电设备恢复正常时，可以控制市电供电设备与中压接入系统的连接由断开状态转变为导通状态，以保证数据中心负载设备的正常供电。

在本申请的上述实施例提供的用于为数据中心供电的系统中，每一组柴油发电机组与中压接入系统，无需并机，系统结构清晰、简单；柴油发电机组分散布置，独立运行，逻辑控制简单，可以避免单台柴发并机失败时使数据中心失去后备保障的风险。同时，单台柴油发电机启动成功即可为数据中心供电，能够缩短柴油发电机的投入时间，提升了供电系统的可靠性。

请参考图4，其示出了本申请用于为数据中心供电的方法的一个实施例的流程图400。在本实施例中，可以采用供电系统为数据中心供电。该供电系统可以为上述本申请提供的用于为数据中心供电的系统200或300，可以包括市电供电设备、中压主配电系统、柴发系统、中压接入系统以及变压器系统，所述用于为数据中心供电的方法可以包括：

步骤410，市电供电设备向中压主配电系统供电。

在本实施例中，可以通过控制单元控制市电供电设备向中压主配电系统供电，其中市电供电设备可以包括至少一路市电电源，可以通过断路器或其他开关元件接入中压主配电系统。

步骤420，中压主配电系统将至少一路市电电源输入配置为多路电源输出。

在本实施例中，中压主配电系统可以将市电电源输入配置为多路电源进行输出，以分别为多个负载设备供电。输出的多路电源中至少有一路电源可以输出至中压接入系统。在一些可选的实现方式中，中压主配电系统可以包括至少一个配电单元，配电单元与市电电源一一对应连接。配电单元可以将输入中压主配电系统的一路电源配置为多路电源输出。此时市电供电设备向中压主配电系统供电可以包括：市电电源向配电单元供电。具体地，可以通过导通市电电源与配电单元来实现市电电源向配电单元供电。

步骤430，中压主配电系统和/或柴发系统向中压接入系统供电。

在本实施例中，柴发系统包括至少一组柴油发电机组，每一组柴油发电机组与中压接入系统相连接，中压接入系统的输出接入至变压器系统。可以通过控制中压主配电系统与中压接入系统导通来实现中压主配电系统向中压接入系统供电，相应地，也可以通过控制柴发系统与中压接入系统导通来实现柴发系统向中压接入系统供电。

在一些可选的实现方式中，当市电供电设备正常供电时，可以控制中压主配电系统向中压接入系统供电，此时数据中心由市电电源供电，而当市电供电设备出现故障，无法正常供电时，则可以控制柴发系统向中压接入系统供电，此时数据中心由后备电源柴发系统供电。当市电供电设备恢复正常时，可以控制中压主配电系统向中压接入系统供电，此时可以控制柴发系统停止向中压接入系统供电。

在进一步的实现方式中，中压接入系统可以包括与柴油发电机组一一对应的至少一组断路器组，其中每组断路器组至少可以包括第一断路器和第二断路器；第一断路器可以与至少一个配电单元连接，第二断路器可以与柴油发电机组一一对应连接。这时，中压主配电系统和/或柴发系统向中压接入系统供电，可以包括：中压接入系统中每一组断路器组的第一断路器和/或第二断路器均导通。具体地，中压主配电系统向中压接入系统供电可以通过导通每个断路器组的第一断路器来实现，而柴发系统向中压接入系统供电可以通过导通每个断路器组的第二断路器来实现。

步骤440，中压接入系统向变压器系统供电。

在本实施例中，变压器系统可以包括至少一台变压器，变压器可以与断路器组一一对应连接。这时可以导通地连接中压接入系统中的断路器组与变压器系统，使得中压接入系统向变压器系统供电。

步骤450，变压器系统转换电压，为数据中心的负载设备供电。

在本实施例中，变压器系统可以将由中压接入系统输入的电压转换为数据中心的负载设备工作所需要的电压。它可以包括多台变压器，以与多个负载设备一一对应。

在一些可选的实现方式中，当中压主配电系统可以包括至少两个配电单元时，至少两个配电单元可以互相连接，每个配电单元可以为一个单刀多掷的开关元件，每个开关元件可以与每一路市电电源一一对应连接。可选地，可以导通至少两个配电单元。

在一些实施例中，柴发系统还可以包括一台冗余柴油发电机组，断路器组还可以包括第三断路器，第三断路器与冗余柴油发电机组连接。所述用于为数据中心供电的方法还可以包括：步骤460，中压接入系统中每一组断路器组中的第三断路器导通。这时，由后备电源柴发系统为数据中心供电。柴发系统中的冗余柴油发电机组可以在柴发系统中其他柴油发电机组故障时及时投入系统进行供电，能够缩小柴油发电机故障所影响的范围。

在一些实施例中，上述供电系统还可以包括低压配电系统。所述用于为数据中心供电的方法还可以包括：步骤470，低压配电系统将变压器系统输出的电压配置为数据中心的负载设备工作所需要的电压。在这些实施例中，低压配电系统可以将由变压器系统输入的电压配置为多路电压输出给数据中心的负载设备。

应当注意，尽管在附图和上述实施例中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本申请上述实施例提供的用于为数据中心供电的方法，柴油发电机组独立工作，无需并机，直接接入中压接入系统，逻辑控制简单，可以避免由于个别机组无法并机影响整个供电系统，提升了供电系统的可靠性。

在上述实施例中，供电系统中的各元件或系统可以通过断路器可导通或断开的连接，各元件或系统也可以通过断路器来接入其他元件或系统的输出。在为数据中心供电时，可以通过控制对应的连接处的断路器导通来控制系统供电。上述实施例中的控制可以为通过电路的逻辑控制单元进行的控制，也可以包括其他本领域现有的、正在开发的或未来即将可能实现的电路控制方式，本申请在此方面没有限制。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种用于为数据中心供电的系统，其特征在于，所述系统包括：

市电供电设备，包括至少一路市电电源输入；

中压主配电系统，用于将所述至少一路市电电源输入配置为多路电源输出，所述多路电源中至少有一路电源输出至中压接入系统；

柴发系统，包括至少一组柴油发电机组，其中每组柴油发电机组的输出均接入至中压接入系统；

中压接入系统，接入所述中压主配电系统和所述柴油发电机组的输出；以及

变压器系统，接入所述中压接入系统的输出，转换电压，为所述数据中心的负载设备供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中压主配电系统包括至少一个配电单元，所述配电单元的与所述市电电源一一对应连接；

所述中压接入系统包括：与所述柴油发电机组一一对应的至少一组断路器组，其中每组断路器组至少包括第一断路器和第二断路器；所述第一断路器与至少一个配电单元连接；所述第二断路器与所述柴油发电机组一一对应连接；以及

所述变压器系统包括：至少一台变压器，所述变压器与所述断路器组一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述柴发系统还包括一台冗余柴油发电机组，所述断路器组还包括第三断路器，所述第三断路器与所述冗余柴油发电机组的连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用于为数据中心供电的系统还包括：

低压配电系统，所述低压配电系统连接所述至少一台变压器与所 述数据中心的负载设备。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，如果所述中压主配电系统包括至少两个配电单元，则所述至少两个配电单元互相连接。

6.根据权利要求2-5之一所述的系统，其特征在于，所述连接包括：通过断路器可导通或断开的连接。

7.一种用于为数据中心供电的方法，其特征在于，所述方法包括：

市电供电设备向中压主配电系统供电，其中所述市电供电设备包括至少一路市电电源；

所述中压主配电系统将所述至少一路市电电源输入配置为多路电源输出，所述多路电源中至少有一路电源输出至中压接入系统；

所述中压主配电系统和/或柴发系统向所述中压接入系统供电，其中所述柴发系统包括至少一组柴油发电机组，每一组柴油发电机组与所述中压接入系统相连接，所述中压接入系统的输出接入至变压器系统；

所述中压接入系统向所述变压器系统供电；

所述变压器系统转换电压，为所述数据中心的负载设备供电。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述中压主配电系统和/或所述柴发系统向所述中压接入系统供电，包括：

如果所述市电供电设备正常供电，则所述中压主配电系统向所述中压接入系统供电；

如果所述市电供电设备无法正常供电，则所述柴发系统向所述中压接入系统供电。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述中压主配电系统包括至少一个配电单元，所述配电单元与所述市电电源一一对应连接，所述市电供电设备向中压主配电系统供电 包括：所述市电电源向所述配电单元供电；

所述中压接入系统包括与所述柴油发电机组一一对应的至少一组断路器组，其中每组断路器组至少包括第一断路器和第二断路器；所述第一断路器与至少一个配电单元连接；所述第二断路器与所述柴油发电机组一一对应连接；所述中压主配电系统和/或柴发系统向所述中压接入系统供电包括：所述中压接入系统中每一组断路器组的第一断路器和/或第二断路器导通；

所述中压接入系统向变压器系统供电包括：导通所述断路器组与所述变压器系统，其中，所述变压器系统包括至少一台变压器，所述变压器与所述断路器组一一对应连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述柴发系统还包括一台冗余柴油发电机组，所述断路器组还包括第三断路器，所述第三断路器与所述冗余柴油发电机组连接；所述方法还包括：

所述中压接入系统中每一组断路器组中的第三断路器导通。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：低压配电系统将所述变压器系统输出的电压配置为所述数据中心的负载设备工作所需要的电压。

12.根据权利要求7-11之一所述的方法，其特征在于，所述连接包括：通过断路器可导通或断开的连接。