CN110858714A - 供电系统及供电方法 - Google Patents

Abstract

本说明书提供一种供电系统及供电方法。所述供电系统包括至少两个第一供电电路、至少两个主变压器及备用变压器。所述至少两个第一供电电路用于输送电能给负载。所述至少两个主变压器分别与对应的所述第一供电电路连接，用于将输入的电能进行变压后提供给所述第一供电电路。所述备用变压器用于对输入的电能进行变压，至少两个所述主变压器对应的所述第一供电电路与同一所述备用变压器的输出端连接，所述备用变压器用于替代所述主变压器给对应的所述第一供电电路提供变压后的电能。

Description

供电系统及供电方法

技术领域

本说明书涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电系统及供电方法。

背景技术

对数据中心进行供电的变电站中，一般配置有主用变压器和备用变压器，备用变压器在变电站异常运行条件下或主变压器因故退出运行时承担变压功能。

对于高等级的数据中心的变电站中，每个主变压器分别对应有一台备用变压器，该种配置方式可实现全容量备用，但是建设成本及运营成本较高。

发明内容

本说明书实施例的第一方面，提供一种供电系统，所述供电系统包括：

至少两个第一供电电路，用于输送电能给负载；

至少两个主变压器，分别与对应的所述第一供电电路连接，用于将输入的电能进行变压后提供给所述第一供电电路；及

备用变压器，用于对输入的电能进行变压，至少两个所述主变压器对应的所述第一供电电路与同一所述备用变压器的输出端连接，所述备用变压器用于替代所述主变压器给对应的所述第一供电电路提供变压后的电能。

可选择地，所述供电系统包括连接在所述主变压器的输出端与对应的所述第一供电电路的输入端之间的第一开关器件、以及连接在所述第一供电电路的输入端与所述备用变压器的输出端之间的第二开关器件，所述第一开关器件截止时，对应的所述第二开关器件导通。

可选择地，所述供电系统包括第二供电电路，其输入端与所述备用变压器的输出端电连接。

可选择地，所述第一供电电路包括多个并联的第一子供电电路，所述第二供电电路包括多个并联的第二子供电电路，其中多个所述第一子供电电路和多个所述第二子供电电路包括互为备用的两个子供电电路，互为备用的两个子供电电路为同一个负载供电。

可选择地，所述第一子供电电路包括连接在其输入端与输出端之间的第三开关器件，所述第二子供电电路包括连接在其输入端与输出端之间的第四开关器件，互为备用的两个子供电电路的第三开关器件和/或所述第四开关器件一个导通，另一个截止。

可选择地，互为备用的两个子供电电路包括两个所述第一供电电路中的第一子供电电路，和/或，互为备用的两个子供电电路包括所述第二供电电路中的两个第二子供电电路。

可选择地，所述备用变压器的输出端通过第五开关器件与第二供电电路的输入端电连接。

可选择地，所述第五开关器件与至少两个所述第二开关器件之间分别连接有第六开关器件。

可选择地，至少两个所述主变压器的输入端分别通过第七开关器件与同一所述备用变压器的输入端电连接。

可选择地，所述备用变压器的输入端与所述第七开关器件之间连接有第八开关器件。

根据本说明书实施例的第二方面，提供一种供电方法，所述供电方法应用于上述的供电系统，所述供电方法包括：

所述主变压器发生故障时，与发生故障的所述主变压器连接的所述备用变压器替代发生故障的所述主变压器，给对应的所述第一供电电路提供变压后的电能。

本说明书实施例提供的供电电路及供电方法，供电系统的至少两个主变压器分别与对应的第一供电电路连接，为第一供电电路提供电能，至少两个主变压器对应的第一供电电路与同一备用变压器的输出端连接，则备用变压器可替代主变压器给对应的第一供电电路提供电能。可知，本说明书提供的供电系统及供电方法，主变压器发生故障时，备用变压器可替代至少两个第一供电电路对应的主变压器给对应的第一供电电路提供电能，在保证负载不中断的情况下可降低变电站的建设成本及运营成本。

附图说明

图1示出了本说明书一示例性实施例的一种供电系统的原理电路图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本说明书提出一种供电系统，该供电系统的备用变压器可对至少两个主变压器进行备用。下面结合附图，对本说明书的供电系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

本说明书实施例提供的供电系统包括至少两个第一供电电路、至少两个主变压器及备用变压器。至少两个第一供电电路用于输送电能给负载。至少两个主变压器分别与对应的第一供电电路连接，用于将输入的电能进行变压后提供给第一供电电路。备用变压器用于对输入的电能进行变压，至少两个主变压器对应的第一供电电路与同一备用变压器的输出端连接，备用变压器用于替代主变压器给对应的第一供电电路提供变压后的电能。

本说明书实施例提供的供电电路，至少两个主变压器分别与对应的第一供电电路连接，为第一供电电路提供电能，至少两个主变压器对应的第一供电电路与同一备用变压器的输出端连接，备用变压器可替代主变压器给对应的第一供电电路提供电能。可知，本说明书提供的供电系统，备用变压器可替代至少两个第一供电电路对应的主变压器给对应的第一供电电路提供电能，在保证负载不中断的情况下可降低变电站的建设成本及运营成本。

参见图1，本说明书实施例提供了一种供电系统100。该供电系统100包括至少两个第一供电电路10、20、至少两个主变压器30、40和备用变压器50。该供电系统100还包括第二供电电路80。

至少两个第一供电电路10、20用于输送电能给负载。在图示实施例中，供电系统100包括两个第一供电电路10、20。在其他实施例中，供电系统100可以包括三个或更多个第一供电电路10、20。第一供电电路10、20包括多个并联的第一子供电电路Ai、Bi，其中，Ai包括A1、A2……An，Bi包括B1、B2……Bn。在图示实施例中，第一供电电路10和第一供电电路20均具有n个并联的第一子供电电路，其中n为正整数。在其他一些实施例中，第一供电电路10的第一子供电电路可以与第一供电电路20的第一子供电电路的数量不同。

在一些实施例中，不同的第一子供电电路Ai、Bi给不同的负载输送电能。在一些实施例中，多个并联的第一子供电电路Ai、Bi中的两个或多个可以给同一负载输送电能。例如图1中，第一供电电路10的第一子供电电路A1与第一供电电路20的第一子供电电路Bn连接至同一负载，给同一负载输送电能。负载可为任意用电设备，例如可以是数据中心设备。

第一子供电电路Ai、Bi包括连接在其输入端与输出端之间的第三开关器件KAi、KBi。其中，KAi包括KA1、KA2……KAn，KBi包括KB1、KB2……KBn。第三开关器件KAi、KBi导通时，对应的第一子供电电路Ai、Bi为负载供电；不需要第一子供电电路Ai、Bi为负载供电时，对应的第三开关器件KAi、KBi断开。在一个实施例中，第一子供电电路Ai、Bi输出的电能的电压为10KV，功率为10MVA。在一个实施例中，第一子供电电路Ai、Bi包括连接在其输入端与输出端之间且与第三开关器件KAi、KBi串联的变压器，变压器对输入的电能进行变压后输出。在一个实施例中，第三开关器件KAi、KBi包括可控电开关或机械开关。

至少两个主变压器30、40分别与对应的第一供电电路10、20连接，用于将输入的电能进行变压后提供给第一供电电路10、20。具体地，主变压器30与第一供电电路10连接，主变压器40与第一供电电路20连接。在图示实施例中，供电系统100包括两个主变压器30、40。在其他实施例中，供电系统100可以包括三个或更多个主变压器30、40。在一个实施例中，输入主变压器30、40的电能的电压为110KV、功率为100MVA，主变压器30、40的容量为50MVA，主变压器30、40将输入的110KV电压转换为10KV电压并通过其输出端输出。

主变压器30、40的输出端与对应的第一供电电路10、20的输入端之间连接有第一开关器件61、62。第一开关器件61、62导通时，主变压器30、40给对应的第一供电电路10、20提供电能。在图示实施例中，第一开关器件61导通时，主变压器30给第一供电电路10提供电能；第一开关器件62导通时，主变压器30给第一供电电路20供电。在一个实施例中，第一开关器件61、62包括可控电开关或机械开关。

主变压器30、40的输入端连接有第九开关器件91、92。第九开关器件91、92导通时，对应的主变压器30、40接收输入的电能。具体地，第九开关器件91导通时，主变压器30接收输入的电能；第九开关器件92导通时，主变压器40接收输入的电能。当主变压器30、40需要更换或维修时，可使对应的第一开关器件61、62及第九开关器件91、92截止。在其他实施例中，第一开关器件61、62和对应的第九开关器件91、92只设置一个即可，用以控制主变压器30、40给对应的第一供电电路10、20供电。在一个实施例中，第九开关器件91、92包括可控电开关或机械开关。

备用变压器50用于对输入的电能进行变压，至少两个主变压器30、40对应的第一供电电路10、20与同一备用变压器50的输出端连接，备用变压器50用于替代主变压器30、40给对应的第一供电电路10、20提供变压后的电能。

供电系统100包括连接在备用变压器50的输出端与至少两个主变压器30、40对应的第一供电电路10、20之间的第二开关器件71、72。主变压器30、40故障时，对应的第一开关器件61、62截止，该主变压器30、40对应的第一供电电路10、20与备用变压器50之间的第二开关器件71、72导通，从而备用变压器50替换主变压器30、40为对应的第一供电电路10、20提供电能。在图示实施例中，主变压器30故障时，第一开关器件61截止，第二开关器件71导通，备用变压器50对主变压器30进行备用，替代主变压器30给第一供电电路10供电。类似地，主变压器40故障时，第一开关器件62截止，第二开关器件72导通，备用变压器50对主变压器40进行备用，替代主变压器40给第一供电电路20供电。

在一实施例中，第一开关器件61、62与对应的第二开关器件71、72互锁，第一开关器件61、62导通时，对应的第二开关器件71、72截止；第一开关器件61、62截止时，对应的第二开关器件71、72导通。在图示实施例中，第一开关器件61与第二开关器件71互锁，第一开关器件62与第二开关器件72互锁。第一开关器件61、62与第二开关器件71、72互锁可实现备用变压器50对至少两个主变压器30、40的备用，任一个主变压器30、40故障时，备用变压器50为该主变压器30、40对应的第一供电电路10、20供电，从而避免主变压器30、40故障造成的负载中断的情况。在一个实施例中，主变压器30、40与备用变压器50的输出功率相同，主变压器30、40发生故障时，备用变压器50与其他工作的主变压器30、40输出的功率可满足负载的工作功率要求。

至少两个主变压器30、40的输入端分别与备用变压器50的输入端电连接。在一个实施例中，备用变压器50的输入端分别通过第七开关器件66、67与至少两个主变压器30、40的输入端电连接。第七开关器件66、67导通时，备用变压器50和主变压器30、40共同接收输入的一路电能。在图示实施例中，备用变压器50通过第七开关器件66与主变压电器30的输入端电连接，以及通过第七开关器件67与主变压器40的输入端电连接。第七开关器件66导通时，备用变压器50和主变压器30共同接收输入的一路电能。第七开关器件67导通时，备用变压器50和主变压器40共同接收输入的一路电能。第七开关器件66、67可为常闭状态。在其他实施例中，可不设第七开关器件66、67，备用变压器50直接与主变压器30、40的输入端电连接。

备用变压器50的输入端与第七开关器件66、67之间连接有第八开关器件68。第八开关器件68导通时，备用变压器50接收输入的电能。在一个实施例中，第八开关器件68包括可控电开关或机械开关，第八开关器件68为常闭状态。在一些实施例中，也可不设第八开关器件68，备用变压器50的输入端直接与第七开关器件66、67连接。

第七开关器件66、67和对应的第九开关器件91、92分别与第十开关器件69、70连接。第十开关器件69、70导通时，输入的电能分别通过第七开关器件66、67输送至对应的主变压器30、40，以及通过第九开关器件91、92输送至备用变压器50。在图示实施例中，第七开关器件66和第九开关器件91分别与第十开关器件69连接；第七开关器件67和第九开关器件92分别与第十开关器件70连接。输入的一路电能分别通过第十开关器件70和第七开关器件66输送至备用变压器50，以及通过第十开关器件69和第九开关器件91输送至主变压器30。输入的另一路电能分别通过第十开关器件70和第七开关器件67输送至备用变压器50，以及通过第十开关器件70和第九开关器件92输送至主变压器40。

第二供电电路80的输入端与备用变压器50的输出端电连接，用于接收备用变压器50输出的电能并输送至给负载。第二供电电路80包括多个并联的第二子供电电路Ci，其中Ci包括C1、C2……Cn。在图示实施例中，第二供电电路80具有n个并联的第二子供电电路，其中n为正整数。

在一些实施例中，不同的第二子供电电路Ci给不同的负载输送电能。在一些实施例中，多个第二子供电电路Ci中的两个或多个也可以给同一负载输送电能。例如图1中，第二供电电路80的第二子供电电路Ci与Cj连接至同一负载，给同一负载输送电能。在其他实施例中，第二子供电电路Ci与第一供电电路10、20中的一个或多个第一子供电电路Ai、Bi给同一负载输送电能。

第二子供电电路Ci包括连接在其输入端与输出端之间的第四开关器件KCi，其中KCi包括KC1、KC2……KCn。第四开关器件KCi导通时，其所在的第二子供电电路Ci为负载供电。不需要第二子供电电路Ci为负载供电时，对应的第四开关器件KCi断开。在一个实施例中，第二子供电电路Ci输出的电能的电压为10KV，功率为10MVA。在其他实施例中，第二子供电电路Ci包括连接在其输入端与输出端之间且与第三开关器件KAi、KBi串联的变压器，变压器对输入的电能进行变压。在一个实施例中，第四开关器件KCi包括可控电开关或机械开关。

多个第一子供电电路Ai、Bi和多个第二子供电电路Ci包括互为备用的两个子供电电路，互为备用的两个子供电电路为同一个负载供电。互为备用的两个子供电电路中的一个子供电电路为负载供电时，另一个子供电电路断路，不为负载供电。在一个实施例中，多个第一子供电电路Ai、Bi和多个第二子供电电路Ci分为多组，每组包括互为备用的两个子供电电路。

在一个实施例中，互为备用的两个子供电电路包括两个第一供电电路10、20中的第一子供电电路Ai、Bi，和/或，互为备用的两个子供电电路包括第二供电电路80中的两个第二子供电电路Ci。在其他实施例中，互为备用的两个子供电电路包括一个第一子供电电路Ai、Bi和一个第二子供电电路Ci。互为备用的两个子供电电路中的一个故障时，电路中的第三开关器件KAi、KBi或第四开关器件KCi截止，另一个子供电电路中的第三开关器件KAi、KBi或第四开关器件KCi导通，从而该子供电电路为负载供电。在图示实施例中，第一供电电路10的第一子供电电路A1与第一供电电路20的第一子供电电路Bn互为备用，连接至同一负载，第三开关器件KA1和KBn中的一个导通，另外一个截止；第二供电电路80的第二子供电电路Ci与第二子供电电路Cj互为备用，连接至同一负载，第四开关器件KCi和KCj中的一个导通，另外一个截止。

由于两个互为备用的子供电电路为同一个负载供电，当子供电电路与主变压器30、40或与备用变压器50之间的连线中断，导致主变压器30、40或备用变压器50无法为该子供电电路供电，与该子供电电路互为备用的子供电电路可继续为负载供电，从而可避免负载中断。

备用变压器50的输入端通过第五开关器件65与第二供电电路80的输入端电连接。第五开关器件65导通时，备用变压器50给第二供电电路80提供电能。当备用变压器50需要更换或维修时，可使第五开关器件65和第八开关器件68截止。在其他实施例中，也可不设置第五开关65。在一个实施例中，第五开关器件65包括可控电开关或机械开关，第五开关器件65为常闭状态。

第五开关器件65与第二开关器件71、72之间连接有第六开关器件63、64。第六开关器件63、64导通时，可通过对应的第二开关器件71、72为对应的第一供电电路10、20供电。在图示所示的实施例中，第五开关器件65与第一开关器件71之间连接有第六开关器件63；第五开关器件65与第一开关器件72之间连接有第六开关器件64。在一个实施例中，第六开关器件63、64包括可控电开关或机械开关，第六开关器件63、64为常闭开关。在一些实施例中，也可不设置第六开关63、64，第五开关器件65直接与第二开关器件71、72连接。

在一个实施例中，第二供电电路80的多个第二子供电电路Ci分为多组。备用变压器50的输出端分别通过第六开关器件63、64与一组第二子供电电路Ci连接。第六开关器件63、64导通时，备用变压器50给对应的一组第二子供电电路Ci提供电能。

需说明的是，图1中只示意性地示出了4个子供电电路与两个负载连接，其他子供电电路也可与负载连接，为负载供电，在图1中没有画出。

本说明书实施例还提供了一种供电方法，该供电方法应用在上述的供电系统中，该供电方法包括：当主变压器发生故障时，与发生故障的主变压器连接的所述备用变压器替代发生故障的主变压器，给对应的第一供电电路提供电能。

该供电方法应用于图1所示的供电系统100中，当主变压器30发生故障时，开关71闭合，备用变压器50向主变压器30对应的第一供电电路10提供电能。当主变压器40发生故障时，开关72闭合，备用变压器50向主变压器40对应的第一供电电路20供电。即备用变压器50可至少对主变压器30及主变压器40进行备用，因此可降低变电站的建设成本和运营成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明创造后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：

至少两个第一供电电路，用于输送电能给负载；

至少两个主变压器，分别与对应的所述第一供电电路连接，用于将输入的电能进行变压后提供给所述第一供电电路；及

备用变压器，用于对输入的电能进行变压，至少两个所述主变压器对应的所述第一供电电路与同一所述备用变压器的输出端连接，所述备用变压器用于替代所述主变压器给对应的所述第一供电电路提供变压后的电能。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统包括连接在所述主变压器的输出端与对应的所述第一供电电路的输入端之间的第一开关器件、以及连接在所述第一供电电路的输入端与所述备用变压器的输出端之间的第二开关器件，所述第一开关器件截止时，对应的所述第二开关器件导通。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统包括第二供电电路，其输入端与所述备用变压器的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述第一供电电路包括多个并联的第一子供电电路，所述第二供电电路包括多个并联的第二子供电电路，其中多个所述第一子供电电路和多个所述第二子供电电路包括互为备用的两个子供电电路，互为备用的两个子供电电路为同一个负载供电。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述第一子供电电路包括连接在其输入端与输出端之间的第三开关器件，所述第二子供电电路包括连接在其输入端与输出端之间的第四开关器件，互为备用的两个子供电电路的第三开关器件和/或所述第四开关器件一个导通，另一个截止。

6.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，互为备用的两个子供电电路包括两个所述第一供电电路中的第一子供电电路，和/或，互为备用的两个子供电电路包括所述第二供电电路中的两个第二子供电电路。

7.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述备用变压器的输出端通过第五开关器件与第二供电电路的输入端电连接。

8.根据权利要求7所述的供电系统，其特征在于，所述第五开关器件与至少两个所述第二开关器件之间分别连接有第六开关器件。

9.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，至少两个所述主变压器的输入端分别通过第七开关器件与同一所述备用变压器的输入端电连接。

10.根据权利要求9所述的供电系统，其特征在于，所述备用变压器的输入端与所述第七开关器件之间连接有第八开关器件。

11.一种供电方法，其特征在于，所述供电方法应用于权利要求1-10任一项所述的供电系统，所述供电方法包括：

所述主变压器发生故障时，与发生故障的所述主变压器连接的所述备用变压器替代发生故障的所述主变压器，给对应的所述第一供电电路提供电能。

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