CN112086964A - 交流供电系统 - Google Patents

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CN112086964A CN202010927764.0A CN202010927764A CN112086964A CN 112086964 A CN112086964 A CN 112086964A CN 202010927764 A CN202010927764 A CN 202010927764A CN 112086964 A CN112086964 A CN 112086964A
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李现亭
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Abstract

本发明涉及交流供电技术领域，公开了一种交流供电系统，包括交流电源装置，用于提供高压市电。变压器，包括N组绕组输出，与所述交流电源装置相连接，用于对所述高压市电进行调压，其中，N为大于零的整数。N个AC/AC模组，分别与所述变压器的N组绕组输出对应连接，用于输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号，其中，各所述AC/AC模组均包括多台并机的AC/AC模块。本发明提供的所述交流供电系统，可以有效缩短高压市电到负载设备间的路径效率以提升输电效率。采用多台AC/AC模块并机的方式构成所述AC/AC模组300，可以满足对于高功率容量需求。另外，在本发明的交流供电系统的供电链路中所需配置的设备较少，因此设备成本降低，同时设备的占地面积也减小。

Description

交流供电系统
技术领域
本发明涉及交流供电技术领域，特别是涉及一种交流供电系统。
背景技术
随着电力电子技术的进步，人们的生活已经离不开用电设备。在现有技术中，供电系统通常在引进高压市电后，先通过隔离变压器对高压市电进行变压，然后通过低压配电器将交流电传输到整流器对交流电进行整流，再通过逆变器将整流后的交流电输出到负载。然而在现有技术中，供电系统的传输效率低且设备成本较高，另外设备的占地面积也较大。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中供电系统的传输效率低、成本高且设备占地面积大的问题，提供一种交流供电系统。
一种交流供电系统，包括交流电源装置，用于提供高压市电；变压器，包括N组绕组输出，与所述交流电源装置相连接，用于对所述高压市电进行调压；其中，N为大于零的整数；N个AC/AC模组，分别与所述变压器的N组绕组输出对应连接，用于输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号；其中，各所述AC/AC模组均包括多台并机的AC/AC模块。
上述交流供电系统，通过所述交流电源装置将高压市电引入所述交流供电系统中后，接入到具有N组绕组输出的变压器中，所述变压器对所述高压市电进行调压。所述变压器将调压后的所述高压市电输出到与其各个绕组分别对应连接的所述AC/AC模组中，所述AC/AC模组对所述高压市电进行调压，输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号。所述AC/AC模组300采用多台AC/AC模块并机的方式构成，以满足所述交流供电系统对于高功率容量需求，所述功率容量可根据工程需求灵活配置。本发明提供的所述交流供电系统，可以有效缩短高压市电到负载设备间的路径效率以提升输电效率。另外，在本发明的交流供电系统的供电链路中所需配置的设备较少，因此设备成本降低，同时设备的占地面积也减小。
在其中一个实施例中，还包括高压进线柜，所述交流电源装置位于所述高压进线柜内，所述高压进线柜还包括第一负荷开关，与所述变压器相连接，用于作为所述高压市电输入所述变压器前的断点。
在其中一个实施例中，所述高压进线柜还包括进线防雷装置，用于防止雷击对所述高压进线柜造成损坏；第一信号采集装置，分别与高压进线、所述第一负荷开关和所述进线防雷装置相连接，用于对进线电压、进线电流、第一负荷开关状态信息和进线防雷故障信息进行采集；第一监控系统，与所述第一信号采集装置相连接，用于根据所述进线电压、所述进线电流、所述第一负荷开关状态信息和所述进线防雷故障信息对所述高压进线柜的工作状态进行监控。
在其中一个实施例中，所述变压器为采用延边三角形接法对副边绕组进行连接的移相变压器。
在其中一个实施例中，还包括隔离变压柜，所述变压器位于所述隔离变压柜内，所述隔离变压柜内还包括温度检测模块，用于采集所述隔离变压柜内的温度信息；监测控制回路，与所述温度检测模块相连接，用于根据所述温度信息判断是否要进行降温处理，若需要则输出降温信号；降温模块，与所述监测控制回路相连接，用于根据所述降温信号对所述隔离变压柜进行降温处理。
在其中一个实施例中，还包括AC/AC主机柜，N个所述AC/AC模组位于所述AC/AC主机柜内。
在其中一个实施例中，所述AC/AC主机柜还包括N个插框，分别用于安装N个所述AC/AC模组，单个所述插框上配置多台并机的所述AC/AC模块。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统还包括交流配电柜，与所述AC/AC主机柜相连接，用于将所述AC/AC主机柜输出的交流电信号分配至各负载设备。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统包括多条母线，分别与不同的所述AC/AC模块相连接，用于将所述AC/AC主机柜输出的交流电信号分配至各负载设备；多个馈线断路器，分别与多条所述母线和各所述负载设备相连接，用于作为所述交流电信号输入所述负载设备前的断点。
在其中一个实施例中，所述交流配电柜还包括母线防雷装置，用于防止雷击对所述交流配电柜造成损坏；第二信号采集装置，分别与所述母线、所述馈线断路器和所述母线防雷装置相连接，用于对母线电压、母线电流、馈线断路器状态信息和母线防雷故障信息进行采集；第二监控系统，与所述第二信号采集装置相连接，用于根据所述母线电压、所述母线电流、所述馈线断路器状态信息和所述母线防雷故障信息对所述交流配电柜的工作状态进行监控。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明其中一实施例中的交流供电系统的结构框图；
图2为本发明其中一实施例中的交流供电系统的连接示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本发明其中一实施例中的交流供电系统的结构框图，在其中一个实施例中，所述交流供电系统包括交流电源装置100、变压器200和N个AC/AC模组300。所述交流电源装置100，用于提供高压市电。所述变压器200，包括N组绕组输出，与所述交流电源装置100相连接，用于对所述高压市电进行调压；其中，N为大于零的整数。N个所述AC/AC模组300，分别与所述变压器200的N组绕组输出对应连接，用于输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号；其中，各所述AC/AC模组300均包括多台并机的AC/AC模块310。
所述交流供电系统在通过交流电源装置引入高压市电后，将所述高压市电接入到具有N组绕组输出的变压器的输入端。所述变压器对所述高压市电进行调压后，通过N个绕组分别输出到N个AC/AC模组310，其中N个所述AC/AC模块310互相隔离，实现电气隔离。各所述AC/AC模组310输出的交流电信号均为无干扰、幅值和频率在预设范围内的优质交流电信号，所述AC/AC模组310输出的交流电信号分别被分配到各负载中。所述AC/AC模组300采用多台AC/AC模块310并机的方式来满足所述交流供电系统对于高功率容量需求，所述功率容量可根据工程需求灵活配置。本发明提供的所述交流供电系统，可以有效缩短高压市电到负载设备间的路径效率以提升输电效率。另外，在本发明的交流供电系统的供电链路中所需配置的设备较少，因此设备成本降低，同时设备的占地面积也减小。
图2为本发明其中一实施例中的交流供电系统的连接示意图，在其中一个实施例中，以应用于IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)数据中心供电设备进行案例分析，所述交流供电系统主要由高压进线柜10、隔离变压柜20、AC/AC主机柜30和交流配电柜40组成。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统还包括高压进线柜，所述交流电源装置100位于所述高压进线柜10内。在本实施例中，所述交流电源装置100为高压进线，所述高压进线柜10通过高压进线引入了高压市电，所述高压市电为10kV的交流电信号。所述高压进线柜10中还包括包括第一负荷开关110，与所述变压器200相连接，用于作为所述高压市电输入所述变压器200前的一个断点，当所述变压器200需要进行维护检修时，可以通过断开所述第一负荷开关110来断开所述变压器200的交流电信号输入，以便于操作人员对所述变压器进行安全检修。
在其中一个实施例中，所述高压进线柜10还包括进线防雷装置120(图中未示)、第一信号采集装置130(图中未示)和第一监控系统(图中未示)。所述进线防雷装置120用于防止雷击对所述高压进线柜10造成损坏。雷电灾害的发生可能会对高压进线柜10造成极其严重的后果，因此，在所述高压进线柜10中装配进线防雷装置120可以把雷电灾害减少到最低程度。
所述第一信号采集装置130，分别与高压进线、所述第一负荷开关110和所述进线防雷装置120相连接，用于对进线电压、进线电流、第一负荷开关状态信息和进线防雷故障信息进行采集。所述第一监控系统130，与所述第一信号采集装置120相连接，用于根据所述进线电压、所述进线电流、所述第一负荷开关状态信息和所述进线防雷故障信息对所述高压进线柜的工作状态进行监控。所述第一监控系统130对所述第一信号采集装置120采集的所述高压进线柜10中各器件的工作状态信号进行监测，例如根据所述进线电压、进线电流判断高压进线引入的高压市电是否稳定，根据第一负荷开关状态判断所述第一负荷开关110处于闭合还是断开的状态，根据进线防雷故障信息判断所述进线防雷装置120是否出现故障不能完成防雷效果等等。对所述高压进线柜10中各器件的工作状态进行监测，可以当所述高压进线柜10出现故障时，可以及时对其进行检修，防止故障范围进一步扩大。
在其中一个实施例中，所述变压器200为采用延边三角形接法对副边绕组进行连接的移相变压器。所述移相变压器的副边绕组采用延边三角形接法，在360°的范围内，由于各移相角间相差一定角度，因此可以得到整流的脉波数。例如当移相角度相差的角度为5°时，得到的整流脉波数为72。在所述变压器200中使用这种移相接法可以有效消除谐波，使输入电流的波形接近正弦波，从而实现所述变压器200的低THDI(Total Harmonic CurrentDistortion，总谐波电流畸变)、高功率因数(在最优工况下所述变压器200的功率因数可达到99％)。所述移相变压器的输出各绕组分别接入N个所述AC/AC模组300的输入端，将经过调压后的所述高压市电输入所述AC/AC模组300。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统还包括隔离变压柜20，所述变压器200位于所述隔离变压柜20内。所述隔离变压柜20内还包括温度检测模块210(图中未示)、监测控制回路220(图中未示)和降温模块230(图中未示)。所述温度检测模块210，用于采集所述隔离变压柜20内的温度信息。所述监测控制回路220，与所述温度检测模块210相连接，用于根据所述温度信息判断是否要进行降温处理，若需要则输出降温信号。所述降温模块230，与所述监测控制回路220相连接，用于根据所述降温信号对所述隔离变压柜20进行降温处理。
在本实施例中所述隔离变压柜20中容置的所述变压器200为具有6组绕组输出的移相变压器，所述移相变压器用于代替传统IDC数据中心AC UPS(Alternating CurrentUninterruptible Power Supply，交流不间断电源)供电方案中工频变压器及低压配电环节，同时还可以极大地减小变压器副边绕组的短路电流，降低其下游开关的短路电流容量。所述隔离变压柜20中还设置有温度检测模块210，对所述隔离变压柜20内的温度信息进行检测并传输至所述监测控制回路220，所述监测控制回路220根据所述温度信息判断温度是否过高，过高的温度对于所述隔离变压柜20来说是一种安全隐患。当所述温度信息过高时，所述监测控制回路220输出降温信号至所述降温模块230，所述降温模块230根据所述降温信号对所述隔离变压柜20进行降温。在本实施例中，所述降温模块230为风机，通过鼓风对所述隔离变压柜20进行降温处理。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统还包括AC/AC主机柜30，N个所述AC/AC模组300位于所述AC/AC主机柜30内，且各所述AC/AC模组300之间互相隔离，以实现电气隔离。各所述AC/AC模组300中均包括多台并机的AC/AC模块310。所述AC/AC模块310处于正常运行期间时，通过所述AC/AC模块310内的不控整流电路将从所述隔离变压柜20输入的交流电信号转换成直流电信号，并供给所述AC/AC模块310内的逆变电路使用，同时可对后备电池组进行充电。同时，所述逆变电路再将接收到的所述直流电信号转换成无干扰、幅值和频率在限定范围内的优质交流电信号，并输出至各负载设备中，向各负载设备提供优质交流电信号。
在其中一个实施例中，所述AC/AC主机柜30还包括N个插框320，分别用于安装N个所述AC/AC模组300，单个所述插框320上配置多台并机的所述AC/AC模块310。在对N个所述AC/AC模组300进行装配时，通过插框进行安装，一个所述AC/AC模组300放置于一个所述插框320上。使用所述插框320对所述AC/AC模组300安装，在应用场景中可以保证对所述AC/AC模组300进行维护时的便利性。如图2所示，在本实施例中，所述AC/AC主机柜30中配置有4个所述插框320，单个所述插框320上配置有4对所述AC/AC模块310并机构成的所述AC/AC模组300，其中，单台AC/AC模块310的功率为30kW。在实际应用中，可以根据应用场景的需要灵活调整所述AC/AC模组300中并机数量、所述AC/AC模块310的功率值等参数，从而实现对所述交流供电系统的高功率容量的自由配置。
在其中一个实施例中，所述交流供电系统还包括交流配电柜40，与所述AC/AC主机柜30相连接，用于将所述AC/AC主机柜30输出的交流电信号分配至各负载设备。所述AC/AC主机柜30将从所述隔离变压柜20输入的交流电信号转换成无干扰、幅值和频率在限定范围内的优质交流电信号后，通过所述交流配电柜40将所述优质交流电信号分配至各负载设备中。
在其中一个实施例中，所述交流配电柜40包括多条母线410和多个馈线断路器420。多条所述母线410，分别与不同的所述AC/AC模块310相连接，用于将所述AC/AC主机柜30输出的交流电信号分配至各负载设备。多个所述馈线断路器420，分别与多条所述母线410和各所述负载设备相连接，用于作为所述交流电信号输入所述负载设备前的断点。所述交流配电柜40的母线侧可分多段配置，然后通过在母线侧配置N个馈线断路器420，将所述交流电信号分配到各负载。假如工程对于供电可靠性的要求较高，本交流供电系统可采用2N、2N+1等供电方式进行配置。
如图2所示，在本实施例中，在所述交流配电柜40的母线侧配置了两条母线410。所述AC/AC主机柜30中的每个插框320有四个位置的所述AC/AC模块310，每个插框320中位于第一、第二位置的所述AC/AC模块320的输出连接连接至I段母线410，位于第三、第四位置的所述AC/AC模块320的输出连接至II段母线410。I段母线和II段母线的输出上均分别配置有4路馈线断路器，分别将所述AC/AC主机柜30输出的交流电信号分配至各负载设备。
在其中一个实施例中，所述交流配电柜40还包括母线防雷装置430(图中未示)、第二信号采集装置440(图中未示)和第二监控系统450(图中未示)。所述母线防雷装置430，用于防止雷击对所述交流配电柜40造成损坏。雷电灾害的发生可能会对所述交流配电柜40造成极其严重的后果，因此，在所述交流配电柜40中装配母线防雷装置430可以把雷电灾害减少到最低程度。
所述第二信号采集装置440，分别与所述母线410、所述馈线断路器420和所述母线防雷装置430相连接，用于对母线电压、母线电流、馈线断路器状态信息和母线防雷故障信息进行采集。所述第二监控系统450，与所述第二信号采集装置440相连接，用于根据所述母线电压、所述母线电流、所述馈线断路器状态信息和所述母线防雷故障信息对所述交流配电柜40的工作状态进行监控。所述第二监控系统450对所述第二信号采集装置440采集的所述交流配电柜40中各器件的工作状态信号进行监测，例如根据所述母线电压、母线电流判断木箱上传输的交流电信号是否过压或过流，根据馈线断路器状态信息判断各所述馈线断路器420处于闭合还是断开的状态，根据母线防雷故障信息判断所述母线防雷装置430是否出现故障不能完成防雷效果等等。对所述交流配电柜40中各器件的工作状态进行监测，可以当所述交流配电柜40出现故障时，可以及时对其进行检修，防止故障范围进一步扩大。
本发明提供的所述交流供电系统，通过交流电源装置100将高压市电引入所述交流供电系统中后，接入到具有N组绕组输出的变压器200，所述变压器对所述高压市电进行调压。所述变压器200将调压后的所述高压市电输出到与其各个绕组分别对应连接的所述AC/AC模组300中，所述AC/AC模组300对所述高压市电进行调压，输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号。所述AC/AC模组300采用多台AC/AC模块并机的方式构成，以满足所述交流供电系统对于高功率容量需求，所述AC/AC模组300的功率容量可根据工程需求灵活配置。所述交流供电系统可以有效缩短高压市电到负载设备间的路径效率以提升输电效率。另外，在本发明的交流供电系统的供电链路中所需配置的设备也较少，因此设备成本降低，同时设备的占地面积也更小。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种交流供电系统，其特征在于，包括：
交流电源装置，用于提供高压市电；
变压器，包括N组绕组输出，与所述交流电源装置相连接，用于对所述高压市电进行调压；其中，N为大于零的整数；
N个AC/AC模组，分别与所述变压器的N组绕组输出对应连接，用于输出幅值和频率在预设范围内的交流电信号；其中，各所述AC/AC模组均包括多台并机的AC/AC模块。
2.根据权利要求1所述的交流供电系统，其特征在于，还包括高压进线柜，所述交流电源装置位于所述高压进线柜内，所述高压进线柜还包括：
第一负荷开关，与所述变压器相连接，用于作为所述高压市电输入所述变压器前的断点。
3.根据权利要求2所述的交流供电系统，其特征在于，所述高压进线柜还包括：
进线防雷装置，用于防止雷击对所述高压进线柜造成损坏；
第一信号采集装置，分别与高压进线、所述第一负荷开关和所述进线防雷装置相连接，用于对进线电压、进线电流、第一负荷开关状态信息和进线防雷故障信息进行采集；
第一监控系统，与所述第一信号采集装置相连接，用于根据所述进线电压、所述进线电流、所述第一负荷开关状态信息和所述进线防雷故障信息对所述高压进线柜的工作状态进行监控。
4.根据权利要求1所述的交流供电系统，其特征在于，所述变压器为采用延边三角形接法对副边绕组进行连接的移相变压器。
5.根据权利要求4所述的交流供电系统，其特征在于，还包括隔离变压柜，所述变压器位于所述隔离变压柜内，所述隔离变压柜内还包括：
温度检测模块，用于采集所述隔离变压柜内的温度信息；
监测控制回路，与所述温度检测模块相连接，用于根据所述温度信息判断是否要进行降温处理，若需要则输出降温信号；
降温模块，与所述监测控制回路相连接，用于根据所述降温信号对所述隔离变压柜进行降温处理。
6.根据权利要求1所述的交流供电系统，其特征在于，还包括AC/AC主机柜，N个所述AC/AC模组位于所述AC/AC主机柜内。
7.根据权利要求6所述的交流供电系统，其特征在于，所述AC/AC主机柜还包括N个插框，分别用于安装N个所述AC/AC模组，单个所述插框上配置多台并机的所述AC/AC模块。
8.根据权利要求7所述的交流供电系统，其特征在于，所述交流供电系统还包括：
交流配电柜，与所述AC/AC主机柜相连接，用于将所述AC/AC主机柜输出的交流电信号分配至各负载设备。
9.根据权利要求8所述的交流供电系统，其特征在于，所述交流配电柜包括：
多条母线，分别与不同的所述AC/AC模块相连接，用于将所述AC/AC主机柜输出的交流电信号分配至各负载设备；
多个馈线断路器，分别与多条所述母线和各所述负载设备相连接，用于作为所述交流电信号输入所述负载设备前的断点。
10.根据权利要求9所述的交流供电系统，其特征在于，所述交流配电柜还包括：
母线防雷装置，用于防止雷击对所述交流配电柜造成损坏；
第二信号采集装置，分别与所述母线、所述馈线断路器和所述母线防雷装置相连接，用于对母线电压、母线电流、馈线断路器状态信息和母线防雷故障信息进行采集；
第二监控系统，与所述第二信号采集装置相连接，用于根据所述母线电压、所述母线电流、所述馈线断路器状态信息和所述母线防雷故障信息对所述交流配电柜的工作状态进行监控。
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