CN112186888A - 实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，通过构建包括高压市电配电系统、高压柴发配电系统在内的数据中心高压配电系统，使高压市电配电系统、高压柴发配电系统之间通过联络开关产生电气连锁，防止了市电与柴发并网，解决了市电与柴发系统之间相互投切的难题，实现了数据中心高压2N配电要求对末端负载设备的持续供电。

Description

实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法

技术领域

本专利申请属于发电和供配电技术领域，更具体地说，是涉及一种实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，该方法需要建立在数据中心高压2N配电架构的基础上。

背景技术

当前国内多数已建或在建的数据中心配电系统仍存在诸多问题，如建设资金不充裕导致系统设计不周，施工监管不到位致使系统隐患重重，系统不完善导致各配电设备之间无法有效连接。数据中心高压市电和高压柴发如何能实现自动切换功能，并且还要保障系统切换的稳定性，这一技术性问题在数据中心领域没有统一答案。因为配电系统搭建的标准不一样，实现市电与柴发之间相互切换的控制方法就不同。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，能够防止市电与柴发并网，解决市电与柴发系统之间相互投切的难题，实现数据中心末端负载设备稳定性的供电，排除人为操作故障，同时可以保障任何高压配电设备在线退出也不会影响负载供电，能够做到保护设备和人员的安全，解决了背景技术中存在的上述问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，包括在数据中心高压2N配电架构的基础上，构建包括高压市电配电系统、高压柴发配电系统在内的数据中心高压配电系统，使高压市电配电系统、高压柴发配电系统之间产生电气连锁，在满足连锁条件时，实现高压市电配电系统与高压柴发配电系统之间的相互投切，避免市电与柴发并网。

本发明技术方案的进一步改进在于：具体包括如下步骤：

步骤一、搭建高压市电配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤二、搭建高压柴发配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤三、建立电气连锁，实现高压市电配电系统和高压柴发配电系统之间的切换功能，切换功能包括柴发机组自动启机带载和手动退出卸载两个方面。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤一中，高压市电配电系统由A、B两路组成，分别为高压市电A路和高压市电B路，高压市电A路包括依次连接在母线上的市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路计量柜、市电A路柴发机组进线柜、市电A路出线柜、市电A路联络柜；高压市电B路包括依次连接在母线上的市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路计量柜、市电B路柴发机组进线柜、市电B路出线柜、市电B路联络隔离柜，市电A路联络柜和市电B路联络隔离柜之间连接；市电A路柴发机组进线柜、市电B路柴发机组进线柜分别与高压柴发配电系统连锁。

高压市电配电系统运行方式为：

1）高压市电A路和高压市电B路来自不同的变电站，且分独立路径进入数据中心，两个变电站分别引出A、B两路母线，也就是A路母线和B路母线；高压市电A路和高压市电B路分别对应A路母线、B路母线，A、B两路母线采用单母线分段运行，A、B两路母线间设联络开关，联络开关位于市电A路联络柜中，联络开关与市电A路进线柜、市电B路进线柜的进线开关均设置电气闭锁，电气闭锁设置优先市电原则，只有两路市电没电时，才可投入高压柴发配电系统进行供电；联络开关可自投或手投，当A、B两路母线的其中一路高压进线电源失电时，联络开关投入，另一路带全部负载。

2）当不使用联络开关，单独使用A路母线或B路母线时，A路母线或B路母线具备全部带载功能，A路母线的变压器和B路母线的变压器均满足全部带载功能，正常运行时，A路母线和B路母线均带载50%，A路母线的变压器和B路母线的变压器均带载50%。

本发明技术方案的进一步改进在于：A、B两路母线均为10.5KV母线。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤二中，高压柴发配电系统包括相连接的高压柴发配电系统、高压柴发并机系统，其中：

高压柴发配电系统由高压柴发A、B两路组成，分别为高压柴发A路和高压柴发B路，高压柴发A路包括依次连接在母线上的柴发A路进线柜、柴发A路PT柜、柴发A路联络柜、柴发A路出线柜、负载测试柜；高压柴发B路包括依次连接在母线上的柴发B路进线柜、柴发B路PT柜、柴发B路联络隔离柜、柴发B路出线柜；柴发A路出线柜与市电A路柴发机组进线柜通过进线开关连接，柴发B路出线柜与市电B路柴发机组进线柜通过进线开关连接；柴发A路联络柜和柴发B路联络隔离柜之间连接。

柴发A路进线柜、柴发B路进线柜的上口设备为负荷开关柜，负荷开关柜把柴发机组输出线路一分为二，两组柴发机组输出线路分别供柴发A路进线柜、柴发B路进线柜进线；负荷开关柜上口接柴发机组出线，负荷开关柜内配置高压隔离开关。

高压柴发并机系统包括并机控制器和并机控制柜，并机控制器与并机控制柜内的PLC信号连接；并机控制器与柴发A路进线柜的断路器、柴发B路进线柜的断路器、柴发A路PT柜、柴发B路PT柜均连接；并机控制柜与柴发A路进线柜的断路器、柴发A路出线柜、市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路柴发机组进线柜的断路器连接；并机控制柜还与柴发B路进线柜的断路器、柴发B路出线柜、市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路柴发机组进线柜的断路器连接。

柴发机组的并机控制器采集本机组中柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的U、V、W、N相电压参数，可用一台主用柴发机组并机控制器采集柴发A路PT柜和柴发B路PT柜的L1、L2、L3、N相电压参数。

本发明技术方案的进一步改进在于：高压柴发配电系统运行方式为：

1）高压柴发A、B两路单母线分段运行，高压柴发A、B两路分别出线与高压市电A、B两路对接，高压柴发A、B两路两段母线间也设有联络开关，联络开关位于柴发A路联络柜中，联络开关满足手动和自动投入两种方式，当一路高压柴发电源故障时，联络开关投入，任何一路满足全部带载功能。

2）正常运行时，高压柴发A、B两路分别接入高压市电A、B两路两侧，高压柴发A、B两路分别带载50%。

3）正常运行时，高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的进线断路器均与联络开关处于热备状态，A、B两路任一路电源故障跳闸，联络开关均可自动合闸。

本发明技术方案的进一步改进在于：高压市电配电系统的连锁功能要求：

1） 市电A路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

2） 市电B路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

3）市电A路联络柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

4） 市电A路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置。

5） 市电B路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置。

6） 市电A路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电A路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

7） 市电B路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电B路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

本发明通过对数据中心高压配电系统的构建，使高压市电断路器、联络断路器和高压柴发进线断路器之间产生电气连锁，防止了市电与柴发并网，解决了市电与柴发系统之间相互投切的难题，实现了数据中心高压2N配电要求对末端负载设备的持续供电。因为柴发并网并不只是电压的问题，频率和相序也要相同，因此不同的电源可以互为备用，但切换时必须先断开一路再合另一路，且必须做好防护措施，绝对不可以并网。

本发明同时实现了数据中心末端负载设备稳定性的供电，排除人为操作故障，同时可以保障任何高压配电设备在线退出也不会影响负载供电，能够做到保护设备和人员的安全，解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的市电与柴发系统之间的投切控制经过现场多次模拟和实际带载测试，成功率达到了100%，从而保障了数据中心高压配电系统供电的稳定性。

附图说明

图1是本发明的数据中心高压配电系统图；

图2是本发明的数据中心高压柴发与高压市电之间的投切控制关系图；

图2中标记如下：1、并机控制柜，2、并机控制器，3、市电A路柴发机组进线柜，4、市电B路柴发机组进线柜，5、市电A路进线柜，6、市电B路进线柜，7、柴发A路出线柜，8、柴发B路出线柜，9、柴发A路进线柜，10、柴发B路进线柜，11、柴发A路PT柜，12、柴发B路PT柜，13、市电A路PT柜，14、市电B路PT柜，15、柴发A路联络柜，16、柴发B路联络隔离柜，17、市电A路联络柜，18、市电B路联络隔离柜，19、柴发机组，20、发电机输出开关柜，21、发电机出线A路，22、发电机出线B路，23、市电A路计量柜，24、市电B路计量柜，25、市电A路出线柜，26、市电B路出线柜，27、负载测试柜。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，在数据中心高压2N配电架构的基础上，构建包括高压市电配电系统、高压柴发配电系统在内的数据中心高压配电系统，使高压市电配电系统、高压柴发配电系统之间产生电气连锁，在满足连锁条件时，实现高压市电配电系统与高压柴发配电系统之间的相互投切，避免市电与柴发并网。

具体包括如下步骤：

步骤一、搭建高压市电配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤二、搭建高压柴发配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤三、建立电气连锁，实现高压市电配电系统和高压柴发配电系统之间的切换功能，切换功能包括柴发机组自动启机带载和手动退出卸载两个方面。

步骤一中，高压市电配电系统由A、B两路组成，分别为高压市电A路和高压市电B路，高压市电A路包括依次连接在母线上的市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路计量柜、市电A路柴发机组进线柜、市电A路出线柜、市电A路联络柜；高压市电B路包括依次连接在母线上的市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路计量柜、市电B路柴发机组进线柜、市电B路出线柜、市电B路联络隔离柜，市电A路联络柜和市电B路联络隔离柜之间连接；市电A路柴发机组进线柜、市电B路柴发机组进线柜分别与高压柴发配电系统连锁。

高压市电配电系统运行方式为：

1）高压市电A路和高压市电B路来自不同的变电站，且分独立路径进入数据中心，两个变电站分别引出A、B两路母线，也就是A路母线和B路母线；高压市电A路和高压市电B路分别对应A路母线、B路母线，A、B两路母线采用单母线分段运行，A、B两路母线间设联络开关，联络开关位于市电A路联络柜中，联络开关与市电A路进线柜、市电B路进线柜的进线开关均设置电气闭锁，电气闭锁设置优先市电原则，只有两路市电没电时，才可投入高压柴发配电系统进行供电；联络开关可自投或手投，当A、B两路母线的其中一路高压进线电源失电时，联络开关投入，另一路带全部负载。

2）当不使用联络开关，单独使用A路母线或B路母线时，A路母线或B路母线具备全部带载功能，A路母线的变压器和B路母线的变压器均满足全部带载功能，正常运行时，A路母线和B路母线均带载50%，A路母线的变压器和B路母线的变压器均带载50%。

A、B两路母线均为10.5KV母线。

步骤二中，高压柴发配电系统包括相连接的高压柴发配电系统、高压柴发并机系统，其中：

高压柴发配电系统由高压柴发A、B两路组成，分别为高压柴发A路和高压柴发B路，高压柴发A路包括依次连接在母线上的柴发A路进线柜、柴发A路PT柜、柴发A路联络柜、柴发A路出线柜、负载测试柜；高压柴发B路包括依次连接在母线上的柴发B路进线柜、柴发B路PT柜、柴发B路联络隔离柜、柴发B路出线柜；柴发A路出线柜与市电A路柴发机组进线柜通过进线开关连接，柴发B路出线柜与市电B路柴发机组进线柜通过进线开关连接；柴发A路联络柜和柴发B路联络隔离柜之间连接。

柴发A路进线柜、柴发B路进线柜的上口设备为负荷开关柜，负荷开关柜把柴发机组输出线路一分为二，两组柴发机组输出线路分别供柴发A路进线柜、柴发B路进线柜进线；负荷开关柜上口接柴发机组出线，负荷开关柜内配置高压隔离开关。

高压柴发并机系统包括并机控制器和并机控制柜，并机控制器与并机控制柜内的PLC信号连接；并机控制器与柴发A路进线柜的断路器、柴发B路进线柜的断路器、柴发A路PT柜、柴发B路PT柜均连接；并机控制柜与柴发A路进线柜的断路器、柴发A路出线柜、市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路柴发机组进线柜的断路器连接；并机控制柜还与柴发B路进线柜的断路器、柴发B路出线柜、市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路柴发机组进线柜的断路器连接。

柴发机组的并机控制器采集本机组中柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的U、V、W、N相电压参数，可用一台主用柴发机组并机控制器采集柴发A路PT柜和柴发B路PT柜的L1、L2、L3、N相电压参数。

高压柴发配电系统运行方式为：

1）高压柴发A、B两路单母线分段运行，高压柴发A、B两路分别出线与高压市电A、B两路对接，高压柴发A、B两路两段母线间也设有联络开关，联络开关位于柴发A路联络柜中，联络开关满足手动和自动投入两种方式，当一路高压柴发电源故障时，联络开关投入，任何一路满足全部带载功能

2）正常运行时，高压柴发A、B两路分别接入高压市电A、B两路两侧，高压柴发A、B两路分别带载50%

3）正常运行时，高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的进线断路器均与联络开关处于热备状态，A、B两路任一路电源故障跳闸，联络开关均可自动合闸。

高压市电配电系统的连锁功能要求：

1） 市电A路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

2） 市电B路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

3）市电A路联络柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

4） 市电A路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置。

5） 市电B路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置。

6） 市电A路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电A路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

7） 市电B路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电B路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

下面举例详细说明，参见图1、图2。

A：按照图1所示系统图搭建好数据中心高压市电配电系统和高压柴发配电系统，满足各自高压配电系统的功能要求。

B、按照图2所示控制关系实现数据中心高压市电配电系统和高压柴发配电系统之间的相互切换功能。

按照图1所示搭建好高压市电配电系统：

1、高压市电配电系统由A、B两路组成。高压市电A路由市电A路PT柜13、市电A路进线柜5、市电A路计量柜23、市电A路柴发机组进线柜3、市电A路联络柜17、市电A路出线柜25。

2、高压市电B路由市电B路PT柜14、市电B路进线柜6、市电B路计量柜24、市电B路柴发机组进线柜4、市电B路联络隔离柜18、市电B路出线柜26。

柴发机组19的发电机输出开关柜20引出发电机出线A路21和发电机出线B路22，发电机出线A路21接柴发A路进线柜9，发电机出线B路22接柴发B路进线柜10。

高压市电配电系统的运行方式：

1、A、B两路高压市电来自不同的变电站（A段变压器和B段变压器），变电站采用10.5KV母线，且A、B两部市电分独立路径进入数据中心。A、B两路10.5KV母线采用单母线分段运行，两段母线设联络开关，联络开关位于市电A路联络柜17中，联络开关可自投或手投，当一路高压进线电源失电时，联络开关投入，另一路带全部负载。

2、当不使用联络开关，单独使用A段母线或B段母线时，A段母线或B段母线具备全部带载功能，A段变压器和B段变压器均满足全部带载功能。正常运行时，A段母线和B段母线均带载50%，A段变压器和B段变压器均带载50%。

高压市电配电系统的保护和功能要求：

1、高压市电配电系统由A、B两路中各段进线柜、计量柜、进线隔离设置电气闭锁，各手车和相关断路器设置电气闭锁，防止带电拉车；

2、联络柜开关与市电A路进线柜5和市电B路进线柜6的两路进线开关设置电气闭锁，任何情况下只允许2只开关合闸。

3、电气闭锁设置优先市电原则，只有两路市电没电时，才可投入高压柴发系统进行供电，柴发机组19中柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的进线断路器不允许并入市电网运行。

4、高压隔离手车有工作位和试验位两种，高压断路器设置过流、速断、零序保护、变压器温度保护。

5、市电侧的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4内均设置柴发进线电压检测PT装置，用于控制市电侧柴发进线断路器自动合闸。

6、采用微机综合保护装置对高压市电所有断路器回路的电气参数、开关量进行采集，并实现微机综合保护，保护装置支持MODBUS通讯协议和RS-485通讯方式。

高压市电配电系统的连锁功能要求：

1、市电A路进线柜5合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜3与市电B路柴发机组进线柜4同时在断开位置。

2、市电B路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜3与市电B路柴发机组进线柜4同时在断开位置。

3、市电A路联络柜17合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜3与市电B路柴发机组进线柜4同时在断开位置。

4、市电A路柴发机组进线柜3合闸条件：市电A路进线柜5与市电B路进线柜6与市电A路联络柜同时在断开位置。

5、市电B路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜17同时在断开位置。

6、市电A路进线柜5合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电A路计量柜23在摇进位，市电A路联络柜17在断开位置，市电A路柴发机组进线柜3与市电B路柴发机组进线柜4同时在断开位置。

7、市电B路进线柜6合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电B路计量柜24在摇进位，市电A路联络柜15在断开位置，市电A路柴发机组进线柜3与市电B路柴发机组进线柜4同时在断开位置。

按照图1所示搭建好高压柴发配电系统：

高压柴发配电系统由高压柴发配电系统、高压柴发并机系统组成。

1、高压柴发配电系统分高压A、B两路，高压柴发A路由柴发A路进线柜9、柴发A路PT柜11、柴发A路联络柜15、柴发A路出线柜7、负载测试柜27组成。高压柴发B路由柴发B路进线柜10、柴发B路PT柜12、柴发B路联络隔离柜18、柴发B路出线柜8组成。

2、柴发A路联络柜15和柴发B路联络隔离柜18连接；柴发A路出线柜7与市电A路柴发机组进线柜3通过进线开关连接，柴发B路出线柜8与市电B路柴发机组进线柜4通过进线开关连接；柴发A路联络柜15和柴发B路联络隔离柜18之间连接；

3、柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10的上口设备由负荷开关柜组成，负荷开关柜把柴发机组19输出线路一分为二，两组线路分别供柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10进线。负荷开关柜上口接柴发机组19出线，负荷开关柜内配置高压隔离开关。

高压柴发配电系统运行方式：

1、高压柴发A、B两路单母线分段运行，高压柴发A、B分别出线与高压市电A、B两路对接，高压柴发A、B两路两段母线间设有联络开关，联络开关位于柴发A路联络柜15中，满足手动和自动投入两种方式，当一路电源故障时，联络开关投入，任何一路满足全部带载功能。

2、正常运行时，高压柴发A、B两路分别接入高压市电A、B两路两侧，高压柴发A、B两路分别带载50%。

3、正常运行时，高压柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10的断路器与柴发A路联络柜15的断路器处于热备状态，A、B两路任一路电源故障跳闸，联络开关均可自动合闸。

高压柴发配电系统的保护和功能要求：

1、高压柴发A、B两路主线路上均设差动保护装置，信号接入高压柴发进线柜的综合保护装置内，用于控制高压柴发进线断路器跳闸。

2、高压柴发A、B两路的进线柜和出线柜（柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10、柴发A路出线柜7、柴发B路出线柜8）均设过流、速断、零序功能，各手车和相关断路器设置电气闭锁，防止带电拉车。

3、高压柴发A、B两路的PT柜（柴发A路PT柜11、柴发B路PT柜12）的内L1、L2、L3、N相电压信号反馈给并机控制器2、高压柴发A、B两路进线柜（柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10）的U、V、W、N相电压信号反馈给并机控制器2。

4、高压柴发A、B两路进线柜（柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10）合闸、分闸控制信号接入并机控制器2，高压柴发A、B两路进线柜（柴发A路进线柜9、柴发B路进线柜10）合闸、分闸、故障反馈信号接入并机控制器2。

5、采用微机综合保护装置对高压柴发所有断路器回路的电气参数、开关量进行采集，并实现微机综合保护，保护装置支持MODBUS通讯协议和RS-485通讯方式。

高压柴发并机系统由并机控制器和并机控制柜组成。

并机控制器的功能要求：

1、柴发机组19为多组，每台机组的并机控制器2采集每台机组高压柴发A、B两路进线柜9/10的U、V、W、N相电压参数，可用一台主用机组并机控制器采集高压柴发A、B两路PT柜11/12的L1、L2、L3、N相电压参数。

2、每台机组并机控制器2采集受控运行机组的输出的U、V、W、三相电流信号。每台机组并机控制器2采集受控柴发机组19的差动保护信号。

3、高压柴发A、B两路进线柜9/10的合闸反馈信号输入并机控制器2，高压柴发A、B两路进线柜9/10的综合故障反馈信号输入并机控制器2。

4、高压柴发A、B两路进线柜9/10的合、分闸控制信号由并机控制器2控制输出，并机控制器2与并机控制柜1的PLC进行通讯，PLC把启停机信号发给并机控制器2，并机控制器2把柴发机组19运行信号发给PLC。

5、并机控制器2控制本柴发机组19启停机，并机控制器2用来实现机组间并机控制和负载均分控制。

并机控制柜内部由PLC、继电器、通讯板卡、电源板卡组成，并机控制柜1的功能要求：

1、市电侧高压A、B两路进线柜5/6的断路器失压跳闸反馈信号接入并机控制柜1的PLC，市电侧A、B两路柴发进线柜3/4的断路器合、分闸反馈信号接入并机控制柜1的PLC。

2、高压柴发配电系统A、B两路的出线柜7/8的合、分闸控制信号接入并机控制柜1的PLC。高压柴发配电系统A、B两路的出线柜7/8的合、分闸反馈信号接入并机控制柜1的PLC。

3、各台并机机组在高压柴发配电系统A、B两路的进线柜9/10的断路器合、分闸反馈信号接入并机控制柜1的PLC。

4、各台并机机组故障信号、启停机控制信号、运行参数通过并机控制器2的RS-485通讯接口接入并机控制柜1的PLC。

5、并机控制柜1的PLC主要用来实现远程控制并机机组的启停机，根据负载的变化实现自动加减机控制。

按照以上方案把高压市电配电系统和高压柴发搭建完成后，下一步就是来实现高压市电配电系统和高压柴发配电系统之间的切换功能。

结合图2控制关系，本发明的工作过程如下：

数据中心高压柴发与高压市电之间的切换控制分为柴发机组自动启机带载和柴发机组手动退出卸载两个方面。

柴发机组自动启机带载过程：

1、当高压市电A、B两路均停电或其他因素导致市电A路PT柜13和市电B路PT柜14失压线圈均失压、高压市电A、B两路的市电A路进线柜5和市电B路进线柜6均跳闸。

2、此时柴发机组并机控制柜1的PLC接收到高压市电A、B两路失压跳闸信号和高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4均处于断开状态的信号。

3、经若干秒(5秒)时间判定，如果高压市电A、B两路失压跳闸的信号和高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4均处于断开状态的信号一直存在，则并机控制柜1的PLC发给并机控制器2启机信号，且并机控制器2按并机控制柜1的PLC的功率设定参数要求来控制柴发机组启机数量。

4、柴发机组启机后，最先启动成功的机组由并机控制器2控制高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的合闸，且并机控制器2要接收到高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的合闸反馈信号。

5、高压柴发A、B两路的柴发A路PT柜11和柴发B路PT柜12的电压信号要返给并机控制器2，并机控制器2把采集的电压信号发给其他柴发机组用来实现多台机组并机和并机后电压有效值的控制。

6、并机控制柜1的PLC接收到高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的合闸信号，且并机控制器2把柴发机组正常运行的参数反馈给并机控制柜1的PLC后，并机控制柜1的PLC控制高压柴发A、B两路的柴发A路出线柜7和柴发B路出线柜8分别合闸。

7、此时高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4为断开状态，高压市电A、B两路柴发进线柜内的PT检测到进口端有10.5KV电压后，通过自身综保装置控制高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4自动合闸，并把合闸信号反馈给并机控制柜1的PLC。

8、此时把高压柴发电源送到了高压市电的母排上，由高压柴发电源继续对机房负载进行供电，高压市电断电后高压柴发自动启机带载过程完成。

柴发机组手动退出卸载过程：

1、当高压市电A、B两路中任意一路恢复供电，此时高压市电A、B两路的市电A路进线柜5和市电B路进线柜6均处于断开状态，高压市电A、B两路的市电A路PT柜13和市电B路PT柜14失压线圈均处于失压状态，此时柴发机组不停机，继续由柴发机组带载机房设备。

2、现场人员经确认高压市电A、B两路中任意一路供电情况稳定后，人为手动依次分闸高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4，高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4的分闸信号反馈给柴发机组并机控制柜1的PLC。

3、并机控制柜1的PLC接收到高压市电A、B两路的市电A路柴发机组进线柜3和市电B路柴发机组进线柜4的分闸信号后，分别控制高压柴发A、B两路的柴发A路出线柜7和柴发B路出线柜8分闸。

4、高压柴发A、B两路的柴发A路出线柜7和柴发B路出线柜8的分闸信号反馈给并机控制柜1的PLC后，并机控制柜1的PLC发给并机控制器2停机命令，并机控制器2要求柴发机组延时运行3分钟后再冷却停机。柴发机组延时运行3分钟后再停机的目的在于防止高压市电出现闪断，一旦高压市电出现闪断，柴发机组会继续转到自动运行状态。

5、3分钟内高压市电若无故障，3分钟后并机控制器2控制高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的分闸，并机控制器2控制机组停机，高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜9和柴发B路进线柜10的分闸信号反馈给并机控制柜1的PLC。

6、机组停机后，现场人员手动合闸已恢复供电的高压市电A、B两路的市电A路进线柜5或市电B路进线柜6，此后由高压市电正常带载机房设备，柴发机组19手动退出卸载完成。

Claims (7)

1.一种实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：在数据中心高压2N配电架构的基础上，构建包括高压市电配电系统、高压柴发配电系统在内的数据中心高压配电系统，使高压市电配电系统、高压柴发配电系统之间产生电气连锁，在满足连锁条件时，实现高压市电配电系统与高压柴发配电系统之间的相互投切，避免市电与柴发并网。

2.根据权利要求1所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一、搭建高压市电配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤二、搭建高压柴发配电系统，并对其运行方式进行设定；

步骤三、建立电气连锁，实现高压市电配电系统和高压柴发配电系统之间的切换功能，切换功能包括柴发机组自动启机带载和手动退出卸载两个方面。

3.根据权利要求2所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：步骤一中，高压市电配电系统由A、B两路组成，分别为高压市电A路和高压市电B路，高压市电A路包括依次连接在母线上的市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路计量柜、市电A路柴发机组进线柜、市电A路出线柜、市电A路联络柜；高压市电B路包括依次连接在母线上的市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路计量柜、市电B路柴发机组进线柜、市电B路出线柜、市电B路联络隔离柜，市电A路联络柜和市电B路联络隔离柜之间连接；市电A路柴发机组进线柜、市电B路柴发机组进线柜分别与高压柴发配电系统连锁；

高压市电配电系统运行方式为：

1）高压市电A路和高压市电B路来自不同的变电站，且分独立路径进入数据中心，两个变电站分别引出A、B两路母线，也就是A路母线和B路母线；高压市电A路和高压市电B路分别对应A路母线、B路母线，A、B两路母线采用单母线分段运行，A、B两路母线间设联络开关，联络开关位于市电A路联络柜中，联络开关与市电A路进线柜、市电B路进线柜的进线开关均设置电气闭锁，电气闭锁设置优先市电原则，只有两路市电没电时，才可投入高压柴发配电系统进行供电；联络开关可自投或手投，当A、B两路母线的其中一路高压进线电源失电时，联络开关投入，另一路带全部负载；

2）当不使用联络开关，单独使用A路母线或B路母线时，A路母线或B路母线具备全部带载功能，A路母线的变压器和B路母线的变压器均满足全部带载功能，正常运行时，A路母线和B路母线均带载50%，A路母线的变压器和B路母线的变压器均带载50%。

4.根据权利要求3所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：A、B两路母线均为10.5KV母线。

5.根据权利要求3所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：步骤二中，高压柴发配电系统包括相连接的高压柴发配电系统、高压柴发并机系统，其中：

高压柴发配电系统由高压柴发A、B两路组成，分别为高压柴发A路和高压柴发B路，高压柴发A路包括依次连接在母线上的柴发A路进线柜、柴发A路PT柜、柴发A路联络柜、柴发A路出线柜、负载测试柜；高压柴发B路包括依次连接在母线上的柴发B路进线柜、柴发B路PT柜、柴发B路联络隔离柜、柴发B路出线柜；柴发A路出线柜与市电A路柴发机组进线柜通过进线开关连接，柴发B路出线柜与市电B路柴发机组进线柜通过进线开关连接；柴发A路联络柜和柴发B路联络隔离柜之间连接；

柴发A路进线柜、柴发B路进线柜的上口设备为负荷开关柜，负荷开关柜把柴发机组输出线路一分为二，两组柴发机组输出线路分别供柴发A路进线柜、柴发B路进线柜进线；负荷开关柜上口接柴发机组出线，负荷开关柜内配置高压隔离开关；

高压柴发并机系统包括并机控制器和并机控制柜，并机控制器与并机控制柜内的PLC信号连接；并机控制器与柴发A路进线柜的断路器、柴发B路进线柜的断路器、柴发A路PT柜、柴发B路PT柜均连接；并机控制柜与柴发A路进线柜的断路器、柴发A路出线柜、市电A路PT柜、市电A路进线柜、市电A路柴发机组进线柜的断路器连接；并机控制柜还与柴发B路进线柜的断路器、柴发B路出线柜、市电B路PT柜、市电B路进线柜、市电B路柴发机组进线柜的断路器连接；

柴发机组的并机控制器采集本机组中柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的U、V、W、N相电压参数，可用一台主用柴发机组并机控制器采集柴发A路PT柜和柴发B路PT柜的L1、L2、L3、N相电压参数。

6.根据权利要求5所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：

高压柴发配电系统运行方式为：

1）高压柴发A、B两路单母线分段运行，高压柴发A、B两路分别出线与高压市电A、B两路对接，高压柴发A、B两路两段母线间也设有联络开关，联络开关位于柴发A路联络柜中，联络开关满足手动和自动投入两种方式，当一路高压柴发电源故障时，联络开关投入，任何一路满足全部带载功能；

2）正常运行时，高压柴发A、B两路分别接入高压市电A、B两路两侧，高压柴发A、B两路分别带载50%；

3）正常运行时，高压柴发A、B两路的柴发A路进线柜和柴发B路进线柜的进线断路器均与联络开关处于热备状态，A、B两路任一路电源故障跳闸，联络开关均可自动合闸。

7.根据权利要求6所述的实现数据中心市电与柴发之间相互切换的方法，其特征在于：

高压市电配电系统的连锁功能要求：

1） 市电A路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置；

2） 市电B路进线柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置；

3）市电A路联络柜合闸与柴发机组进线柜连锁条件：市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置；

4） 市电A路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置；

5） 市电B路柴发机组进线柜合闸条件：市电A路进线柜与市电B路进线柜与市电A路联络柜同时在断开位置；

6） 市电A路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电A路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置；

7） 市电B路进线柜合闸与计量柜、联络柜、柴发机组进线柜连锁条件：市电B路计量柜在摇进位，市电A路联络柜在断开位置，市电A路柴发机组进线柜与市电B路柴发机组进线柜同时在断开位置。

Images