CN113629716B - 一种配电电源与负载的协调装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电电源与负载的协调装置及方法，包括：油机系统、中压ATS控制器、开关；所述油机系统包括油机并机控制器、负载协调装置；所述开关包括电源开关、负载开关；所述中压ATS控制器分别与电源开关、负载开关、油机并机控制器和负载协调装置连接；所述油机并机控制器与负载协调装置连接。相对于现有技术，本发明将现有技术中的中压ATS控制器启动油机、投入油机的装置进行了改进，在保证油机使用安全的情况下，节约油机组的配置容量，降低整套配电系统的成本。

Description

一种配电电源与负载的协调装置及方法

技术领域

本发明涉及中压自动转换开关的技术领域，尤其是涉及一种配电电源与负载的协调装置及方法。

背景技术

在配电系统中，尤其数据中心等对配电要求较高的行业，除了配置双路或多路市电供电外，常常配置柴油发电机系统，即油机，发生多路市电故障时启动油机，保证负载的供电连续性。

ATS是自动转换开关电器，是将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器，常常用于机场、数据中心、电子厂房、医院、高层建筑等领域。中压ATS，常用于10kV的配电电源，用于多路10kV电源输入输出的场景。中压ATS控制器作为中压ATS的主控制装置，负责切换电源开关，切换负载开关，启动油机，保证供电连续性，是中压ATS的大脑。

当配电系统节约油机容量时，如果发生所有的市电都异常的情况，所有的中压ATS控制器都会启动油机，油机会带所有负载，此时某些油机系统为了保护油机，会进行过载保护，从而使配电系统断电，造成重大经济损失。

现有技术中，中压ATS控制器无法了解整个配电系统的其他市电状态、油机负荷状态等信息，因此需要设计一套独立的负载协调装置及方法，来应对油机容量不足的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电电源与负载的协调装置及方法，以解决现有技术中没有办法解决配电系统节约油机容量问题。

本发明提供了一种配电电源与负载的协调装置，包括：油机系统、中压ATS控制器、开关；

所述油机系统包括油机并机控制器、负载协调装置；

所述开关包括电源开关、负载开关；

所述中压ATS控制器分别与电源开关、负载开关、油机并机控制器和负载协调装置连接；

所述油机并机控制器与负载协调装置连接。

优选的，所述一种配电电源与负载的协调装置的使用方法步骤包括：

步骤1：负载协调装置初始化后，读取预置的单个油机容量和总负载额定容量；

步骤2：判定负载协调装置与油机并机控制器通讯状态；

步骤3：计算当前总油机可用容量，并存入寄存器，延时一段时间，继续进行步骤2；

步骤4：等待中压ATS控制器的通讯信号，判定中压ATS控制器的申请投入油机供电信号状态，计算当前剩余油机容量；

步骤5：判定当前剩余油机容量状态；

进一步的，所述判定负载协调装置与油机并机控制器通讯状态的步骤包括：

判定所述负载协调装置是否与油机并机控制器通讯正常；

若正常，则负载协调装置实时更新并机数量以及当前油机可用容量；

若否，则负载协调装置发出告警信号。

进一步的，所述中压ATS控制器的申请投入油机供电信号状态的步骤包括：

判定所述负载协调装置是否允许向中压ATS控制器发送启动油机供电信号：

若允许，则将负载投入油机电源中；

若否，则中压ATS控制器不能合电源与负载开关，同时负载协调装置发出告警信号。

本发明实施例带来了以下有益成果：本发明公开了一种配电电源与负载的协调装置及方法，包括：油机系统、中压ATS控制器、开关；所述油机系统包括油机并机控制器、负载协调装置；所述开关包括电源开关、负载开关；所述中压ATS控制器的分别与电源开关、负载开关、油机并机控制器和负载协调装置连接；所述油机并机控制器与负载协调装置连接。相对于现有技术，本发明将现有技术中的中压ATS控制器启动油机、投入油机的装置进行了改进，在保证油机使用安全的情况下，节约油机组的配置容量，降低整套配电系统的成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有技术中10kV配电系统的控制装置的连接图；

图2为本发明10kV配电电源与负载的协调装置的控制装置连接图；

图3为本发明10kV配电电源与负载的协调装置的处理逻辑框图；

图4为本发明10kV配电电源与负载的协调装置与所在配电系统中的间隔内的中压ATS控制器之间的控制与逻辑框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面就结合图1-4来具体说明本发明实例。

如图1所示，现在技术中当前常见配电系统的一次控制设备包含一套10kV油机系统、配电间隔；

所述10kV油机系统包括油机、中压ATS控制器；

所述配电间隔包括两个市电开关、AB两段母线，以下称为2N间隔；

所述AB两段母线分别带有多个负载开关；

所述的中压ATS控制器一端与10kV油机相连，另一端与市电开关、负载开关相连；

图中选用的是3个2N间隔，以及图中小长方框代表开关。

当2N间隔1中的市电U1异常时，中压ATS控制器1跳开市电开关，并跳开A段负载开关，由市电2带整个间隔；当2N间隔1中市电U1和市电U2都异常时，中压ATS控制器1跳开两个市电开关，跳开AB两段负载开关，向油机系统发送油机启动信号，等待油机启动，再依次合上油机开关和AB两段负载开关，实现市电异常时用油机为2N间隔1供电的目标。

同理，当多个2N间隔的2组市电都异常时，整个系统都用10kV油机系统供电。而实际上，如果用户节约了油机容量，油机额定容量只能为2个2N间隔供电时，此时所有市电都断电，最好的系统运行方式是油机系统为2个2N间隔供电。

如图2所示，本发明实例10kV配电系统的二次控制设备包括油机并机控制器、负载协调装置、3个中压ATS控制器、电源开关、负载开关；

所述中压ATS控制器分别与电源开关、负载开关、油机并机控制器和负载协调装置连接；

所述油机并机控制器与负载协调装置连接。

在本发明的负载协调控制方法中，用户需要预先配置单个油机的容量Px(注：柴油发电机组由多个单个油机并机组成，总可用的油机容量为“单个油机的容量Px*当前并机数量N”)，每一个中压ATS控制器控制范围内的2N间隔的总负载额定容量Pn(注：例如，当整个配电系统中包含3个中压ATS控制器控制的负载，需要配置3个总负载额定容量Pn，分别为Pn1，Pn2，Pn3)；

如图3-4所示，本发明实例的具体操作步骤如下：

步骤1：负载协调装置初始化后，读取预置的单个油机容量Px和各个2N间隔的总负载额定容量Pn；

步骤2：判定负载协调装置与油机并机控制器通讯状态；

若正常，则负载协调装置实时更新并机数量N；

若否，则负载协调装置将告警，提醒人为介入，保证油机系统的信息实时可靠的。

步骤3：计算当前总油机可用容量Py＝并机数量N*单个油机容量Px，延时一段时间，继续进行步骤2；

步骤4：等待中压ATS控制器的通讯信号，判定是否收到中压ATS控制器的申请投入油机供电信号；

若收到，则读取寄存器存储的当前总油机可用容量Py，以及根据已使用油机容量Pz，计算出当前剩余油机容量Ps＝当前总油机可用容量Py–已使用油机容量Pz(在配电系统初次上电时，都是市电供电，没有已使用的油机容量，因此初始化后的已使用油机容量Pz为零)；

若否，则负载协调装置直接向该ATS控制器发送允许退出油机供电信号，并更新已使用油机容量Pz(更新后的已使用油机容量Pz＝原已使用油机容量Pz-总负载额定容量Pn)，继续进行步骤4。

步骤5：判定当前剩余油机容量Ps状态；

判定当前剩余油机容量Ps状态的具体步骤包括：

判定当前剩余油机容量Ps是否大于当前申请投入油机的中压ATS控制器的2N间隔内的总负载额定容量Pn；

若满足要求，则负载协调装置向中压ATS控制器发送允许投入油机供电信号，并更新已使用油机容量Pz(更新后的已使用油机容量Pz＝原已使用油机容量Pz+总负载额定容量Pn)，继续进行步骤4；

若否，则负载协调装置向中压ATS控制器发送禁止投入油机供电的信号，负载协调装置发出告警信号，提醒人为介入，此时的告警信息不会打断负载协调装置的控制逻辑，继续进行步骤4。

负载协调装置能够时刻监控柴油机状态，了解实际并机的油机的总可用容量，同时控制中压ATS控制器的投入油机电源的负载容量状态，防止油机过载带来风险；

由于每个2N间隔的负载额定功耗可配置，单个油机的容量可配置，即使现场应用中增加负载，增加单个油机的数量，也不会影响当前负载协调装置的控制。

Claims (2)

1.一种配电电源与负载的协调方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将负载协调装置初始化，读取预置的单个油机容量和各个2N间隔的负载额定容量；

步骤2：判定负载协调装置与油机并机控制器通讯状态；若正常，则负载协调装置实时更新当前油机并机数量；若否，则负载协调装置发出告警信号；

步骤3：基于获取的当前油机并机数量和单个油机容量，计算总油机可用容量，延时一段时间，继续进行步骤2；

步骤4：判定负载协调装置接收到的中压ATS控制器的通讯信号状态；

若收到申请投入油机供电信号，则计算当前剩余油机容量；若收到申请退出油机供电信号，则更新已使用油机容量，并继续进行步骤4；

步骤5：基于获取的当前剩余油机容量和各个2N间隔的负载额定容量，判定两者关系；

若当前剩余油机容量大于各个2N间隔的负载额定容量，则负载协调装置向中压ATS控制器发送允许投入油机供电信号，并更新已使用油机容量；

若当前剩余油机容量小于各个2N间隔的负载额定容量，则负载协调装置向中压ATS控制器发送禁止投入油机供电信号，并发出告警信号。

2.一种实施权利要求1的方法的配电电源与负载的协调装置，其特征在于，包括油机系统、中压ATS控制器组、开关组；

所述油机系统包括油机并机控制器、负载协调装置，所述油机并机控制器与负载协调装置连接；

所述中压ATS控制器组分别与开关组、油机并机控制器和负载协调装置连接；

所述中压ATS控制器组包括第一中压ATS控制器、第二中压ATS控制器、第三中压ATS控制器；

所述开关组包括3组电源与负载开关，分别与第一中压ATS控制器、第二中压ATS控制器、第三中压ATS控制器连接。