CN116388391A - 一种数据中心备用电源的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心备用电源的控制系统，在原控制系统基础上增加新控制系统，新控制系统由集中式控制柜构成，对两台柴油发电机组进行并机控制和管理，集中式控制柜包括设置在柜体内的机旁控制柜、冗余自启动控制箱和集中采集柜，机旁控制柜通过硬接点连接冗余自启动控制箱；冗余自启动控制箱通过网络与集中采集柜通讯；集中采集柜通过硬接点分别与1号机日用油箱、2号机日用油箱和主油箱相连；集中采集柜通过硬接点连接四路负载开关；冗余自启动控制箱通过硬接点连接原控制系统。本发明的数据中心备用电源的控制系统，可以实现柴油发电机组的控制功能及并机功能，且新控制系统和原控制系统之间信号不存在干扰。

Description

一种数据中心备用电源的控制系统

技术领域

本发明涉及一种数据中心备用电源的控制系统。

背景技术

目前，有一些数据中心信息总中心动力区一般配置两台备用功率为1680KW的应急柴油发电机组，当出现外市电停电等极端情况时，提供应急后备电源。柴油发电机系统已连续运行约15年，原控制柜的控制系统存在信号干扰等问题，容易出现过控制屏黑屏、信号干扰等问题，以及出现过多次控制屏面板数据无法读取、柴油发电机重复冷却停机、手动自动开关信号线接触不良、送ATS自切开关误动作。由于该原控制柜的软硬件均已停产，且无可靠的备件供应，一旦出现故障，将影响柴油发电机组的应急供电。而且柴油发电机使用年限长，供油部件存在老化问题，机组中的高压油泵柱塞老化磨损导致供油不精准，造成油车问题，并导致柴油发电机输出电源的电压、频率、调速板转速等参数不稳定；柴油发电机油管路因高压紧固件老化，多次出现渗油情况。

因控制系统存在信号干扰以及柴油发电机高压油泵部件存在老化的情况，对系统的安全稳定运行带来了潜在隐患和风险，为保障系统的安全，除了对高压油泵、高压紧固件进行更新优化外，还需要对室内柴油发电机组的原控制系统进行更新优化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种数据中心备用电源的控制系统，可以实现柴油发电机组的控制功能及并机功能，且新控制系统和原控制系统之间信号不存在干扰。

实现上述目的的技术方案是：一种数据中心备用电源的控制系统，在原控制系统基础上增加新控制系统，所述新控制系统由集中式控制柜构成，对两台柴油发电机组进行并机控制和管理，所述集中式控制柜包括设置在柜体内的机旁控制柜、冗余自启动控制箱和集中采集柜，其中：

所述机旁控制柜通过硬接点连接所述冗余自启动控制箱；

所述冗余自启动控制箱通过网络与所述集中采集柜通讯；

所述集中采集柜通过硬接点分别与1号机日用油箱、2号机日用油箱和主油箱的油箱控制盒相连；

所述集中采集柜通过硬接点外接后台集中监控系统；

所述集中采集柜通过硬接点连接四路负载开关；

所述冗余自启动控制箱通过硬接点连接所述原控制系统，且所述冗余自启动控制箱和原控制系统之间加装有互锁开关；

所述机旁控制柜内设置有1号机旁控制模块和2号机旁控制模块，在两台柴油发电机旁分别设置有控制屏，所述两台柴油发电机的控制屏一一对应地与所述1号机旁控制模块和2号机旁控制模块相连，每台控制屏用于直接控制相应的柴油发电机组的启停，且控制屏具有实现两台柴油发电机组手动并机的功能；

所述冗余自启动控制箱内设置有1号主用PLC、1号备用PLC、2号主用PLC和2号备用PLC；所述1号主用PLC和1号备用PLC用于通过1号机旁控制模块控制其中一台柴油发电机组的冗余自启动，所述2号主用PLC和2号备用PLC用于通过2号机旁控制模块控制另外一台柴油发电机组的冗余自启动；当主用PLC故障时备用PLC无缝切换；

所述集中采集柜用于采集并显示两台柴油发电机组的参数和两台柴油发电机组的控制元件的参数；且所述集中采集柜将采集的参数传输给所述后台集中监控系统进行集中监控。

上述的一种数据中心备用电源的控制系统，其中，所述集中采集柜内设置有显示器和母联自动转换开关，所述显示器用于显示主控制系统和两台柴油发电机组的状态；所述母联自动转换开关与所述四路负载开关相连。

上述的一种数据中心备用电源的控制系统，其中，每台柴油发电机组的控制元件均包括油压传感器、水温传感器、转速传感器、日用油箱液位变送器和埋地油罐液位变送器，所述油压传感器用于采集机油油压，安装在柴油发电机组的机油油路；所述水温传感器用于采集冷却水温，安装在柴油发电机组的发电机水路；所述转速传感器用于采集发动机转速，安装在柴油发电机组的转速安装孔；所述日用油箱液位变送器用于采集日用油箱液位，安装在相应的日用油箱的液位磁翻板；所述埋地油罐液位变送器用于采集埋地油罐液位，安装在柴油发电机组的埋地油罐人孔井。

上述的一种数据中心备用电源的控制系统，其中，操作者通过所述控制屏对相应的柴油发电机组的运行参数进行监测和控制，通过所述控制屏操作各台柴油发电机组和相应回路内的断路器。

上述的一种数据中心备用电源的控制系统，其中，所述集中式控制柜通过两路电源供电，且所述集中式控制柜内含UPS及蓄电池。

上述的一种数据中心备用电源的控制系统，其中，正常情况下市电通过转换开关向负载供电，两台柴油发电机组的开关柜内的机组断路器在正常情况下是断开的，两台柴油发电机组处于自动备用状态；

如果市电供电失败，转换开关发出市电失败信号到新控制系统的1号主用PLC或1号备用PLC以及2号主用PLC或2号备用PLC，各PLC通过延迟时间后通过1号机旁控制模块和2号机旁控制模块发出启动信号给相应的柴油发电机组，同时启动两台柴油发电机组并且断开负载测试开关，第一台柴油发电机组暖机后自动闭合其断路器并向母排供电；

待第二台柴油发电机组并机成功且向母排供电，各PLC经延时时间确认输出电源稳定后，自动闭合最高级的馈入开关把电源送到最高级的自动转换开关上，当加载间歇时间结束后，各PLC将根据在线容量和馈入开关的正常容量计算，如果在线容量足够的话，PLC根据负载管理系统依次闭合输入开关并把电源送到相应的母联自动转换开关上为负载供电。

本发明的数据中心备用电源的控制系统，可以实现柴油发电机组的控制功能及并机功能，且新控制系统和原控制系统之间信号不存在干扰。

附图说明

图1为本发明的数据中心备用电源的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种数据中心备用电源的控制系统，在原控制系统1基础上增加新控制系统2，新控制系统2由集中式控制柜构成，对两台柴油发电机组进行并机控制和管理，集中式控制柜包括设置在柜体内的机旁控制柜21、冗余自启动控制箱22和集中采集柜23。

机旁控制柜21通过硬接点连接冗余自启动控制箱22；冗余自启动控制箱22通过网络与集中采集柜23通讯；集中采集柜23通过硬接点分别与1号机日用油箱3、2号机日用油箱4和主油箱5的油箱控制盒相连；集中采集柜23通过硬接点外接后台集中监控系统6；集中采集柜23通过硬接点连接四路负载开关7；冗余自启动控制箱22通过硬接点连接原控制系统1，且冗余自启动控制箱22和原控制系统1之间加装有互锁开关，新控制系统2和原控制系统1之间信号不存在干扰，当新控制系统2控制两台柴油发电机组时，原控制系统1不会受到干扰；当新控制系统2出现故障时，使用原控制系统1进行切换控制两台柴油发电机组。

机旁控制柜21内设置有1号机旁控制模块211和2号机旁控制模块212，两台柴油发电机旁分别设置有控制屏8，两台柴油发电机的控制屏8一一对应地与1号机旁控制模块211和2号机旁控制模块相连212，每台控制屏8用于直接控制相应的柴油发电机组的启停，且控制屏8具有实现两台柴油发电机组手动并机的功能；操作者可通过控制屏8对相应的柴油发电机组的运行参数进行监测和控制，通过控制屏8操作各台柴油发电机组和相应回路内的断路器。控制屏需具备如下功能：数字显示屏及菜单式操作(触摸屏)、标准通讯协议、可下载升级软件、控制功能、诊断功能、扩展输入输出功能。

冗余自启动控制箱22内设置有1号主用PLC 221、1号备用PLC 222、2号主用PLC223和2号备用PLC 224；1号主用PLC 221和1号备用PLC 222用于通过1号机旁控制模块211控制其中一台柴油发电机组的冗余自启动，2号主用PLC 223和2号备用PLC 224用于通过2号机旁控制模块212控制另外一台柴油发电机组的冗余自启动；当主用PLC故障时备用PLC无缝切换，以备应急使用。

集中采集柜23用于采集并显示两台柴油发电机组的参数和两台柴油发电机组的控制元件的参数；且集中采集柜23将采集的参数传输给后台集中监控系统6进行集中监控。

集中采集柜23内设置有显示器231和母联自动转换开关232，显示器231用于显示主控制系统和两台柴油发电机组的状态；母联自动转换开关232与四路负载开关7相连。

显示器231显示的内容包括：(1)主电路系统单线图；(2)发电机系统状态、机组参数；(3)负载控制显示(加、减载)；(4)自动增减在线运转机组，负载需求显示(根据负载情况判断在线发电机组的数量)；(5)实时运行趋势图；(6)密码保护的各种人工手动操作；(7)信息/时钟校时与设定；(8)报警汇总。

每台柴油发电机组的控制元件均包括油压传感器、水温传感器、转速传感器、日用油箱液位变送器和埋地油罐液位变送器。油压传感器用于采集机油油压，安装在柴油发电机组的机油油路；水温传感器用于采集冷却水温，安装在柴油发电机组的发电机水路；转速传感器用于采集发动机转速，安装在柴油发电机组的转速安装孔；日用油箱液位变送器用于采集日用油箱液位，安装在相应的日用油箱的液位磁翻板；埋地油罐液位变送器用于采集埋地油罐液位，安装在柴油发电机组的埋地油罐人孔井。油压传感器、水温传感器、转速传感器、日用油箱液位变送器和埋地油罐液位变送器的型号选择应该完全兼容新控制系统，并与原控制系统及配套部件无影响。

集中式控制柜通过两路电源供电，且集中式控制柜内含UPS及蓄电池。

本发明的数据中心备用电源的控制系统的新控制系统的控制逻辑为：

正常情况下市电通过转换开关向负载供电，两台柴油发电机组的开关柜内的机组断路器在正常情况下是断开的，两台柴油发电机组处于自动备用状态；

如果市电供电失败，转换开关发出市电失败信号到新控制系统的1号主用PLC或1号备用PLC以及2号主用PLC或2号备用PLC，各PLC通过延迟时间后通过1号机旁控制模块和2号机旁控制模块发出启动信号给相应的柴油发电机组，同时启动两台柴油发电机组并且断开负载测试开关，第一台柴油发电机组暖机后自动闭合其断路器并向母排供电；

待第二台柴油发电机组并机成功且向母排供电，各PLC经延时时间确认输出电源稳定后，自动闭合最高级的馈入开关把电源送到最高级的自动转换开关上，当加载间歇时间结束后，各PLC将根据在线容量和馈入开关的正常容量计算(即在线容量加上馈入开关的正常容量的之和)，如果在线容量足够的话，PLC根据负载管理系统依次闭合输入开关并把电源送到相应的母联自动转换开关上为负载供电。

如系统负载大于机组并机设置值，机组自动启动并机后均衡带载；如果系统负载超过机组并机的最大容量时，各PLC自动卸载最低级的开关，新控制系统持续监控负载情况决定是否进行加载或卸载操作。

本发明的数据中心备用电源的控制系统，新控制系统将机旁控制柜21、冗余自启动控制箱22和集中采集柜23集成在新建的集中式控制柜内，实现两台柴油发电机组的控制功能及并机功能，并作为主控制系统，具有能够控制六路开关柜的控制功能，六路开关柜分别为两路柴油发电机组输出和四路负载开关(ATS)。将原控制系统的控制柜作为备控制系统，当新控制系统出现故障时，使用原控制系统进行切换。同时，在室内两台柴油发电机组旁各新增一台控制屏，用于直接控制单台柴油发电机组的启停，并可在控制屏上实现两台发电机的手动并机。新控制系统使运行了15年以上数据中心备用电源系统重新焕发了活力，提高了数据中心备用电源系统运行可靠性，方便了人员运维和日常操作。目前，运行10年以上数据中心备用电源系统逐年增加，本发明的控制系统的改造技术方案有一定的推广价值。

当新控制系统处于自动模式时，一旦市电停电，在新控制系统收到启动信号15秒内(可调)，两台柴油发电机组同时启动，冗余自启动控制箱22内的各PLC通过机旁控制柜21内相应的的机旁控制模块自动对柴油发电机组进行调速、调压，首先达到额定电压和频率的柴油发电机组将通过发电机输出断路器连接到应急母线，其余发电机组自动同步后依次合闸，所有柴油发电机组完成并机。

数据中心备用电源系统稳定后自动控制发电机并闭合输出断路器向负载输出电力。当正常市电电源恢复后，新控制系统经过可调整的时间延迟，并自动将所有负荷输出断路器分闸，发电机馈电断路器将断开，柴油发电机将在无负载状态下冷却运行10分钟，且控制屏将自动复位，并为下一次运行作好准备。

新控制系统的集中式控制柜可以实现整个发电机系统功能的手动或自动切换，并全面显示柴油发电机组的状态；发电机本体可以在相应的控制屏上手动启动、停止发电机及手动并联。

新控制系统的控制功能主要包括：

(1)具有发电机系统的同步、并机、保护、自启动、通讯等功能；

(2)发电机参数采集功能：a)功率；b)频率；c)功率因数；d)运行时间；e)发电机电压(同屏显示三相电压)；f)发电机电流(同屏显示三相电流)；g)发电机有功功率；h)发电机无功功率；i)电池电压；

(3)发动机参数采集：a)直流电压，用以监视电池电压；b)直流电流，用以监视市电浮充充电电流；c)不可复归的计数器以记录起动次数；d)不可复归的计数器以记录起动失败次数；e)不可复归的计数器以记录累计运行时间；f)发动机水温；g)发动机机油压力；h)发动机机油温度；i)发动机转速；

(4)支持按钮：a)发动机起动按钮；b)发动机停止按钮；c)系统复位按钮；

(5)支持报警指示灯(红色)并在控制屏菜单上液晶或数字显示故障状态：a)断路器事故跳闸(含发电机过电流，供电母线短路、断相、电压过高、失压等故障)；b)机油温度高；c)机油压力过低；d)水温过高；e)开关不在自动位置；f)水温高；g)发动机超速；h)起动失败；i)电池系统故障等；j)发动机失速；k)紧急停机；l)燃油低位、发动机低温、电池低压、电池高压；

(6)支持运行指示灯或控制屏菜单上液晶或数字显示运行状态：a)断路器的闭合；b)发动机自动控制运行；c)空气断路器断开；d)发动机手动控制运行；e)发电机带负载运行；f)主电源供电正常；g)空气断路器跳闸回路正常；

(7)支持其它控制设备：a)自动/手动控制转换开关；b)指示灯试验按钮；c)音响警报信号和信号解除开关；d)手动控制隔离开关；e)电压预调装置(可在±5％的范围内进行调整)；f)频率预调装置(可在±5％的范围内进行调整)；g)机组启动延时(可在0～300秒的范围内进行调整)；h)机组停机延时(可在0～300秒的范围内进行调整)；i)发动机启动控制；j)按系统要求遥测、遥控信号指示等所必须的继电器和干触点等；k)计时器：冷却停机、启动失败、多次启动；l)传感器：发动机转速开关、电池电压、发动机温度、机油压力；m)开关按钮：运行、停机、自动、负载试验，紧急停机，报警声响停止，故障复位。

综上所述，本发明的数据中心备用电源的控制系统，可以实现柴油发电机组的控制功能及并机功能，且新控制系统和原控制系统之间信号不存在干扰。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种数据中心备用电源的控制系统，在原控制系统基础上增加新控制系统，其特征在于，所述新控制系统由集中式控制柜构成，对两台柴油发电机组进行并机控制和管理，所述集中式控制柜包括设置在柜体内的机旁控制柜、冗余自启动控制箱和集中采集柜，其中：

所述机旁控制柜通过硬接点连接所述冗余自启动控制箱；

所述冗余自启动控制箱通过网络与所述集中采集柜通讯；

所述集中采集柜通过硬接点分别与1号机日用油箱、2号机日用油箱和主油箱的油箱控制盒相连；

所述集中采集柜通过硬接点外接后台集中监控系统；

所述集中采集柜通过硬接点连接四路负载开关；

所述冗余自启动控制箱通过硬接点连接所述原控制系统，且所述冗余自启动控制箱和原控制系统之间加装有互锁开关；

所述机旁控制柜内设置有1号机旁控制模块和2号机旁控制模块，在两台柴油发电机旁分别设置有控制屏，所述两台柴油发电机的控制屏一一对应地与所述1号机旁控制模块和2号机旁控制模块相连，每台控制屏用于直接控制相应的柴油发电机组的启停，且控制屏具有实现两台柴油发电机组手动并机的功能；

所述冗余自启动控制箱内设置有1号主用PLC、1号备用PLC、2号主用PLC和2号备用PLC；所述1号主用PLC和1号备用PLC用于通过1号机旁控制模块控制其中一台柴油发电机组的冗余自启动，所述2号主用PLC和2号备用PLC用于通过2号机旁控制模块控制另外一台柴油发电机组的冗余自启动；当主用PLC故障时备用PLC无缝切换；

所述集中采集柜用于采集并显示两台柴油发电机组的参数和两台柴油发电机组的控制元件的参数；且所述集中采集柜将采集的参数传输给所述后台集中监控系统进行集中监控。

2.根据权利要求1所述的一种数据中心备用电源的控制系统，其特征在于，所述集中采集柜内设置有显示器和母联自动转换开关，所述显示器用于显示主控制系统和两台柴油发电机组的状态；所述母联自动转换开关与所述四路负载开关相连。

3.根据权利要求1所述的一种数据中心备用电源的控制系统，其特征在于，每台柴油发电机组的控制元件均包括油压传感器、水温传感器、转速传感器、日用油箱液位变送器和埋地油罐液位变送器，所述油压传感器用于采集机油油压，安装在柴油发电机组的机油油路；所述水温传感器用于采集冷却水温，安装在柴油发电机组的发电机水路；所述转速传感器用于采集发动机转速，安装在柴油发电机组的转速安装孔；所述日用油箱液位变送器用于采集日用油箱液位，安装在相应的日用油箱的液位磁翻板；所述埋地油罐液位变送器用于采集埋地油罐液位，安装在柴油发电机组的埋地油罐人孔井。

4.根据权利要求1所述的一种数据中心备用电源的控制系统，其特征在于，操作者通过所述控制屏对相应的柴油发电机组的运行参数进行监测和控制，通过所述控制屏操作各台柴油发电机组和相应回路内的断路器。

5.根据权利要求1所述的一种数据中心备用电源的控制系统，其特征在于，所述集中式控制柜通过两路电源供电，且所述集中式控制柜内含UPS及蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种数据中心备用电源的控制系统，其特征在于，正常情况下市电通过转换开关向负载供电，两台柴油发电机组的开关柜内的机组断路器在正常情况下是断开的，两台柴油发电机组处于自动备用状态；

如果市电供电失败，转换开关发出市电失败信号到新控制系统的1号主用PLC或1号备用PLC以及2号主用PLC或2号备用PLC，各PLC通过延迟时间后通过1号机旁控制模块和2号机旁控制模块发出启动信号给相应的柴油发电机组，同时启动两台柴油发电机组并且断开负载测试开关，第一台柴油发电机组暖机后自动闭合其断路器并向母排供电；

待第二台柴油发电机组并机成功且向母排供电，各PLC经延时时间确认输出电源稳定后，自动闭合最高级的馈入开关把电源送到最高级的自动转换开关上，当加载间歇时间结束后，各PLC将根据在线容量和馈入开关的正常容量计算，如果在线容量足够的话，PLC根据负载管理系统依次闭合输入开关并把电源送到相应的母联自动转换开关上为负载供电。

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