CN218829112U - 大型数据中心高可靠性供电的配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其包括有柴油发电机单元、高压供电单元和低压供电单元。优点：柴油发电机单元统一管理分配，减少柴油机投资成本、运营成本，改变供电系统结构模式，实现柴油发电机资源共享；在高压供电单元的两个ATS转换开关的配合下，实现了第一市电、第二市电和柴油发电机的自由切换，为高压配电提供了有效的保证，提高双电源切换可靠性，减少了人为操作流程，简化供配电主接线方式，为供电智能化的实现提供条件，解决市电与柴油机电源手动切换操作耗时多、安全性低，实现快速自动投切，缩短负荷投切时间；在第一控制器、第二控制器和第三控制器的配合下，解决了人为操作过程中产生的误操作问题。

Description

大型数据中心高可靠性供电的配电系统

技术领域：

本实用新型涉及配电系统技术领域，具体涉及大型数据中心高可靠性供电的配电系统。

背景技术：

大型数据中心根据负荷功能区域划分，供配电系统划分为若干个供配电单元，每个供配电单元包含柴油发电机部分、高压供电单元和低压供电单元部分。大型数据中心重要的负荷是数据生产交换设备，例如服务器、交换机、存储器等，这些设备应保证任何情况下都不能断电，因此必须作为特别重要的负荷来设计供配电方案，采用两路市电进线或柴油发电机等应急电源保证特殊根件下的连续供电。

现有技术缺点：(1)每个高压供电单元单独配置柴油发电机，柴油发电机不能得到共享、统一管理，造成资源浪费；(2)每段10kV母线均可由10kV市电电源或10kV柴油机电源提供电源，10kV母线及0.4kV母线均设置分段或联络开关，通过分段开关实现两段母线负荷互带。所以每段10kV母线电源来源有3个，电源投切和联锁关系复杂，误操作率高，运行维护人员通常采用手动投切，自动化程度低，停电时间长；(3)10kV柴油发电机带载和减载过程，负荷投切由人工手动分合高压侧断路器实现，由于数据中心负荷种类多、数量多，需要严格、繁琐的人为审核过程，导致浪费大量恢复供电时间，且极易误操作。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种大型数据中心高可靠性供电的配电系统。

本实用新型由如下技术方案实施：大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其包括有柴油发电机单元、高压供电单元和低压供电单元；

各个所述高压供电单元的高压母线的进线端通过ATS转换开关分别与所述柴油发电机单元的并机母线、市电电连接；

每个所述高压供电单元对应有多个低压供电单元，任一所述低压供电单元的两根低压母线的进线端分别与所述高压供电单元的两个高压母线的出线端电连接，所述低压供电单元的低压母线的出线端通过馈线连接有负载。

进一步的，所述ATS转换开关包括油机进线断路器、市电进线断路器、第一控制器，所述高压母线与所述并机母线之间依次连接有所述油机进线断路器、主控开关，所述高压母线与所述市电之间依次连接有市电进线断路器、隔离开关，所述第一控制器分别与所述油机进线断路器、所述市电进线断路器电连接。

进一步的，所述高压母线的出线端依次通过高压侧断路器、变压器、低压侧断路器与所述低压母线的进线端电连接。

进一步的，所述低压母线的出线端通过馈线断路器与负载电连接。

进一步的，每个所述高压供电单元的各个所述高压母线上分别设有第二控制器，所述第二控制器的输入端分别与所述高压母线、所述ATS转换开关电连接，所述第二控制器的输出端与另一个所述高压母线的第二控制器、各个所述高压侧断路器电连接。

进一步的，所述柴油发电机单元包括电控柜、所述并机母线和多个柴油发电机，所述并机母线上并联有多个柴油发电机，所述电控柜分别与所述柴油发电机、高压供电单元的各个所述ATS转换开关电连接。

进一步的，所述低压供电单元的两根所述低压母线之间连接有联络断路器。

进一步的，所述低压供电单元中还包括有第三控制器，所述第三控制器分别与所述联络断路器和两根所述低压母线的进线端的低压侧断路器电连接。

本实用新型的优点：

1、柴油发电机单元统一管理分配，减少柴油机投资成本、运营成本，改变供电系统结构模式，实现柴油发电机资源共享；

2、在高压供电单元的两个ATS转换开关的配合下，实现了第一市电、第二市电和柴油发电机的自由切换，为高压配电提供了有效的保证，提高双电源切换可靠性，减少了人为操作流程，简化供配电主接线方式，为供电智能化的实现提供条件，解决市电与柴油机电源手动切换操作耗时多、安全性低，实现快速自动投切，缩短负荷投切时间；

3、在第一控制器、第二控制器和第三控制器的配合下，实现了第一市电、第二市电和并机母线之间的电切换，同时还能对高压侧断路器实现开合控制，取代了手动控制，解决了人为操作过程中产生的误操作、时间长的问题。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为该实用新型的结构示意图；

图2为该实用新型中柴油发电机单元的结构示意图；

图3为该实用新型中高压供电单元的结构示意图；

图4为该实用新型中低压供电单元的结构示意图；

图中：柴油发电机单元1、并机母线1.1、电控柜1.2、柴油发电机1.4、主控开关1.3、

高压供电单元2、高压母线2.1、高压母线A2.11、高压母线B2.12、ATS转换开关2.2、市电2.3、市电A2.31、市电B2.32、第二控制器2.4、高压侧断路器2.5、变压器2.6、

低压供电单元3、低压母线3.1、低压母线A3.11和低压母线B3.12、低压侧断路器3.2、联络断路器3.3、第三控制器3.4、馈线断路器3.5、负载3.6、

ATS转换开关2.2、油机进线断路器2.21、市电进线断路器2.22、第一控制器2.23、隔离开关2.24。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其包括有柴油发电机单元1、高压供电单元2和低压供电单元3；

各个高压供电单元2的高压母线2.1的进线端通过ATS转换开关2.2分别与柴油发电机单元1的并机母线1.1、市电2.3电连接，高压供电单元2包括高压母线A2.11和高压母线B2.12，市电2.3包括市电A2.31和市电B2.32，其中市电A2.31与高压母线A2.11电连接，市电B2.32与高压母线B2.12电连接，同时高压母线A2.11和高压母线B2.12之间还与柴油发电机单元1电连接，市电A2.31断电时，可以使用市电B2.32供电给负载3.6供电，市电B2.32也断电时，可以使用柴油发电机1.4供电，在高压供电单元2的两个ATS转换开关2.2的配合下，实现了市电A2.31、市电B2.32和柴油发电机1.4的自由切换，为高压配电提供了有效的保证，提高双电源切换可靠性，减少了人为操作流程，简化供配电主接线方式，为供电智能化的实现提供条件，解决市电2.3与柴油机发电机手动切换操作耗时多、安全性低，实现快速自动投切，缩短负荷投切时间。

柴油发电机单元1统一管理分配，减少柴油机投资成本、运营成本，改变供电系统结构模式，实现柴油发电机1.4资源共享，

ATS转换开关2.2包括油机进线断路器2.21、市电进线断路器2.22、第一控制器2.23，ATS转换开关2.2型号为美登思的MDS9MVG，高压母线2.1与并机母线1.1之间依次连接有油机进线断路器2.21、主控开关1.3，高压母线2.1与市电2.3之间依次连接有市电进线断路器2.22、隔离开关2.24，第一控制器2.23分别与油机进线断路器2.21、市电进线断路器2.22电连接，第一控制器2.23的作用是根据市电2.3的情况开合市电进线断路器2.22，同时市电A2.31和市电B2.32均出现问题时，第一控制器2.23向柴油发电机单元1的电控柜1.2发送启动信号，同时向两个市电进线断路器2.22发送分闸指令，第一控制器2.23在第二控制器2.4的配合下，第二控制器2.4向关闭两根高压母线2.1出线端的各个高压侧断路器2.5，柴油发电机单元1的电控柜1.2向ATS转换开关2.2发送并机母线1.1工作正常的信号后，ATS转换开关2.2向油机进线断路器2.21发送合闸信号，高压母线2.1通过并机母线1.1供电。

柴油发电机单元1包括电控柜1.2、并机母线1.1和多个柴油发电机1.4，并机母线1.1上并联有多个柴油发电机1.4，电控柜1.2位开关柜，电控柜1.2分别与柴油发电机1.4、高压供电单元2的各个ATS转换开关2.2电连接，ATS转换开关2.2向电控柜1.2发送柴油机启动信号，电控柜1.2向ATS转换开关2.2反馈柴油机运行正常的信号。

每个高压供电单元2的各个高压母线2.1上分别设有第二控制器2.4，第二控制器2.4型号为美登思的ME，第二控制器2.4的输入端分别与高压母线2.1、ATS转换开关2.2电连接，第二控制器2.4的输出端与另一个高压母线2.1的第二控制器2.4、各个高压侧断路器2.5电连接，一个高压供电单元2中含有两个第二控制器2.4，第二控制器2.4的根据ATS反馈的市电2.3供应情况，关闭对应高压母线2.1上的高压侧断路器2.5，两个第二控制器2.4的输出端之间相互连接，目的是在市电A2.31和市电B2.32都断电后，两个第二控制器2.4可以根据柴油发电机单元1的发电情况，选择性的控制高压侧断路器2.5的开合。

每个高压供电单元2对应有多个低压供电单元3，任一低压供电单元3的两根低压母线3.1的进线端分别与高压供电单元2的两个高压母线2.1的出线端电连接，高压母线2.1的出线端依次通过高压侧断路器2.5、变压器2.6、低压侧断路器3.2与低压母线3.1的进线端电连接。

低压供电单元3的两根低压母线3.1之间连接有联络断路器3.3，两根低压母线3.1包括低压母线A3.11和低压母线B3.12,低压供电单元3中还包括有第三控制器3.4，第三控制器3.4分别与联络断路器3.3和两根低压母线3.1的进线端的低压侧断路器3.2电连接，联络断路器3.3、两侧低压侧断路器3.2和第三控制器3.4型号构成备自投装置，型号为TSA-531，低压供电单元3的低压母线3.1的出线端通过馈线连接有负载3.6，低压母线3.1的出线端通过馈线断路器3.5与负载3.6电连接,当市电A2.31和市电B2.32没有断电时，两根低压母线3.1分别通过各自的高压母线2.1供电；一侧的高压母线2.1出现问题时，通过联络断路器3.3能实现两根低压母线3.1之间的电连接，保证正常的供电，同时通过联络断路器3.3与两侧的低压侧断路器3.2连锁控制，一侧的低压母线3.1断电后，同一侧的低压侧断路器3.2失电断开，向第三控制器3.4发送失电的电信号，同时第三控制器3.4向联络断路器3.3发送闭合信号，联锁断路器闭合后实现了两根低压母线3.1之间的电连接，保证了低压母线3.1的正常配电。

在第一控制器2.23、第二控制器2.4和第三控制器3.4的配合下，实现了市电A2.31、市电B2.32和并机母线1.1之间的电切换，同时还能对高压侧断路器2.5实现开合控制，取代了手动控制，解决了人为操作过程中产生的误操作、时间长的问题。

该实施例具体的操作过程：

一、工作状态

工作状态1，市电A2.31、市电B2.32均正常，双路市电2.3供电；

市电A2.31、市电B2.32的市电进线断路器2.22合闸状态，高压母线A2.11、高压母线B2.12的油机进线断路器2.21分闸状态，各变压器2.6高压侧断路器2.5合闸状态，低压母线3.1的低压侧断路器3.2合闸，相应的联络断路器3.3分闸；

工作状态2，市电A2.31或市电B2.32异常，单路市电2.3供电；

市电A2.31的市电进线断路器2.22分闸、市电B2.32的市电进线断路器2.22合闸状态，高压母线A2.11、高压母线B2.12的油机进线断路器2.21分闸状态，高压母线A2.11出线端的高压侧断路器2.5分闸状态、高压母线B2.12出线端的高压侧断路器2.5合闸状态。

低压母线A3.11进线端的低压侧断路器3.2分闸、联络断路器3.3合闸和低压母线B3.12进线端的低压侧断路器3.2合闸，高压母线B2.12出现断的变压器2.6接带两段低压母线3.1负荷；

工作状态3：市电A2.31、市电B2.32均异常，柴油发电机1.4供电

市电A2.31的市电进线断路器2.22分闸、市电B2.32的市电进线断路器2.22分闸状态，高压母线A2.11、高压母线B2.12的油机进线断路器2.21均合闸状态，高压母线A2.11和高压母线B2.12的高压侧断路器2.5合闸；

两根低压母线3.1的低压侧断路器3.2均合闸、联络断路器3.3分闸；

二、动作流程：

(1)由工作状态1到工作状态2

市电B2.32正常运行，当市电A2.31异常时，市电A2.31的高压母线A2.11上接带的所有变压器2.6失电，高压母线A2.11的ATS的转换开关发分闸命令给市电A2.31的市电进线断路器2.22，发切负荷命令给高压母线A2.11的第二控制器2.4，高压母线A2.11的第二控制器2.4发分闸命令给高压母线A2.11的高压侧断路器2.5；

高压母线A2.11的变压器2.6失电，第三控制器3.4发分闸命令给低压进线断路器，发合闸命令给联络断路器3.3，

(2)由工作状态2到工作状态3；

ATS转换开关2.2向发油机发送启动信号给电控柜1.2，ATS转换开关2.2发分闸命令给市电B2.32的市电进线断路器2.22,发分闸命令给高压母线B2.12的第二控制器2.4，第二控制器2.4发分闸命令给高压母线B2.12的高压侧断路器2.5。

高压母线A2.11和高压母线B2.12的ATS转换开关2.2接收到电控柜1.2反馈的油机启动正常信号后，ATS转换开关2.2发合闸命令给油机进线断路器2.21，高压母线A2.11和高压母线B2.12的第二控制器2.4根据启动油机容量发合闸命令给高压侧断路器2.5；

第一母线管线、第二母线管线的变压器2.6均得电，第三控制器3.4控制低压母线A3.11、低压母线B3.12的低压侧断路器3.2合闸，联络断路器3.3均失压分闸；

(3)由工作状态3到工作状态2

当市电A2.31恢复供电，高压母线A2.11、高压母线B2.12的ATS转换开关2.2发分闸命令给油机进线断路器2.21，

高压母线A2.11的ATS转换开关2.2发合闸命令给市电A2.31的市电进线断路器2.22，高压母线A2.11的第二控制器2.4发合闸命令给高压母线A2.11高压侧断路器2.5；

高压母线A2.11的变压器2.6得电，第三控制器3.4发合闸命令给低压母线A3.11的低压侧断路器3.2、联络断路器3.3，第三控制器3.4发分闸命令给低压母线B3.12的低压侧断路器3.2；

(4)由工作状态2到工作状态1

当市电B2.32也恢复供电，高压母线B2.12的ATS转换开关2.2发合闸命令给市电B2.32的市电进线断路器2.22，高压母线B2.12的第二控制器2.4发合闸命令给高压母线B2.12的高压侧断路器2.5。

高压母线B2.12的变压器2.6得电，第三控制器3.4发分闸命令给联络断路器3.3，发合闸命令给低压母线B3.12的低压侧断路器3.2。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，其包括有柴油发电机单元、高压供电单元和低压供电单元；

各个所述高压供电单元的高压母线的进线端通过ATS转换开关分别与所述柴油发电机单元的并机母线、市电电连接；

每个所述高压供电单元对应有多个低压供电单元，任一所述低压供电单元的两根低压母线的进线端分别与所述高压供电单元的两个高压母线的出线端电连接，所述低压供电单元的低压母线的出线端通过馈线连接有负载。

2.根据权利要求1所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述ATS转换开关包括油机进线断路器、市电进线断路器、第一控制器，所述高压母线与所述并机母线之间依次连接有所述油机进线断路器、主控开关，所述高压母线与所述市电之间依次连接有市电进线断路器、隔离开关，所述第一控制器分别与所述油机进线断路器、所述市电进线断路器电连接。

3.根据权利要求1所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述高压母线的出线端依次通过高压侧断路器、变压器、低压侧断路器与所述低压母线的进线端电连接。

4.根据权利要求3所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述低压母线的出线端通过馈线断路器与负载电连接。

5.根据权利要求4所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，每个所述高压供电单元的各个所述高压母线上分别设有第二控制器，所述第二控制器的输入端分别与所述高压母线、所述ATS转换开关电连接，所述第二控制器的输出端与另一个所述高压母线的第二控制器、各个所述高压侧断路器电连接。

6.根据权利要求1所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述柴油发电机单元包括电控柜、所述并机母线和多个柴油发电机，所述并机母线上并联有多个柴油发电机，所述电控柜分别与所述柴油发电机、高压供电单元的各个所述ATS转换开关电连接。

7.根据权利要求1所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述低压供电单元的两根所述低压母线之间连接有联络断路器。

8.根据权利要求7所述的大型数据中心高可靠性供电的配电系统，其特征在于，所述低压供电单元中还包括有第三控制器，所述第三控制器分别与所述联络断路器和两根所述低压母线的进线端的低压侧断路器电连接。

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