供电系统的制作方法

文档序号:15646391发布日期:2018-10-12 22:38阅读:181来源:国知局

本发明涉及供配电技术领域,尤其涉及一种供电系统。



背景技术:

数据中心包括多个服务器以及通信设备等基础设施,该数据中心用于通过网络在基础设施上传递、加速、展示、计算和存储数据信息。并且,为了保证对数据中心供电的稳定性,通常采用包括两路市电的供电系统对数据中心进行供电,该供电系统也称2n供电系统。

相关技术中,供电系统包括两条并行的主线路,每条主线路包括一条母线,该母线的输入端与一路市电的电源端耦合,该母线的输出端与负载耦合,且两条主线路中的母线通过分段开关耦合,当某一路市电处于不可供电状态(例如:出现故障或检修)时,该分段开关闭合,由另一路市电为与该某一路市电耦合的母线提供电源,并为负载供电。

但是,该供电系统的供电稳定性较低。



技术实现要素:

本申请提供了一种供电系统,可以解决相关技术中供电系统的供电稳定性较低的问题,本申请提供的技术方案如下:

第一方面,本申请提供了一种供电系统,所述供电系统包括:至少两条并行的主线路,每条主线路包括:依次串联的n级母线,且在所述n级母线中,第一级母线的输入端与电源耦合,最后一级母线的输出端与负载耦合,所述n为大于2的整数;对于每条主线路,沿供电方向相互连接的上级母线和下级母线中,所述上级母线的输出端还与其他下级母线的输入端耦合,且在任一时刻,所述下级母线和所述其他下级母线中的一条母线与所述上级母线耦合,所述其他下级母线为其他主线路中,与所述下级母线同级的母线;对于每条主线路,与所述负载耦合的母线还与其他主线路中的负载耦合;其中,相互耦合的每两级母线之间,以及,与每个负载耦合的母线与所述负载之间均设置有可控制通断的开关。

需要说明的是,本申请示例性实施例提供的供电系统,对于每条主线路,上级母线的输出端还与其他下级母线的输入端耦合,以及,与负载耦合的母线还与其他主线路中的负载耦合,该母线与母线之间以及母线与负载之间的连接形成了多级冗余的连接方式,相对于相关技术,该多级冗余的连接方式,使得在主线路或任一级母线处于不可供电状态时,均可实现对负载的稳定供电,有效地提高了为负载供电的稳定性。并且,在该多级冗余的连接方式中,无需在不同主线路中的同级母线之间设置分段开关,该不同主线路中的同级母线之间可以实现物理隔离,对一条主线路中的母线进行检测时,无需考虑安全距离。

在一种可实现方式中,所述供电系统还包括:与所述主线路并行的备用线路,所述备用线路包括:备用母线,所述备用母线的输入端与备用电源耦合,所述备用母线的输出端分别与每条主线路中的一条其他级母线的输入端耦合,所述其他级母线为对应主线路中除所述第一级母线外的母线,所述备用线路用于在所述至少两条并行的主线路均处于不可供电状态时,为所述负载供电。

该备用线路与主线路形成了主备冗余的连接方式,该主备冗余和该多级冗余的连接方式,减小了供电系统出现单点故障的几率,进一步地提高了为负载供电的稳定性。

在另一种可实现方式中,所述供电系统还包括:与所述主线路并行的备用线路,所述备用线路包括:依次串联的多级备用母线,在所述多级备用母线中,第一级备用母线的输入端与备用电源耦合,最后一级备用母线的输出端分别与每条主线路所连接的负载耦合,所述备用线路用于在所述至少两条并行的主线路均处于不可供电状态时,为所述负载供电。

可选地,为了对主线路的供电状态进行检测,所述供电系统还包括:设置在每条主线路中的检测模块,所述检测模块用于检测所述主线路中的电流值,且当所述电流值小于预设电流阈值时,确定所述主线路处于不可供电状态。

可选地,所述供电系统包括:并行的第一主线路和第二主线路,每条主线路包括:依次串联的第一级母线、第二级母线和第三级母线,所述第一级母线的输入端与所述电源耦合,所述第三级母线的输出端与所述负载耦合;所述第一主线路中第一级母线的输出端还与所述第二主电路中第二级母线的输入端耦合,所述第一主线路中第二级母线的输出端还与所述第二主电路中第三级母线的输入端耦合;所述第二主线路中第一级母线的输出端还与所述第一主电路中第二级母线的输入端耦合,所述第二主线路中第二级母线的输出端还与所述第一主电路中第三级母线的输入端耦合;所述第一主线路中的第三级母线的输出端还与所述第二主线路中的负载耦合,所述第二主线路中的第三级母线的输出端还与所述第一主线路中的负载耦合。

为了便于对上级母线与下级母线之间的连接状态,以及对母线与负载之间的连接状态进行控制,所述供电系统还包括:控制器,所述控制器用于根据每条主线路的供电状态,控制对应主线路中开关的开启或闭合,使得在任一时刻,所述下级母线和所述其他下级母线中的一条母线与所述上级母线耦合。

可选地,所述控制器为可编程逻辑控制器。

为了保证电缆铺设的经济性,以及降低相互耦合的母线之间的连接出现故障的几率,对于每条主线路,所述第一级母线与第二级母线之间的距离小于预设距离阈值,所述第二级母线的输入端与所述第一级母线的输出端耦合,以实现高效率与总体拥有成本的平衡。

相应的,为了保证电缆铺设的经济性,以及降低相互耦合的母线与负载之间的连接出现故障的几率,对于与同一负载耦合的多条线路中的所有最后一级母线,任两条最后一级母线之间的距离小于预设距离阈值。

可选地,所述电源包括:110千伏变电所提供的电源,所述多级母线均用于加载10千伏电压。

附图说明

图1是相关技术中的一种供电系统的结构示意图;

图2是本申请示例性实施例提供的一种供电系统的结构示意图;

图3是本申请示例性实施例提供的另一种供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

相关技术中,通常采用包括两路市电的供电系统对数据中心进行供电,该供电系统一般包括两条并行的主线路,该两条主线路分别由两个变电站提供市电,每条主线路包括一条母线,从每条母线上分别引出多条线路,该多条线路分别通过一个变压器向数据中心内机房中的负载供电,且该两条并行的主线路中的母线之间还通过分段开关耦合,当某一路市电出现故障或检修时,该分段开关闭合,由另一路市电为与该某一路市电耦合的母线提供电源,并为数据中心内机房中的负载供电。请参考图1,该供电系统包括并行的主线路a和主线路b,该主线路a和主线路b分别由两个变电站提供市电,主线路a包括母线a1,主线路b包括母线b1,母线a1和母线b1之间通过分段开关k连接,主线路a由一个变电站提供电压为10千伏的市电,该市电通过母线a1传输至四条线路,每条线路通过一个变压器向负载供电;主线路b由另一个变电站提供电压为10千伏的市电,该市电通过母线b1传输至四条线路,每条线路通过一个变压器向负载供电,且每两条连接的线路之间还设置有可控制通断的开关。

并且,请参考图1,每条主线路中的母线还与备用线路c连接,该备用线路c可由柴电(柴油机连接发电机g所产生的电力)供电,该备用线路用于在主线路a的市电和主线路b的市电均出现故障或检修时,为该主线路a和该主线路b供电。

但是,在该供电系统中,由于每条主线路仅包括一级母线,且由母线连接至变压器高压侧的线路和开关均为单线连接,对于每条主线路,当母线或对应线路中任一处出现故障时,就无法为负载供电(即线路出现单点故障)。并且,由于母线a和母线b通过分段开关连接,两者之间不存在物理隔离,当对某一路市电进行检修时,需要考虑检修人员相对于另一路市电的安全距离。同时,由于每条主线路单独运行,当工作人员误操作开关时,无法继续维持对负载的供电,导致对负载供电的稳定性会受到影响,即该供电系统不具备容错性。

针对此,本申请示例性实施例提供了一种供电系统,该供电系统可以包括:至少两条并行的主线路,每条主线路包括:依次串联的n级母线,且在n级母线中,第一级母线的输入端与电源耦合,最后一级母线的输出端与负载耦合,该n为大于2的整数。可选地,与第一级母线的输入端耦合的电源可以包括:110千伏变电所提供的电源,且该多级母线均用于加载10千伏电压。

对于每条主线路,沿供电方向(即从电源到负载的方向),在相互连接的上级母线和下级母线中,上级母线的输出端还与其他下级母线的输入端耦合,且在任一时刻,该下级母线和其他下级母线中的一条母线与上级母线耦合,其中,其他下级母线为其他主线路中,与该下级母线同级的母线,也即是,在同一时刻,与该下级母线同级的多个母线中只有一条母线与该上级母线耦合。当每条主线路中上级母线的输出端与其他下级母线的输入端耦合时,能够在其他主线路的电源或其他主线路中的任一级母线处于不可供电状态(例如:线路出现故障、对线路进行检修或扩容)时,通过该上级母线对对应其他下级母线进行供电,进而为其他主线路所连接的负载供电,保证了为负载供电的稳定性。

并且,对于每条主线路,与负载耦合的母线还与其他主线路中的负载耦合,这样一来,在其他主线路处于不可供电状态时,能够通过该主线路为该其他主线路所连接的负载供电,进而保证了为负载供电的稳定性。

需要说明的是,本文中的两条母线耦合指两条母线之间直接或间接的电连接,以及,母线与负载耦合指母线直接或间接的电连接,该直接或间接的电连接可以为电缆连接或者电感耦合等,且为了便于控制母线与母线之间,以及母线与负载之间的连接状态,该电连接可通过可控制通断的开关进行控制,例如:相互耦合的第一级母线和第二级母线之间设置有可控制通断的开关,通过该开关可以控制第一级母线和第二级母线在某时刻处于连接状态,且可以通过该开关控制该第一级母线和该第二级母线在另一时刻断开连接;以及,最后一级母线与负载之间也设置有可控制通断的开关,通过该开关可以控制该最后一级母线与该负载在某时刻处于连接状态,且可以通过该开关控制该最后一级母线与该负载在另一时刻断开连接。

示例地,请参考图2,该供电系统可以包括:并行的第一主线路w1和第二主线路w2,第一主线路w1包括:依次串联的第一级母线w11、第二级母线w12和第三级母线w13,第一级母线w11的输入端与电源耦合,第三级母线w13的输出端与负载耦合,第二主线路w2包括:依次串联的第一级母线w21、第二级母线w22和第三级母线w23,第一级母线w21的输入端与电源耦合,第三级母线w23的输出端与负载耦合。其中,该图2中电缆上的三角形(即δ)用于表示电缆终端头。

该第一主线路w1中第一级母线w11的输出端还与该第二主电路w2中第二级母线w22的输入端耦合,该第一主线路w1中第二级母线w12的输出端还与该第二主电路w2中第三级母线w23的输入端耦合。

该第二主线路w2中第一级母线w21的输出端还与该第一主电路w1中第二级母线w12的输入端耦合,该第二主线路w2中第二级母线w22的输出端还与该第一主电路w1中第三级母线w13的输入端耦合。

该第一主线路w1中的第三级母线w13的输出端还与该第二主线路w2中的负载耦合,该第二主线路w2中的第三级母线w23的输出端还与该第一主线路w1中的负载耦合。通常,母线与负载之间是通过变压器实现耦合的,其中,变压器的高压侧与母线连接,变压器的低压侧与负载连接,该变压器的高压侧采用三角形接线,该变压器的低压侧采用星形接线,且该星形连接的公共点通过总等电位联结(meb--mainequipotentialbonding,meb)接地。

进一步地,为了保证供电的稳定性,供电系统还可以包括:与主线路并行的备用线路,该备用线路的实现方式至少可以包括以下两种可实现方式:

在一种可实现方式中,备用线路可以包括:备用母线,该备用母线的输入端与备用电源耦合,该备用母线的输出端分别与每条主线路中的一条其他级母线的输入端耦合,该其他级母线为对应主线路中除第一级母线外的母线,在至少两条并行的主线路均处于不可供电状态时,可以控制设置在备用母线输出端与其耦合的其他级母线之间的开关闭合,使得该备用母线与该其他级母线之间的连接为通路,以通过该备用母线为该其他级母线供电,进而为负载供电。

示例地,请参考图3,供电系统还可以包括:与第一主线路w1和第二主线路w2并行的备用线路wb,备用线路wb可以包括:备用母线wb1,该备用母线wb1的输入端与备用电源耦合,该备用母线wb1的输出端分别与第一主线路w1中的第二级母线w12和第二主线路w2中的第二级母线w22的输入端耦合,以便于在第一主线路w1和第二主线路w2均处于不可供电状态时,分别为与第一主线路w1连接的负载和第二主线路w2连接的负载供电。其中,备用电源可以包括发电机(g)所提供的电源。

在另一种可实现方式中,备用线路可以包括:依次串联的多级备用母线,在多级备用母线中,第一级备用母线的输入端与备用电源耦合,最后一级备用母线的输出端分别与每条主线路所连接的负载耦合,在至少两条并行的主线路均处于不可供电状态时,可以控制设置在备用母线输出端与对应负载之间的开关闭合,使得该备用母线与该负载之间的连接为通路,以通过该备用母线为对应的负载供电。

需要说明的是,该主线路和备用线路的设置,实现了供电系统的主备冗余,该主备冗余的设置能够减小供电系统出现单点故障的几率,进而提高了对负载供电的稳定性。

其中,为了对主线路的供电状态进行检测,该供电系统还可以包括:设置在每条主线路中的检测模块(图2和图3中均未示出),该检测模块用于检测对应主线路中的电流值,且当对应主线路中的电流值小于预设电流阈值时,确定对应主线路处于不可供电状态。示例地,可以在每条主线路靠近负载的一端设置检测模块,以检测输入负载的电流值,并根据该电流值和预设电流阈值确定主线路是否在向负载输送电能;或者,也可以在每两条相互耦合的母线之间设置检测模块,以检测有上级母线向下级母线输入的电流值,并根据该电流值与预电流阈值判断该两条母线的连接状态是否正常,进而实现对对应主线路的供电状态的检测。

可选地,为了便于对上级母线与下级母线之间的连接状态,以及对母线与负载之间的连接状态进行控制,该供电系统还可以包括:控制器(图2和图3中均未示出),该控制器用于根据每条主线路的供电状态,控制设置在对应主线路中上级母线与下级母线之间的开关的开启或闭合,使得在任一时刻,该下级母线和其他下级母线中的一条母线与该上级母线耦合。

在一种可实现方式中,该控制器可以为可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller,plc),且该控制器可以采用61850goose(一种通讯方式)进行通讯。当采用61850goose进行通讯时,可以通过光纤传输通讯信号,提高了电路切换的执行速度,进而提高了对负载进行供电的效率。

并且,在使用plc对设置在该上级母线与下级母线之间的开关,以及设置在该上级母线与其他下级母线之间的开关进行控制时,可以采用联动控制的方式实现相应的控制,以保证在任一时刻,该下级母线和其他下级母线中的一条母线与该上级母线耦合。例如:对于设置在第一主线路的第一级母线和第二级母线之间的第一开关,以及设置在第二主线路的第一级母线和第二级母线之间的第二开关,该联动控制可表现为:当第一开关闭合时,联动控制第二开关开启,或者,当第一开关开启时,联动控制第二开关闭合。

当工作人员误操作开关时,通过联动控制不同线路中的开关,可维持对负载的供电,使得市电和负载之间仍然存在电流通路,实现对负载的稳定供电,相对于相关技术,能够减小工作人员误操作开关的风险,使得供电系统具备容错性,进而保证供电效率。

需要说明的是,为了保证电缆铺设的经济性,以及降低相互耦合的母线之间的连接出现故障的几率,对于每条主线路,第一级母线与第二级母线之间的距离可以小于预设距离阈值,以实现高效率与总体拥有成本(totalcostofownership,tco)的平衡。例如:可以将第二级母线与第一级母线部署在同一配电室内,或者,可将第二级母线部署在第一级母线的邻近位置处。

相应的,为了保证电缆铺设的经济性,以及降低相互耦合的母线与负载之间的连接出现故障的几率,对于与同一负载耦合的多条线路中的所有最后一级母线,任两条最后一级母线之间的距离可以小于预设距离阈值。例如:可以将图2和图3中的两条主线路的第三级母线均部署在同一低压配电室内。

需要说明的是,为了保证供电系统供电的安全性和稳定性,各线路上还可以部署有地刀、电压互感器、电流互感器、继电器和断路器、负荷开关和隔离开关等设备(图2和图3中未示出)。并且,图2和图3均为供电系统包括两条并行的主线路,且每条主线路包括串联的三级母线时的结构示意图,当供电系统包括三条以上的并行主线路,以及每条主线路包括更多级母线时,其结构示意图请相应参考图2和图3,此处不再赘述。

综上所述,本申请示例性实施例提供的供电系统,对于每条主线路,上级母线的输出端还与其他下级母线的输入端耦合,以及,与负载耦合的母线还与其他主线路中的负载耦合,该母线与母线之间以及母线与负载之间的连接形成了多级冗余的连接方式,相对于相关技术,该多级冗余的连接方式,使得在主线路或任一级母线处于不可供电状态时,均可实现对负载的稳定供电,有效地提高了为负载供电的稳定性。并且,在该多级冗余的连接方式中,无需在不同主线路中的同级母线之间设置分段开关,该不同主线路中的同级母线之间可以实现物理隔离,对一条主线路中的母线进行检测时,无需考虑安全距离。同时,该供电系统还包括备用线路,该备用线路与主线路形成了主备冗余的连接方式,该主备冗余和该多级冗余的连接方式,减小了供电系统出现单点故障的几率,进一步地提高了为负载供电的稳定性。并且,通过联动控制不同线路中的开关,当工作人员误操作开关时,仍能保证对负载的稳定供电,使得供电系统具备容错性,进而提高了供电效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的可选实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1