发电机组N+1配置实现单点故障物理冗余供电系统的制作方法

本实用新型涉及数据中心柴油发电机组供电系统，尤其是一种发电机组n+1配置实现单点故障物理冗余供电系统。

背景技术：

当前对于数据中心来说，自有的柴油发电机组都作为一种标准配置以应对市电失电时的紧急供电工况。为了保证可靠性，柴油发电机组往往存在冗余以应对不同级别的单点故障，比如供电容量只需要n台机组，但往往会配置n+1/n+2以至于2n的机组。高端数据中心为满足任何一种单点故障（比如柴油发电机机房着火、开关短路等）都不影响负载的100%电力可用性，往往会配置2n数量的柴油发电机机组，但是这种配置方案的投资很大（约为实际需量的2倍），存在严重的资源浪费。并且在这种配置下，为了保证柴油发电机组和下游设备具有一定的抗负载冲击能力，故而终端用电容量往往低于n数量的柴油发电机额定容量，造成了进一步的资源浪费。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种发电机组n+1配置实现单点故障物理冗余供电系统，采用n+1台柴油发电机组实现了2n台柴油发电机组的冗余供电能力，成本更节约。本实用新型采用的技术方案是：

一种发电机组n+1配置实现单点故障物理冗余供电系统，包括：

n+1个发电机房，每个发电机房中配置了1个发电机组，1个母线lg以及3个开关gk1、gk2、gk3；

2个完全独立的配电室：发电侧a段配电室和发电侧b段配电室，每个配电室中包括1个母联开关：发电侧a段配电室中的母联开关bt1、发电侧b段配电室中的母联开关bt2；每个配电室中包括1个负载供电侧开关：发电侧a段配电室中的负载供电侧开关kl1、发电侧b段配电室中的负载供电侧开关kl2；每个配电室中包括n+1个配电开关：发电侧a段配电室中的配电开关ka1……kan+1，发电侧b段配电室中的配电开关kb1……kbn+1；

对每一个发电机房，其中的发电机组输出连接开关gk1一端，开关gk1另一端接该发电机房中的母线lg，该发电机房中的母线lg分别连接开关gk2和gk3一端，开关gk2另一端连接发电侧a段配电室中一个对应的配电开关一端，该对应的配电开关另一端接发电侧a段配电室中配电母线la；开关gk3另一端接发电侧b段配电室中一个对应的配电开关一端，该对应的配电开关另一端接发电侧b段配电室中配电母线lb；

发电侧a段配电室中的母线la通过负载供电侧开关kl1连接用电侧系统；

发电侧b段配电室中的母线lb通过负载供电侧开关kl2连接用电侧系统；

发电侧a段配电室中的母线la连接母联开关bt1一端，发电侧b段配电室中的母线lb连接母联开关bt2一端，母联开关bt1另一端和母联开关bt2另一端通过线路相连。

进一步地，每个发电机房中的各开关gk1、gk2、gk3设置在独立的开关柜中。

进一步地，发电机组为柴油发电机组。

本实用新型的优点在于：

1）降低了成本，尤其是发电机组数量较多的供电系统，能够大幅度降低投资。

2）解决高端数据中心电力可靠性/冗余性需求与资源浪费的矛盾；用n+1台柴油发电机组实现了2n台柴油发电机组的冗余供电能力。

附图说明

图1为现有技术中发电机组2n配置的供电系统示意图。

图2为本实用新型发电机组n+1配置的供电系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1显示了一种发电机组2n配置的供电系统，包括：

2个完全独立的发电机房：a路发电机房和b路发电机房，每个发电机房中配置了n个发电机组，如a路发电机房中的1#发电机组……n#发电机组，如b路发电机房中的(n+1)发电机组……2n#发电机组；

2个完全独立的配电室：发电侧a段配电室和发电侧b段配电室，每个配电室中包括1个母联开关，如发电侧a段配电室中的母联开关bt1、发电侧b段配电室中的母联开关bt2；每个配电室中包括1个负载供电侧开关，如发电侧a段配电室中的负载供电侧开关kl1、发电侧b段配电室中的负载供电侧开关kl2；每个配电室中包括n个配电开关，如发电侧a段配电室中的配电开关ka1……kan，发电侧b段配电室中的配电开关kb1……kbn；

a路发电机房中的各发电机组，分别通过一配电开关连接发电侧a段配电室中的母线la，发电侧a段配电室中的母线la通过负载供电侧开关kl1连接用电侧系统；

b路发电机房中的各发电机组，分别通过一配电开关连接发电侧b段配电室中的母线lb，发电侧b段配电室中的母线lb通过负载供电侧开关kl2连接用电侧系统；

发电侧a段配电室中的母线la连接母联开关bt1一端，发电侧b段配电室中的母线lb连接母联开关bt2一端，母联开关bt1另一端和母联开关bt2另一端通过线路相连；

上述供电方案，有2个完全独立的柴油发电机房，2个完全独立的配电室，2个母联开关，2个负载侧供电开关，发电机房到配电室的电缆分布在2个物理隔离的不同路径，负载侧供电电缆分布在2个物理隔离的不同路径；因此，在负载侧用电量为n个柴油发电机容量的前提下，所有单点故障包括单台发电机、单个发电机房、单个开关、单个配电室、单个电缆、单个电缆路径都不会影响n个柴油发电机容量的供电。

图2显示了一种发电机组n+1配置的供电系统，包括：

n+1个发电机房，每个发电机房中配置了1个发电机组，1个母线lg以及3个开关gk1、gk2、gk3；每个发电机房中的各开关gk1、gk2、gk3设置在独立的开关柜中；

2个完全独立的配电室：发电侧a段配电室和发电侧b段配电室，每个配电室中包括1个母联开关，如发电侧a段配电室中的母联开关bt1、发电侧b段配电室中的母联开关bt2；每个配电室中包括1个负载供电侧开关，如发电侧a段配电室中的负载供电侧开关kl1、发电侧b段配电室中的负载供电侧开关kl2；每个配电室中包括n+1个配电开关，如发电侧a段配电室中的配电开关ka1……kan+1，发电侧b段配电室中的配电开关kb1……kbn+1；

对每一个发电机房，其中的发电机组输出连接开关gk1一端，开关gk1另一端接该发电机房中的母线lg（如图2中1#发电机房中的母线lg1……(n+1)#发电机房中的母线lgn+1），该发电机房中的母线lg分别连接开关gk2和gk3一端，开关gk2另一端连接发电侧a段配电室中一个对应的配电开关一端，该对应的配电开关另一端接发电侧a段配电室中配电母线la；开关gk3另一端接发电侧b段配电室中一个对应的配电开关一端，该对应的配电开关另一端接发电侧b段配电室中配电母线lb；

发电侧a段配电室中的母线la通过负载供电侧开关kl1连接用电侧系统；

发电侧b段配电室中的母线lb通过负载供电侧开关kl2连接用电侧系统；

发电侧a段配电室中的母线la连接母联开关bt1一端，发电侧b段配电室中的母线lb连接母联开关bt2一端，母联开关bt1另一端和母联开关bt2另一端通过线路相连。

从图2中可以看出，发电机组n+1配置的供电系统，有n+1个完全独立的柴油发电机房，2个完全独立的配电室，2个母联开关，2个负载侧供电开关，每个发电机房到配电室的电缆分布在2个物理隔离的不同路径，负载侧供电电缆分布在2个物理隔离的不同路径；因此，在负载侧用电量为n个柴油发电机容量的前提下，所有单点故障包括单台发电机、单个发电机房、单个开关、单个配电室、单个电缆、单个电缆路径都不会影响n个柴油发电机容量的供电。

两个方案对比，第二种方案采用了更多的开关柜，替代了n台柴油发电机的冗余作用；从图上可以看出，三个开关柜替代一个柴油发电机组；按照目前中大型数据中心的需求，一台柴油发电机组按照2000kw考虑，价格上远高于三个开关柜的价格，并且柴油发电机组需要的配套设施和维护保养费用也远高于开关柜。当然，n+1方案在配电室内a路和b路各增加了一个开关，且增加了柴油发电机组之间的物理隔墙，但是这种成本在柴油发电机组数量较多时可以忽略不计，也就是说当n越大时n+1方案的投入节省越明显。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。