CN104868589B - 一种分段式供电装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种分段式供电装置和方法，成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电的可靠性。该装置包括：N个备用发电机、固定发电机、N个开关。所述每个开关的不动端与相应的负载相连，所述第一个开关的动端包括第一备用发电机和固定发电机；所述第m个开关的动端可与第m备用发电机或第m‑1个开关的不动端相连，其中，N>=m>1；若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与所述第m‑1个开关的不动端相连；若固定发电机工作故障，则所述第m个开关的动端与所述第m备用发电机相连。本发明适用于供电技术领域。

Description

一种分段式供电装置和方法

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种分段式供电装置和方法。

背景技术

为了保障通信核心局房的供电可靠性，局房配电系统通常采用市电低压系统和备用柴油发电机组结合的供电方式。同时，在油机配电系统配置了车载应急油机。当出现紧急情况时，即市电停电和备用柴油发电机组发生故障时，可以用车载应急油机供电。

通信核心局房油机传统配电系统如图1所示，在车载应急油机与机柜的连接处只配置了一个应急接口。但是，由于车载应急油机车容量较小，配置一般为600KW，而现在通信核心局房需要保障的供电负荷往往是车载应急油机车容量的3倍以上，所以当市电和备用柴油发电机组不能给机房负载供电时，需要三台以上车载应急油机车同时启动并接到该应急接口，才能保障局房的供电需求。这种供电方式称作并机供电。

在实际应用中，车载应急油机往往分散在几个局房放置，导致并机供电方式耗费的时间较长，供电的及时性不能保证，并且还要承担车载应急油机并机的风险。因为每台车载应急油机的频率和相位不同，在多台车载应急油机同时启动接到应急接口时，需要对多台承载应急油机输出的电压进行频率和相位校正。然而即使这样，采用并机供电方式供电时仍然可能会烧坏车载应急油机，给局房通信设备带来不稳定因素，影响运营。

发明内容

本发明的实施例提供一种分段式供电装置和方法，成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种分段式供电装置，该装置包括：N个备用发电机、固定发电机、N个开关；

每个开关的不动端与相应的负载相连，第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；

若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，则第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。

第二方面，本发明提供了一种分段式供电方法，该方法包括：

将每个开关的不动端与相应的负载相连，其中，第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；

若固定发电机工作正常，则将所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，将所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，则将所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，将第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第n备用发电机向第n个负载供电。

本发明实施例提供了一种分段式供电装置，该装置包括N个备用发电机、固定发电机、N个开关。所述每个开关的不动端与相应的负载相连，第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；若固定发电机工作故障，则所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。此技术方案成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为通信核心局房油机传统配电系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种分段式供电装置的示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种分段式供电装置的示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种分段式供电方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

通常在通信核心局房的配电系统中，包括多个机房负载和多个机柜。所述每个机房负载对应一个机柜。所述机柜包括应急接口和输入接口以及多个断路器。所述应急接口用于备用发电机连接至此接口向所述机房负载供电，所述输入接口用于固定发电机连接至此接口向所述机房负载供电。

在上述通信核心局房的配电系统中，通常有3套供电系统：市电低压系统、柴油发电机组和车载应急油机。其中，市电低压系统属于主用供电系统，柴油发电机组属于固定发电机，车载应急油机属于备用发电机。

在通常情况下，由市电低压系统为所述机房负载供电，市电电压为380V；

当市电停电或发生供电故障时，启动所述柴油发电机组发电为所述机房负载供电。

当市电停电和柴油发电机组发生供电故障时，由所述车载应急油机为所述机房负载供电。车载应急油机采用并机供电方式，但是，通常情况下所述车载应急油机分散在几个局房放置，供电的及时性不能保证，而且并机供电方式有风险，可能会烧坏机房负载。

基于此，本发明实施例提供了一种分段式供电装置，其中，核心局房的负载被分为N段负载，基于此，如图2所示，该装置包括：N个备用发电机21、固定发电机22、N个开关23。

其中，固定发电机22可以是现有技术中的柴油发电机组，也可以是其它类型的供电装置，本发明实施例对此不再赘述。

其中，为了避免采用现有技术中的并机供电方式，本发明将核心局房的负载分为N段。所述N个备用发电机在市电和固定发电机22发生故障时启动发电，连接在每段负载和每备用发电机之间的开关的动端切换至所述备用发电机端，与所述备用发电机相连，以使得该备用发电机向相应段的负载提供电源。

所述每段负载和所述每段负载对应的备用发电机之间对应一个开关，以所述每个开关与所述固定发电机的连接线由短及长的排列顺序，所述开关依次称为开关231、开关232、……、开关23N。相应的，与所述开关231对应的备用发电机称为备用发电机211，与所述开关232对应的备用发电机21称为备用发电机212，……、与所述开关23N对应的备用发电机称为备用发电机23N，所述备用发电机211预定供电的负载称为负载1，所述备用发电机212预定供电的负载称为负载2，……所述备用发电机21N预定供电的负载称为负载N。

具体的，所述每个开关的不动端与相应的负载相连，所述第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；所述第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；

若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，则所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，所述第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。

示例性的，如图2所示，所述每个开关23的不动端均与相应的负载相连。所述开关231的动端根据固定发电机的状态，可切换至所述固定发电机22或切换至所述备用发电机211。所述开关23m的动端根据固定发电机的状态，可切换至备用发电机21m，或切换至开关23m-1的不动端，其中，N>=m>1。

即，在固定发电机正常工作时，所述开关231的动端与所述备用发电机211断开，所述开关231的动端切换至所述固定发电机22，与所述固定发电机22相连。所述开关23m的动端与备用发电机21m断开，所述开关23m的动端切换至开关23m-1的不动端，与所述第m-1个开关相连，这样固定发电机可向所有的负载供电。

在固定发电机出现故障时，所述开关231的动端与固定发电机22断开，所述开关231的动端切换至所述备用发电机211，与所述备用发电机211相连。所述备用发电机211启动向负载1供电。所述开关23m的动端与开关23m-1的不动端断开，所述开关23m的动端切换至所述备用发电机21m，与所述备用发电机21m相连。所述备用发电机21m启动向负载m供电。

为了保证所述备用发电机21向所述负载正常供电，所述备用发电机21m的功率容量不小于所述负载m的功率。

其中，所述备用发电机可为车载应急油机。

所述负载可为局房通信设备，比如：核心网设备、互联网数据中心（英文：InternetData Center，简称：IDC）设备、传输设备和机房空调等。

为了降低成本，同时提高供电系统的稳定性和可靠性，所述开关23可为手动转换开关MTS（英文：Manual Transfer Switch，简称：MTS）。所述MTS安装在通信核心局房的机柜中，N个MTS将局房配电系统分成N段进行分段式供电，每段独立供电，使得所述局房配电系统便于维护。

其中，若每段负载的功率不全相同，所述第i个MTS能够承受的功率容量R（i）的要求为：

$R\left(i\right)>=G-\underset{1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}R\left(m\right)$

其中，1<=i<N，G为所述固定发电机的功率总容量，R（m）为第m个MTS能够承受的功率容量。

若每段负载的功率相同，所述第i个开关能承受的功率容量R（i）的要求为：

R（i）>=（N-i+1）*R（N）

其中，1<=i<N，R（N）为第N个MTS能够承受的功率容量。

本发明实施例提供了一种分段式供电装置，该装置包括N个备用发电机、固定发电机、N个开关。所述每个开关的不动端与相应的负载相连，所述第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；所述第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；

若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，则所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，所述第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。此技术方案成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电的可靠性。

以下以N=3为例，详细说明此技术方案，如图3所示，该装置包括：

3个车载应急油机：车载应急油机311，车载应急油机312，车载应急油机313、固定油机32、3个MTS：MTS331，MTS332，MTS333、3个机房负载:机房负载341，机房负载342，机房负载343和市电低压系统35。

其中，MTS331、MTS332、MTS333的不动端分别与相应的机房负载341、机房负载342、机房负载343相连；

MTS331的动端根据固定油机的状态，可切换至车载应急油机311或固定油机32。

MTS332的动端根据固定油机的状态，可切换至车载应急油机312或MTS331的不动端。

MTS333的动端根据固定油机的状态，可切换至车载应急油机313或MTS332的不动端。

正常情况下，由市电低压系统35向所有机房负载供电；3个MTS处于断开状态，不与固定油机或车载应急油机相连。

当市电低压系统35停电或发生供电故障时，由所述固定油机32向所有机房负载供电。此时，MTS331的动端与所述车载应急油机311断开，MTS331的动端与所述固定油机32相连，MTS332的动端与所述车载应急油机312断开，MTS332的动端与MTS331的不动端相连，MTS333的动端与所述车载应急油机313断开，MTS333的动端与MTS332的不动端相连，以使得所述固定油机32向所有机房负载供电；

当市电低压系统35停电且固定油机32发生供电故障时，由车载应急油机向机房负载供电。此时，MTS331的动端与固定油机32断开，MTS331的动端与车载应急油机311相连；MTS332的动端与MTS331的不动端断开，MTS332的动端与车载应急油机312相连；MTS333的动端与MTS332的不动端断开，MTS333的动端与车载应急油机313相连，以使得每个车载应急油机向相应的机房负载供电。

其中，若每个机房负载的功率相同，3个MTS的功率容量要求为：R（2）>=2R（3），R（1）>=3R（3）。其中，R（1）、R（2）、R（3）分别为MTS331、MTS332、MTS333的功率容量。

并且，每个车载应急油机的功率容量必须不小于相应的机房负载的功率。

本发明实施例提供了一种分段式供电装置，该装置包括3个车载应急油机、固定油机、3个MTS和3个机房负载。3个MTS的不动端分别与相应的负载相连，第一个开关的动端包括第一个车载应急油机和固定油机；第二个开关的动端可与第二个车载应急油机或第一个开关的不动端相连；第三个开关的动端可与第三个车载应急油机或第二个开关的不动端相连。若固定油机工作正常，则第一个开关的动端与第一个车载应急油机断开，与固定油机相连，第二个开关的动端与第二个车载应急油机断开，与第一个开关的不动端相连，第三个开关的动端与第三个车载应急油机断开，与第二个开关的不动端相连，以使得固定油机向所有机房负载供电；若固定油机工作故障，则第一个开关的动端与固定油机断开，与第一个车载应急油机相连，第二个开关的动端与第一个开关的不动端断开，与第二个车载应急油机相连，第三个开关的动端与第二个开关的不动端断开，与第三个车载应急油机相连，以使得每个车载应急油机向相应的机房负载供电。此技术方案成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电的可靠性。

本发明实施例提供了一种分段式供电方法，如图4所示，该方法包括：

401、将每个开关的不动端与相应的负载相连，其中，所述第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；所述第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N>=m>1；

402、若固定发电机工作正常，则将所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，将所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

403、若固定发电机工作故障，则将所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，将第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。

本发明实施例各个方法步骤的详细描述，可参考上述分段式供电装置相应的描述，本发明实施例在此不再赘述。

本发明实施例提供了一种分段式供电方法，该方法包括：将每个开关的不动端与相应的负载相连，其中，所述第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；所述第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第M备用发电机端，其中，N>=m>1；若固定发电机工作正常，则将所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，将所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；若固定发电机工作故障，则将所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，将所述第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向相应的第m个负载供电。此技术方案成本低，维护简单，不仅保证了供电的及时性，而且利用分段供电提高了供电的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分段式供电装置，其特征在于，该装置包括：N个备用发电机、固定发电机、N个开关；

每个开关的不动端与相应的负载相连，第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N＞＝m＞1；

若固定发电机工作正常，则所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，则所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第m备用发电机的功率容量不小于与所述第m个开关的不动端相连的负载的功率。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第i个开关能够承受的功率容量R(i)的要求为：

$R\left(i\right)>=G-\underset{1}{\overset{i-1}{\&Sigma;}}R\left(m\right)$

其中，1＜＝i＜N，G为所述固定发电机的功率总容量，R(m)为第m个开关能够承受的功率容量。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，若每个所述负载的功率相同，第i个开关能承受的功率容量R(i)的要求为：

R(i)＞＝(N-i+1)*R(N)

其中，1＜＝i＜N，R(N)为第N个开关能够承受的功率容量。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述备用发电机可为车载应急油机，所述开关可为手动转换开关。

6.一种分段式供电方法，其特征在于，该方法包括：

将每个开关的不动端与相应的负载相连，其中，第一个开关的动端包括两个切换端：第一备用发电机端和固定发电机端；第m个开关的动端包括两个切换端：第m-1个开关的不动端和第m备用发电机端，其中，N＞＝m＞1；

若固定发电机工作正常，则将所述第一个开关的动端与第一备用发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至固定发电机端，与所述固定发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m备用发电机断开，将所述第m个开关的动端切换至第m-1个开关的不动端，与所述第m-1个开关的不动端相连，以使得所述固定发电机向所有负载供电，所述所有负载为与所有开关不动端相连的负载；

若固定发电机工作故障，则将所述第一个开关的动端与固定发电机端断开，将所述第一个开关的动端切换至第一备用发电机端，与所述备用发电机相连，将所述第m个开关的动端与第m-1个开关的不动端断开，将第m个开关的动端切换至所述第m备用发电机端，与所述第m备用发电机相连，以使得所述第m备用发电机向第m个负载供电。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第m备用发电机的功率容量不小于与所述第m个开关的不动端相连的相应的负载的功率。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，第i个开关能够承受的功率容量R(i)的要求为：

$R\left(i\right)>=G-\underset{1}{\overset{i-1}{\&Sigma;}}R\left(m\right)$

其中，1＜＝i＜N，G为所述固定发电机的功率总容量，R(m)为第m个开关能够承受的功率容量。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，若每个所述负载的功率相同，第i个开关能承受的功率容量R(i)的要求为：

R(i)＞＝(N-i+1)*R(N)

其中，1＜＝i＜N，R(N)为第N个开关能够承受的功率容量。

10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述备用发电机可为车载应急油机，所述开关可为手动转换开关。