专利名称：作备用电源用的发电机并机系统及该系统母线容量的选择方法
技术领域：
本发明涉及后备式固定发电机组领域，尤其是一种作备用电源用的发电机并机系统及该系统母线容量的选择方法。
背景技术：
现有的大型用电场所通常由市电供电，当存在一级或二级重要负荷时，通常由发电机作为备用电源，当市电故障时由发电机发电确保大型用电场所的重要负荷的正常运转。一个大型用电场所通常包括多个低压配电系统，早期的作备用电源用的发电机系统采用1+1的方式，即一个低压配电系统对应1台主用发电机和1台备用发电机，当用于供电的市电发生故障时，启动主用发电机供电，只有当主用发电机也同时发生故障时，才启动备用发电机供电，主用发电机和备用发电机的数量是相等的，这样一个发电机系统需要多台发电机。作为上述系统的改进，人们发明一种N台主用发电机+1台移动式备用发电机的方案，当其中一台主用发电机故障时，则将移动式备用发电机人工移至该台主用发电机附近代替其工作，该系统需要一台移动式备用发电机，同时需要相应的容纳空间，且操作起来较为不便。为此，中国专利ZL200820167881. 6 “低压配电系统模块化配置装置”公开了一种固定式的N+1的方案，即采用N台主用发电机与N个低压配电系统1对1供电，专门设置一台备用发电机，其输出可给任意一个低压配电系统供电，当任意一台主用发电机故障时， 该备用发电机则启动为该台主用发电机对应的低压配电系统供电，效果好于先前的各种系统，但对于N个低压配电系统还是需要至少1台备用发电机，而当N数量较大时，为了确保供电安全，备用发电机的数量也需要相应增加，因此这样的系统也不利于节约成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种作备用电源用的发电机并机系统，这种系统在实现发电机组的冗余备份的同时又不增加发电机组的配置数量，可有效节约成本，另外可提高供电可靠性。本发明所设计的作备用电源用的发电机并机系统，包括至少两台发电机，每台发电机都设有控制其工作的、带相位检测功能的控制器，每台发电机都通过各自的输出开关与相对应的低配系统相连，其特征是每台发电机对应有并机开关，还包括一根总的母线；所述并机开关一端连接母线，另一端连接在每台发电机对应的输出开关和低配系统之间；所述的控制器，与对应的并机开关电连接，当其中一台或多台发电机故障时，其他控制器同步母线的相位后控制对应的并机开关合闸。作为优选，所述的发电机是油机。本发明所得的作备用电源用的发电机并机系统，在日常工作时，油机与低配系统仍为一对一工作方式，不启用并机系统，油机间互不影响，也不改变运营商维护模式和流程。当停电后，某台发电机组又故障时，可迅速转为并机工作方式，剩余发电机组并机工作， 集中供电给多套低压系统，实现了固定机组的冗余备用。本发明所得的作备用电源用的发电机并机系统很好的利用了现有大型用电场所固定发电机数量多的现状，合理利用现有的固定发电机资源，而不依赖应急发电车或N+1 的固定机组，对于N个低压 配电系统只需要N台发电机，不增加发电机组的配置数量，因此可节约投资成本。另外，在大型机房建设初期，用电负荷率偏低，通过发电机并机系统，前期可根据实际用电需求配置发电机数量，减少前期投入，精确控制成本，随着后期变化，及时调整方案，避免出现过度投资或建设整改等现象，使后期项目建设更灵活、适变。对于具备多套低配系统的大型机房，发电机并机系统可最大利用现有发电机资源，实现多台油机并机工作统一输出，提高设备利用率，节约投资成本，具有较大的推广应用价值。本发明还设计了一种发电机并机系统母线容量的选择方法，并机时可确保母线安全的作备用电源用。本发明所设计的上述作备用电源用的发电机并机系统母线容量的选择方法，包括计算并机母线的额定电流I母，其特征是所述I母彡I低配*int(N/2)*(N-int(N/2))/ (N-I)，其中1低配为低配系统的额定电流；N为低配系统的数量。本发明所得的作应急备用电源用的发电机并机系统的母线的选择方法的好处是 在其中一台发电机故障、并采用并机供电的情况下，并机母线上流过的电流始终小于并机母线的额定电流，从而可有效确保母线的安全。
图1是实施例1结构示意图；图2是并机母线上电流极限情况的示意图；图中发电机1、低配系统11、控制器12、输出开关13、并机开关14、发电机2、低配系统21、控制器22、输出开关23、并机开关24、发电机3、低配系统31、控制器32、输出开关 33、并机开关34、发电机4、低配系统41、控制器42、输出开关43、并机开关44、发电机5、低配系统51、控制器52、输出开关53、并机开关54、母线6、机柜7。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。实施例1:如图1所示，本实施例所描述的作备用电源用的发电机并机系统，包括5台1600KW 的发电机和5台1600KVA的低配系统，每台发电机都通过各自的输出开关与相对应的低配系统(用电量为1600KVA)相连，每台发电机都设有控制其工作的、带相位检测功能的控制器，每台发电机都通过各自的输出开关与相对应的低配系统相连，每台发电机对应有并机开关，还包括一根总的母线；所述并机开关一端连接母线，另一端连接在每台发电机对应的输出开关和低配系统之间；所述的控制器，与对应的并机开关电连接，当其中一台或多台发电机故障时，其他控制器同步母线的相位后控制对应的并机开关合闸，其中所述发电机为油机。在市电及某台油机同时故障的情况下，启用油机并机系统，第一台机组测量到并机母线没电，由控制器控制并机开关直接合闸；接着各机组感应到并机母线有电，则先同步再合闸，油机机组并机后，根据所带负载总量，平均分配至各油机。在日常工作时 ，油机与低配系统一对一工作，互不影响，也不改变运营商维护模式和流程。当停电后，某台机组故障时，可迅速转为并机工作方式，剩余发电机组并机工作，集中供电给多套低压系统，实现了固定机组的冗余备用，而不依赖应急发电车或N+1的固定机组。本实施例所描述的作备用电源用的发电机并机系统，与现有的5+1的方案相比具有如下优势1、节省一台1600KW的发电机，可直接节约成本300万左右，同时可节省因增加一台发电机而带来的机房面积、降噪等配套成本及维护成本；2、在用电场所建设初期，用电需求较少的情况下，两三台油机即可作为五套低配系统后备电源，无需所有5台油机全部到位才可正常工作，建设时灵活性更大；实际建设过程中，油机生产厂家都是接到订单后开始生产，生产一台油机的周期在3个月左右，通常5 台油机很难一次性到位，尤其在建设初期，现有的5+1的方案只有至少5台油机到位机房才能正常工作，且由于无冗余的后备油机，可靠性较差，而采用本方案，前期2台油机到位不仅可正常供电，还可形成冗余，可靠性更高。3、项目建设初期，根据实际情况配置油机数量，提高设备利用率，减少油机自身损耗，节约燃油等能源，具有显著的绿色节能效果。上述作备用电源用的发电机并机系统母线容量的选择方法，包括确定并机母线的额定电流I母，所述I母彡1低配*士壯^/2)*(^士壯^/2))/(^1)，其中1低配为低配系统的额定电流；N为低配系统的数量。1600KVA低配系统的额定电流为2310A，故=Ili 彡 2310*int (5/2) * (5-int (5/2)) / (5-1)彡 2310*2*3/4 彡 3465A,考虑一定冗余，选择 4000A密集型母线作为并机母线。极限情况如下如图2，1#2#3#低配系统均满容量运行，所需电流3*2310A，4#5#低配系统均空载。 市电及1#油机故障后，2#3#4#5#油机并机供电，各油机均输出1732A电流，此情况下，A段母排电流2310A，B段母排电流2888A，C段母排电流3465A，D段母排电流1732A，因此，采用上述方法选择的4000A母线在该极限情况下，并机母线上流过的电流始终小于并机母线的额定电流，从而可有效确保母线的安全。
权利要求
1.一种作备用电源用的发电机并机系统，包括至少两台发电机，每台发电机都设有控制其工作的、带相位检测功能的控制器，每台发电机都通过各自的输出开关与相对应的低配系统相连，其特征是每台发电机对应有并机开关，还包括一根总的母线；所述并机开关一端连接母线，另一端连接在每台发电机对应的输出开关和低配系统之间；所述的控制器，与对应的并机开关电连接，当其中一台或多台发电机故障时，其他控制器同步母线的相位后控制对应的并机开关合闸。
2.根据权利要求1所述的作备用电源用的发电机并机系统，其特征是所述的发电机是油机。
3.—种如权利要求1所述的作备用电源用的发电机并机系统母线容量的选择方法， 包括计算并机母线的额定电流I母，其特征是所述I母彡Iffis*int (N/2)*(N-int(N/2))/ (N-I)，其中Iiss为低配系统的额定电流；N为低配系统的数量。
全文摘要
本发明公开的作备用电源用的发电机并机系统，包括至少两台发电机，每台发电机都设有控制其工作的、带相位检测功能的控制器，每台发电机都通过各自的输出开关与相对应的低配系统相连，其特征是每台发电机对应有并机开关，还包括一根总的母线；所述并机开关一端连接母线，另一端连接在每台发电机对应的输出开关和低配系统之间；所述的控制器，与对应的并机开关电连接，当其中一台或多台发电机故障时，其他控制器同步母线的相位后控制对应的并机开关合闸。这种系统在实现发电机组的冗余备份的同时又不增加发电机组的配置数量，可有效节约成本，另外可提高供电可靠性。
文档编号H02J9/04GK102255333SQ20111020099
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者杜狄松, 程鸣辉, 胡坚钧, 蒋姚雄, 黄刚 申请人:华信邮电咨询设计研究院有限公司