特許 6894444 データセンタへの冗長電力供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6894444

(24)【登録日】2021年6月7日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】データセンタへの冗長電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20210621BHJP

【ＦＩ】

   H02J9/06 110

【請求項の数】16

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-540859(P2018-540859)

(86)(22)【出願日】2017年2月3日

(65)【公表番号】特表2019-504608(P2019-504608A)

(43)【公表日】2019年2月14日

(86)【国際出願番号】CA2017050122

(87)【国際公開番号】WO2017132769

(87)【国際公開日】20170810

【審査請求日】2020年1月17日

(31)【優先権主張番号】15/015,060

(32)【優先日】2016年2月3日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518272773

【氏名又は名称】ビッグズ テック インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アードゥー、エリオット

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１０３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３５３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２０４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２９３４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００４８６４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５６１８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４２５３４７８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００ − ５／００

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０２Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムであって、
・電力を受け取るための電源へのＮ＋１個の入力電気接続部と、
・各々が前記Ｎ＋１個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有する、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・電力が供給されるＮ個の電気パネルであって、各々が２つのＵＰＳユニットの組み合わせへの電気接続部を有し、そのことにより前記Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々は前記電気パネルへの少なくともＮ個の電気接続部を有する、Ｎ個の電気パネルと
を備え、
前記ＵＰＳユニットの各々は、前記入力電気接続部のうちの専用入力電気接続部を有し、前記ＵＰＳユニットの各々と前記入力電気接続部のうちの専用の１つの入力電気接続部との間の前記電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、システム。

【請求項2】

前記ＵＰＳユニットの各々と前記Ｎ＋１個の入力電気接続部のうちの前記専用入力電気接続部とは異なる入力電気接続部との間の前記電気接続部は、前記第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有するスイッチギヤを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記Ｎ＋１個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルをさらに備え、前記ユーティリティ電気パネルは２つの専用入力電気接続部を有し、前記ユーティリティ電気パネルと前記２つの専用入力電気接続部との間の電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記ＵＰＳユニットと前記入力電気接続部との間の前記電気接続部は、ブロックバーを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記入力電気接続部の各々は、自動切替スイッチ（ＡＴＳ）を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

データセンタのための電力供給システムであって、
・Ｎ＋１個の電源の列から電力を受け取るためのＮ＋１個の入力部と、
・Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの列であって、各々が前記Ｎ＋１個の入力部の各々への電気接続部を有し、前記Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々の専用スイッチギヤによって保護される、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの列と、
・前記データセンタに供給するための２Ｎ個の電力出力部であって、各々が前記Ｎ＋１個のＵＰＳユニットのうちの２つに接続される、２Ｎ個の電力出力部と、
・分離スイッチギヤであって、２つのＮ＋１個のＵＰＳユニットの前記専用スイッチギヤの間の任意の電気的経路が前記分離スイッチギヤの少なくとも１つを備えるように配置された、分離スイッチギヤと
を備え、
各々の専用スイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは前記第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有する、電力供給システム。

【請求項7】

前記ＵＰＳユニットと前記入力部との間の前記電気接続部は、ブロックバーを備える、請求項６に記載の電力供給システム。

【請求項8】

前記入力部の各々は、自動切替スイッチ（ＡＴＳ）を備える、請求項６に記載の電力供給システム。

【請求項9】

前記Ｎ＋１個の入力部の各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルをさらに備え、前記ユーティリティ電気パネルは２つの専用入力部を有し、前記ユーティリティ電気パネルと前記２つの専用入力部との間の前記電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、請求項６に記載の電力供給システム。

【請求項10】

Ｎ個の電気パネルに電力を供給するための回路であって、
・Ｎ＋１個のブロックバーであって、各々が電源の自動切替スイッチ（ＡＴＳ）に接続するためのものであり、各々が分離スイッチギヤを介して前記Ｎ＋１個のブロックバーのうちの少なくとも２つの他のブロックバーに接続される、Ｎ＋１個のブロックバーと、
・Ｎ＋１個のＵＰＳユニットであって、当該Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々の専用のスイッチギヤを介して専用の１つのブロックバーに接続するためのものである、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・２Ｎ個の電力出力部であって、前記Ｎ個の電気パネルの各々が前記２Ｎ個の電力出力部のうちの２つに接続され、前記２Ｎ個の電力出力部の各々が前記Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの２つに接続される、２Ｎ個の電力出力部と
を備え、
各々の専用スイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは前記第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有する、回路。

【請求項11】

前記Ｎ＋１個のブロックバーの各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルをさらに備え、前記ユーティリティ電気パネルは２つの専用ブロックバーを有し、前記ユーティリティ電気パネルと前記２つの専用ブロックバーとの間の電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、請求項１０に記載の回路。

【請求項12】

Ｎ個の電気パネルに電力を供給するための回路であって、
・Ｎ＋２個のブロックバーであって、各々が電源の自動切替スイッチ（ＡＴＳ）に接続するためのものであり、各々が分離スイッチギヤを介して前記Ｎ＋２個のブロックバーのうちの少なくとも２つの他のブロックバーに接続される、Ｎ＋２個のブロックバーと、
・各々が専用のスイッチギヤを介して前記ブロックバーの各々に接続するためのものである、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・２Ｎ個の電力出力部であって、前記Ｎ個の電気パネルの各々が前記２Ｎ個の電力出力部のうちの２つに接続され、前記２Ｎ個の電力出力部の各々がＮ＋１個のＵＰＳユニットの２つの接続される、２Ｎ個の電力出力部と
を備え、
各々の専用スイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは前記第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有する、回路。

【請求項13】

前記Ｎ＋２個のブロックバーの各々への専用の電気接続部を有するユーティリティ電気パネルをさらに備え、前記専用の電気接続部を介する前記ユーティリティ電気パネルと前記Ｎ＋２個のブロックバーの各々との間の前記電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、請求項１２に記載の回路。

【請求項14】

前記Ｎ＋２個のブロックバーの各々の前記電源は、冗長電源である、請求項１２に記載の回路。

【請求項15】

電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムであって、
・電力を受け取るための電源へのＮ＋２個の入力電気接続部と、
・各々が専用のスイッチギヤおよび分離スイッチギヤを介する前記Ｎ＋２個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有するＮ＋１個のＵＰＳユニットであって、各々の専用のスイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは前記第１の電流定格よりも大きい第２の電流定格を有する、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・電力が供給されるＮ個の電気パネルであって、各々が２つのＵＰＳユニットの組み合わせへの電気接続部を有し、そのことにより前記Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々は前記電気パネルへの少なくともＮ個の電気接続部を有する、Ｎ個の電気パネルと
を備える、システム。

【請求項16】

前記Ｎ＋２個の入力電気接続の各々は、二重電源に接続される、請求項１５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１６年２月３日に出願された米国特許出願第１５／０１５，０６０号の優先権または利益を主張するものである。この特許のその明細書を参照により本願明細書に引用したものとする。

【0002】

開示される主題は、一般に、データセンタへの電力供給のための回路に関する。より具体的には、本発明は、データセンタへの冗長電力供給を提供する回路アーキテクチャに関する。

【背景技術】

【0003】

データセンタは、かなりの電力を消費する。データセンタを構成するサーバは、絶えず、すなわち中断することなく電力が供給される必要がある。それよりは消費量は少ないが、同じことがデータセンタの機能に寄与するファンや空調のような他の構成要素についても言える。

【0004】

冗長性は、通常、データセンタの中断のない動作を保証するために設備を２倍にすることによって提供される。しかし、設備を２倍にするにはコストがかかる。この欠点は、冗長設備が通常は緊急の場合でのみ使用される、すなわち、ほとんど使用されないままであるという事実によって強調される。この産業環境では、スペースを占有し、メンテナンスが必要であり、そうでなければ設備利用率が非常に低い発電設備に資本を割り当てることは望ましくない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、資本集約的な設備を必要としない電力供給の冗長性が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態によれば、電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムであって、
・電力を受け取るための電源へのＮ＋１個の入力電気接続部と、
・各々がＮ＋１個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有する、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・電力が供給されるＮ個の電気パネルであって、各々が２つのＵＰＳユニットの組み合わせへの電気接続部を有し、そのことによりＮ＋１個のＵＰＳユニットの各々は電気パネルへの少なくともＮ個の電気接続部を有する、Ｎ個の電気パネルと
を備えるシステムが提供される。

【0007】

別の実施形態によれば、ＵＰＳユニットの各々は、専用の１つの入力電気接続部を有し、ＵＰＳユニットの各々と専用の１つの入力電気接続部との間の電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える。

【0008】

別の実施形態によれば、ＵＰＳユニットの各々とＮ＋１個の入力電気接続部の専用の入力電気接続部以外の入力電気接続部との間の電気接続部は、第１の電流定格よりも大きい第２の電流定格を有するスイッチギヤを備える。

【0009】

別の実施形態によれば、Ｎ＋１個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルであって、ユーティリティ電気パネルは２つの専用入力電気接続部を有し、ユーティリティ電気パネルと２つの専用の入力電気接続部との間の電気接続部は第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、ユーティリティ電気パネルがさらに提供される。

【0010】

別の実施形態によれば、ＵＰＳユニットと入力電気接続部との間の電気接続部はブロックバーを備える。

【0011】

別の実施形態によれば、入力電気接続部の各々は、自動切替スイッチ（ＡＴＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ）を備える。

【0012】

本発明の別の態様では、データセンタのための電力供給システムであって、
・Ｎ＋１個の電源の列から電力を受け取るためのＮ＋１個の入力部と、
・各々がＮ＋１個の入力部の各々への電気接続部を有し、専用のスイッチギヤによって保護される、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの列と、
・データセンタに供給するための２Ｎ個の電力出力部であって、各々がＮ＋１個のＵＰＳユニットのうちの２つに接続される、２Ｎ個の電力出力部と、
・分離スイッチギヤであって、２つのＮ＋１個のＵＰＳユニットの専用スイッチギヤ間の任意の電気的経路が分離スイッチギヤの少なくとも１つを備えるように配置された、分離スイッチギヤと
を備える電力供給システムが提供される。

【0013】

別の実施形態によれば、各々の専用スイッチギヤは、第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは、第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有する。

【0014】

別の実施形態によれば、ＵＰＳユニットと入力部との間の電気接続部はブロックバーを備える。

【0015】

別の実施形態によれば、入力部の各々は自動切替スイッチ（ＡＴＳ）を備える。

【0016】

別の実施形態によれば、Ｎ＋１個の入力部の各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルであって、ユーティリティ電気パネルは２つの専用の入力部を有し、ユーティリティ電気パネルと２つの専用入力部との間の電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、ユーティリティ電気パネルがさらに提供される。

【0017】

本発明の別の態様では、Ｎ個の電気パネルに電力を供給するための回路であって、
・Ｎ＋１個のブロックバーであって、各々が電源に接続するためのものであり、各々が分離スイッチギヤを介してＮ＋１個のブロックバーのうちの少なくとも２つの他のブロックバーに接続される、Ｎ＋１個のブロックバーと、
・各々が専用のスイッチギヤを介して専用の１つのブロックバーに接続するためのものである、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・２Ｎ個の電力出力部であって、Ｎ個の電気パネルの各々が２Ｎ個の電力出力部のうちの２つに接続され、２Ｎ個の電力出力部の各々がＮ＋１個のＵＰＳユニットの２つに接続される、２Ｎ個の電力出力部と
を備える回路が提供される。

【0018】

別の実施形態によれば、各々の専用スイッチギヤは、第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは、第１の電流定格より大きい第２の電流定格を有する。

【0019】

別の実施形態によればＮ＋１個のブロックバーの各々への電気接続部を有するユーティリティ電気パネルであって、ユーティリティ電気パネルは２つの専用のブロックバーを有し、ユーティリティ電気パネルと２つの専用のブロックバーとの間の電気接続部は第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、ユーティリティ電気パネルがさらに提供される。

【0020】

本発明の別の態様によれば、Ｎ個の電気パネルに電力を供給するための回路であって、回路は、
・Ｎ＋２個のブロックバーであって、各々が電源に接続するためのものであり、各々が分離スイッチギヤを介してＮ＋２個のブロックバーのうちの少なくとも２つの他のブロックバーに接続される、Ｎ＋２個のブロックバーと、
・各々が専用のスイッチギヤを介してブロックバーの各々に接続するためのものである、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・２Ｎ個の電力出力部であって、Ｎ個の電気パネルの各々は２Ｎ個の電力出力部のうちの２つに接続され、２Ｎ個の電力出力の各々はＮ＋１個のＵＰＳユニットの２つに接続される、２Ｎ個の電力出力部と
を備える。

【0021】

一実施形態によれば、各々の専用スイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは第１の電流定格よりも大きい第２の電流定格を有する。

【0022】

一実施形態によれば、Ｎ＋２個のブロックバーの各々への専用の電気接続部を有するユーティリティ電気パネルであって、専用の電気接続部を介するユーティリティ電気パネルとＮ＋２個のブロックバーの各々との間の電気接続部は、第１の電流定格を有するスイッチギヤを備える、ユーティリティ電気パネルがさらに提供される。

【0023】

一実施形態によれば、Ｎ＋２個のブロックバーの各々の電源は冗長電源である。

【0024】

本発明の別の態様によれば、電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムであって、
・電力を受け取るための電源へのＮ＋２個の入力電気接続部と、
・各々が専用のスイッチギヤおよび分離スイッチギヤを介するＮ＋１個の入力電気接続部の各々への電気接続部を有するＮ＋１個のＵＰＳユニットであって、各々の専用のスイッチギヤは第１の電流定格を有し、各々の分離スイッチギヤは第１の電流定格よりも大きい第２の電流定格を有する、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットと、
・電力が供給されるＮ個の電気パネルであって、電気パネルの各々は、２つのＵＰＳユニットの組み合わせへの電気接続部を有し、そのことによりＮ＋１個のＵＰＳユニットの各々は電気パネルへの少なくともＮ個の電気接続部を有する、Ｎ個の電気パネルと
を備えるシステムが提供される。

【0025】

一実施形態によれば、Ｎ＋２個の入力電気接続部の各々は、冗長電源に接続される。

【0026】

理解されるように、開示され主張される主題は、特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な点で修正が可能である。したがって、図面および説明は本質的に例示的なものに過ぎず、限定的なものと見なされるべきではなく、主題の全範囲が特許請求の範囲に記載されている。

【0027】

本開示のさらなる特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】一実施形態に係る、電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムを示す単線結線図である。

【図2】一実施形態に係る、照明および他の建物関連機能に電力を冗長的に供給するためのサブシステムを示す単線結線図である。

【図3】一実施形態に係る、電力網に関連するシステムを示す単線結線図である。

【図4】一実施形態に係る、電気パネルを示す単線結線図である。

【図5】別の実施形態に係る、電気パネルに電力を冗長的に供給するためのシステムを示す単線結線図である。

【図6】図５の実施形態に係る、ＵＰＳユニットを備えるサブシステムを示す単線結線図である。

【図7】別の実施形態に係る、電力網に関連するシステムを示す単線結線図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

添付図面全体を通して、同様の特徴は同様の参照番号で識別されることに留意されたい。

【0030】

データセンタのような負荷に冗長的に電力を供給する図１のシステム１０について説明する。以下に説明する構成は、２Ｎの冗長性を有する配電部に給電するために、発電機およびＵＰＳのレベルにおけるＮ＋１の冗長性を提供することができる。

【0031】

システム１０は、回路のための電力を生成する電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（発電機ともいう）の列、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの列、および電力を受け取る電気パネル５０ａ、５０ｂを備える。

【0032】

配電側では、システム１０は、通常、Ｎ個の電気パネル５０ａ、５０ｂ（図４参照）に直接接続された２Ｎ個の変圧器５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄを備える。Ｎ個の電気パネル５０ａ、５０ｂは、Ｎ＋１個のＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって冗長的に給電される。電力は、Ｎ＋１個の電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃによってＮ＋１個のＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃに供給される。

【0033】

したがって、本明細書で説明するシステムは、Ｎ個の負荷全体にわたって２Ｎの冗長性を有する配電部に給電するために、発電機およびＵＰＳのレベルにおけるＮ＋１の冗長性を表示する。

【0034】

上述したように、システム１０は、複数のＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備える。ＵＰＳは、無停電電力供給部（無停電電源ともいう）であり、その電源のうちの１つに障害が発生した場合に実質的に無中断の電力を負荷に供給する電気装置である。通常、既存のシステムでは、ＵＰＳは主電源によって電力供給される。主電源に障害が発生した場合、バッテリまたは任意のその同等物（例えば、スーパーキャパシタ）が必要な電力を供給することができる。バッテリまたはその同等物は（通常はパッシブモード）、主電源に障害が発生したときに、１つの電源から別の電源への移行がほぼシームレスになるように速やかに起動することができる必要がある。

【0035】

このシステムで使用されるＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、バッテリの存在に依存せず、中断することなく非常用電力を供給する。むしろ、このシステムで使用されるＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃに電力を連続的に供給している複数の電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃへの接続に依存している。

【0036】

主アクティブ電源および主アクティブ電源に障害が発生したときに電力供給を引き継ぐ二次パッシブ電源に依存する代わりに、既存のシステムで通常行われるように、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、ほとんどの時間アクティブ状態である電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃからの電力を使用する。

【0037】

一実施形態によれば、必要に応じて非常用電力を供給するためのバッテリ（図示せず）が依然として存在し得る。しかしながら、本明細書で検討されるシステム１０は、これらのバッテリを取り除いて所望の冗長性を提供する。

【0038】

電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、電力網１５、オンサイト発電機（様々なフォームファクタで存在することは周知である）などであり得る。各々の電源は、他の電源とは独立している必要があるので、障害は独立したイベントになる。

【0039】

一実施形態によれば、電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、自動切替スイッチ８０ａ、８０ｂ、８０ｃ（ＡＴＳ）が設けられた入力接続部４０ａ、４０ｂ、４０ｃの各々でシステム１０に接続される。各々のＡＴＳ（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ）は、電源（２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれ）の１つに対する専用のＡＴＳになる。ＡＴＳは、電源が必要なときを検出する（すなわち、システム１０における電力の損失を検出する）切替スイッチであり、その専用の電源がシステム１０に電力を供給できるように回路を電気的に閉じる。電源が必要でないときは、ＡＴＳ８０ａ、８０ｂ、８０ｃからの関連するＡＴＳは回路を開いて、その電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃのシステム１０への接続を解除することができる。一実施形態によれば、ＡＴＳは、電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃを起動する必要性を検出し、電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃに起動するように指示する（すなわちトリガする）装置である。

【0040】

一実施形態によれば、変圧器５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにもＡＴＳ８２ａ、８２ｂ、８２ｃが設けられる。各々の変圧器（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）には、専用のＡＴＳ（８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ）が設けられる。ＡＴＳは、変圧器５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄのうちの１つからパネルに電力を供給する必要があるときに回路を開閉するように働く。各々のＡＴＳ−変圧器の対は、電気パネルに接続されることになり、したがって、各々のＡＴＳ−変圧器の対は、システム１０の電力出力部と見なされ得る。

【0041】

回路の部品間の電気接続部は、様々なタイプおよび形状で存在することで知られている。実際には、大電流がシステムに関係するという事実は、電気伝導用の電気バスバーと接続用のブロックバーの使用によって反映されている。電気バスバーは堅牢であり、大電流に耐えることができ、工業規模の電気エンクロージャ内で広く使用されている。

【0042】

一実施形態によれば、電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよびＵＰＳユニット３０を隔離するための機構が存在する。例えば、電源間の同期不良（例えば、異なる周波数、適切に整列されていない位相など）が発生した場合、これらの電源２０からの電気経路を隔離しなければならない。すなわち、これらの電源２０は、回路のどの部分も同時に２つの同期していない電源から電力を受け取らないように、それらの電源間に電気接続部を有してはならない。ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの各々は、専用の１つの入力部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（入力電気接続部４０ａ、４０ｂ、４０ｃともいう）を有する。隔離が行われる必要がある場合、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちの１つとその専用入力部４０ａ、４０ｂ、４０ｃとの間の電気接続部は１つのみ維持される、すなわち、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃと非専用入力部４０ａ、４０ｂ、４０ｃとの間の接続は解除される。この動作は、通常は安全上の目的で、電源／ＵＰＳユニットの対を他の対から隔離する。

【0043】

これは、次のように形式化され得る。ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃと入力電気接続部４０ａ、４０ｂ、４０ｃとの間の電気接続部は、複数の異なるＵＰＳ入力経路を含む。専用のＵＰＳ入力経路は隔離可能である、つまり、全ての専用ＵＰＳ入力経路は、分離可能であり、互いに並行して動作することができる。専用のＵＰＳ入力経路を分離する必要がある場合、これらの経路に沿って電流が存在しないようにするために、非専用ＵＰＳ入力経路がブレーカ（以下に説明するスイッチギヤユニット）によって電気的に開放され得る（すなわち、電流を流すことができない）。

【0044】

例えば、図１では、ＵＰＳユニット３０ａと入力部４０ａとの間の直接経路は専用ＵＰＳ入力経路であり、ＵＰＳユニット３０ａから入力部４０ｂ、４０ｃへの直接経路は非専用ＵＰＳ入力経路である。

【0045】

一実施形態によれば、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、専用スイッチギヤユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを使用して個別に保護され得て、隔離可能な専用ＵＰＳ入力経路の分離は分離スイッチギヤユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃを使用して行われる。

【0046】

スイッチギヤユニットは、回線ブレーカの機能を果たすことができる装置である。さらに、スイッチギヤユニットは、電流測定のような他の機能を実行する。スイッチギヤユニットの精巧さに応じて、スイッチギヤユニットに他の機能が追加される場合がある。スイッチギヤユニットは、プログラム可能である、すなわち、所定の規則に従って回路を遮断することができる。スイッチギヤユニット内でプログラムされた条件が満たされたときに、スイッチギヤユニットは回路を遮断する。通常、遮断は、保護の目的で、例えば、設備を過度の大電流から保護するために行われる。

【0047】

スイッチギヤユニットは、通常、電流定格（アンペア）によって特徴付けられ、電流定格は、様々な方法で定義され得るが、通常は、回路を切断する前にスイッチギヤが処理できる最大電流のことである。

【0048】

各々のＵＰＳユニット用の専用スイッチギヤユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ（第１のスイッチギヤともいう）は、各々のＵＰＳユニットの専用ＵＰＳ入力経路上に配置される。各々の専用スイッチギヤユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、それぞれに対応するＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの各々の回路ブレーカとして機能する。例えば、図１では、専用スイッチギヤユニット６０ａがＵＰＳユニット３０ａ用のスイッチギヤユニットである。専用スイッチギヤユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを保護するための電流定格を有する。この電流定格は、第１の電流定格として定義される。一例では、第１の電流定格は約１，６００Ａである。

【0049】

ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの所与の１つは、回路内のこれらの２つの位置間の経路上の専用スイッチギヤユニットに接触せずに、その専用電源入力部に電気的に接続されるべきではない。さらに、図１に示されているように、ＵＰＳユニットをどの経路上でも発生する摂動から保護するために専用スイッチギヤユニットがそれに対応するＵＰＳユニットに近接して配置されるように、所与のＵＰＳユニットの専用スイッチギヤユニットが所与のＵＰＳユニットと隣接する分離スイッチギヤユニット（単数または複数）との間の経路（単数または複数）上に配置される形が望ましい。

【0050】

分離スイッチギヤユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃ（第２のスイッチギヤユニットともいう）は、ＵＰＳユニットと入力部との間の非専用経路の各々に配置される。分離スイッチギヤユニットの目的は、専用経路を他の経路から隔離することである。ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの所与のＵＰＳユニットは、回路内のこれらの２つの位置間の経路上の分離用スイッチギヤユニットに接触せずに、電源入力部４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうちの非専用の１つの電源入力部に電気的に接続されるべきではない。

【0051】

分離スイッチギヤユニットは、専用のＵＰＳ入力経路を隔離するための電流定格を有する。混乱を避けるために、この電流定格は第２の電流定格として定義される。一例では、第２の電流定格は約６０００Ａである。

【0052】

一実施形態によれば、第２の電流定格は第１の電流定格よりも大きい。所与のＵＰＳ入力部の対に対して、ＵＰＳユニットとその専用入力接続部との間に画定される専用経路は、他の全ての電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（その専用の電源、例えば、電源２０ｂ、２０ｃ以外）からの最大合計電流からＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちの所与のＵＰＳユニット（例えば、ＵＰＳユニット３０ａ）を保護するのに十分な第２の電流定格を有する分離スイッチギヤユニットによって保護されるべきである。

【0053】

実際には、上述したように、ブロックバーは、システム１０の回路の構成要素間の接続に使用され得る。３つのＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃおよび３つの電源入力部４０ａ、４０ｂ、４０ｃが存在する図１の状況下では、３つのブロックバー、例えば、ブロックバー９０ａ、９０ｂ、９０ｃが存在する。例えば、ブロックバー９０ａは、ＡＴＳ８０ａおよびＵＰＳユニット３０ａの専用スイッチギヤ６０ａに接続される。ブロックバー９０ａ、９０ｂ、９０ｃも一緒に接続されて複数の電気経路を形成する。しかしながら、ブロックバー９０ａ、９０ｂ、９０ｃの間には、必要であれば、または必要に応じて、ブロックバー上で分離を可能にするための分離スイッチギヤユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃが設けられる。例えば、ブロックバー９０ａとブロックバー９０ｂとの間には分離スイッチギヤ７０ａが設けられ、ブロックバー９０ｂとブロックバー９０ｃとの間には分離スイッチギヤ７０ｂが設けられ、ブロックバー９０ｃとブロックバー９０ａとの間には分離スイッチギヤ７０ｃが設けられる。

【0054】

一実施形態によれば、ユーティリティパネル５１がさらに提供される。ユーティリティパネル５１は、照明、および他の建物または部屋に関連する電力需要に使用される電気パネルである。図２に示されているように、ユーティリティパネル５１は、複数のＡＴＳ７５と並行アーキテクチャで設けられ、すなわち、ユーティリティパネル５１は、両端が第１のショートブレーク（ｓｈｏｒｔ ｂｒｅａｋ）７１および第２のショートブレーク７２に接続され、複数のＡＴＳ７５は、同様の形で、第１のショートブレーク７１および第２のショートブレーク７２に接続される。より正確には、ユーティリティパネル５１は、並列に設けられた他のＡＴＳ７５の電流定格よりも小さい電流定格を有するより、変圧器５６およびＡＴＳ７４を介して第１のショートブレークおよび第２のショートブレークに接続される。図１に示されている実施形態では、第１のショートブレーク７１および第２のショートブレーク７２は、それぞれ電源２０ａおよび電源２０ｃとの接続に専用のスイッチギヤユニットであり、両方の電源は、ユーティリティパネル５１に電力を供給することができ、そのことにより冗長性を提供することができる。

【0055】

一実施形態によれば、システムの拡張を可能にするために追加の専用スイッチギヤユニット６０ｄが設けられる。

【0056】

図３は、システム１０と電力網１５との間の接続の一例である。電力網の電源１２は、高圧電力の配電に適した低電圧（例えば、２５ｋＶ〜４８０Ｖの変換）への変換と共に示されている。図３に示されているように、電源２０は、システム１０が接続されている電力網からケーブルに組み込まれ得る。

【0057】

図４は、システム１０の負荷の一例を示す。電気パネルに給電するための変圧器群５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄの各対の変圧器は、負荷に接続される。図４に示されている実施形態によれば、負荷または電気パネルは、複数のパネル、例えば、それぞれ４２個のブレーカから成る１８個のパネルを備える。この例では、各々のブレーカの定格電流は４００Ａであり、電気パネルは２極構成である。

【0058】

上記のシステムでは、パネルに給電するためにＮ＋１個の電源とＮ＋１個のＵＰＳユニットのみが必要であるのが有利である。配電部（すなわち、変圧器）のみが２Ｎの冗長性を示す。したがって、全てのレベルで２Ｎの冗長性を必要とする既存のシステムと比較して、冗長性を提供するために必要な設備投資が低減される。

【0059】

さらに、上記のシステムは、全ての電源を利用するのが有利である。冗長電源は、非常用として待機している未使用のバッテリではない。むしろ、冗長性は、任意のＵＰＳユニットに給電するために使用され得るようにアクティブ電源を接続することによって提供される。通常動作では全ての電源が使用されるため、通常動作の間は待機状態の電源はない。あるいは、使用される電源が選択され得る。例えば、電源２０ａは、図１に示されている２つの負荷に電力供給するために使用され得るＵＰＳユニット２０ｃに電力を供給するように選択され得る。使用される電源とＵＰＳは独立しており、状況に応じて選択され得る。同期の問題が発生したときに（安全上の目的で）電気経路が分離される可能性があっても、通常動作の間は、どの発電機も任意の負荷に給電することができる任意のＵＰＳに給電することができる。したがって、これらの要素の任意選択は、通常動作の間に使用され得る。

【0060】

さらに、電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間の結合およびＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間の結合は、最小限の設備で最大の冗長性を保証する。電源２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちの１つに障害が発生した場合に全てのＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃが動作可能であり、ＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの１つに障害が発生した場合に全てのパネルに電力が供給される。

【0061】

最後に、システム１０は、有利には、電気パネル５０ａ、５０ｂが電気的に接続される集中システムとして提供され得る。施設内に分散され、維持することがより困難である複数のモジュール（各々のモジュールは冗長性を提供するためにバッテリを有する）を提供する代わりに、システム全体が単一のシステムとして１つに集中され、より維持しやすく、バスバーと、スイッチギヤと、ＡＴＳと、ブレーカと、電源および電気パネルへのコネクタとを備える。

【0062】

図５〜図７は、いくつかの構成要素が異なる相対位置を有するシステム１０の別の実施形態を示している。

【0063】

この代替形態では、電源は、図５に示されているように、２０ａ、２０ａ’と、２０ｂ、２０ｂ’と、２０ｃ、２０ｃ’と、２０ｄ、２０ｄ’とになるように重複して設けられる。 すなわち、各々の電源は二重電源であり得る。変圧器は、ブロックバー９０ａ〜９０ｄを介してシステム１０内で所望の一貫した電圧を達成するために、これら個々の電源の各々に関連付けられ得る。

【0064】

上記の実施形態と同様に、分離スイッチギヤユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄが設けられる。専用のスイッチギヤユニット６０ａ〜６０ｐも設けられる。専用のスイッチギヤユニット６０の数は、各々の電源対に対して２つ以上の専用のスイッチギヤユニット６０が存在するので、上記の実施形態と比較して増加する。

【0065】

したがって、電源対は、分離スイッチギヤユニット７０を使用して互いに分離されるが、ＵＰＳユニット３０のいくつかは、同じ専用の電源対に接続されている限り、互いに分離されない。

【0066】

この実施形態では、変圧器５５は、図５〜図６に示されているように、ＵＰＳユニット３０より前に配置される。このことにより、より高い電圧（例えば、４８０Ｖの代わりに２５ｋＶ）が可能となり、システムのより大きな限界負荷（例えば、２ＭＷの代わりに６〜１０ＭＷ）を達成することができる。この構成は、システム１０の効率を高める。電力は、図１の変圧器レベル（５５）で出力されるので、ＡＴＳユニットレベル（８２ａ〜８２ｄ）で安全に冗長的に出力される。

【0067】

この実施形態では、各々のＵＰＳユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、電源のうちのいずれか一つ（または図５に示されているような二重電源）への直接専用経路を有する。上記の実施形態と同様に、データセンタに電力を供給するために２Ｎ個の電力出力部が存在し、２Ｎ個の電力出力部の各々はＮ＋１個のＵＰＳユニット３０のうちの２つに接続される。Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々は、二重電源の各々に対する専用の接続部を有し、その数はＮ＋２個であり、電力出力部に関してＵＰＳユニットと同じ種類の冗長性を提供することができる。電源２０の各々は、電源レベルで追加の冗長性を提供するために二重電源（例えば、電源２０ａ、２０ａ’を備える）になるように重複して設けられる。実際には、図７に示されている個々の電源は複数回使用され得るので、図示されているように多数の発電機を設ける必要はない。すなわち、図７に示されている８つの発電機から、それらの多くは冗長性を有することができ、わずか２つ、３つ、または４つの発電機が実際に設けられ得ることを意味している。しかしながら、この説明は、Ｎ＋１個のＵＰＳユニット３０には当てはまらない（実際にはＮ＋１個のＵＰＳユニット３０が存在する）。

【0068】

言い換えれば、Ｎ＋１個のＵＰＳユニット３０が存在し、２Ｎ個の電力出力部（Ｎ個の電気パネルに電力供給するために二重冗長性を有する）の各々はＮ＋１個のＵＰＳユニットのうちの２つに接続され、Ｎ＋１個のＵＰＳユニットの各々は、この専用の電気経路用の冗長電源によってＮ＋２個の専用電気経路を介して給電される。（「専用」という用語は、上記で定義されている。）Ｎ＋２個の専用電気経路は、これらの電気経路を形成するＮ＋２個のブロックバーが存在することを意味し、ブロックバーの各々は電源の自動切替スイッチ（ＡＴＳ）に接続するためのものである（図７参照）。ブロックバーの各々は、分離スイッチギヤ７０を介してＮ＋１個のブロックバーのうちの少なくとも２つの他のブロックバー（例えば、図７では２つ）に接続されている。

【0069】

電源が冗長性を有するこの実施形態によれば、冗長電源は、複数の電源（すなわち、少なくとも２つ）の中から選択された少なくとも２つの（すなわち二重）電源を備える。

【0070】

図５〜図６の実施形態のシステムの動作の他の態様は、図１に示されているシステムの動作と同様である。

【0071】

図示されていない別の実施形態によれば、システム内の所与の場所におけるＡＴＳは、スイッチギヤ内の２つのインターロックされたブレーカで置き換えられ得る。

【0072】

図７は、システム１０のこの実施形態と電力網１５との間の接続の一例である。

【0073】

好適な実施形態を上記で説明し、添付の図面に示したが、本開示から逸脱することなく修正が行われてもよいことは、当業者には明らかであろう。このような修正は、本開示の範囲内に含まれる可能な変形形態であると考えられる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】