CN104242269A - 配电系统和供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电系统和供电系统，属于电力电子技术领域。所述配电系统包括：电源分配单元PDU、干路线、N个电源供应系统和设置在干路线上的干路断路元件；其中，PDU还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上；任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件的断路性能参数，用于在任一电源供应系统发生过流故障或短路故障时，支路断路元件先于干路断路元件断开。解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；通过断开发生故障的支路线，而保证其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，避免了大面积的供电故障。

Description

配电系统和供电系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种配电系统和供电系统。

背景技术

在数据中心机房中，电源分配单元(英文：Power Distribution Unit；简称：PDU)负责机架设备的电源分配。电源分配单元对于维持设备的正常运行至关重要，一旦电源分配单元出现故障，将会导致设备被下电，业务被中断，同时损害设备寿命。

请参考图1，其示出了一种涉及到PDU的配电系统的结构示意图。该配电系统10包括：PDU11、干路线12、N条支路线13以及与N条支路线13对应的N个输出负载14，N≥2且N为整数。其中，干路线12的一端连接配电柜(英文：Power Distribution Frame；简称：PDF)15的分流模块，另一端连接PDU11的分流点11a。干路线12用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点11a输出给PDU11的N条支路线13。上述N条支路线13的输入端连接分流点11a，N条支路线13的输出端与N个输出负载14一对一的连接，为输出负载14提供电流输入。PDU11内部的干路线上还设置有开关K，开关K用于保障各支路线13的供电安全。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：当任一输出负载14发生过流故障或者短路故障时，位于干路线12上的开关K都会脱扣断开。这样，虽然能够保障供电安全，但也导致了PDU11所接的其它输出负载发生供电故障，无法正常工作。由此可见，上述技术存在当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题。

发明内容

为了解决上述技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题，本发明实施例提供了一种配电系统和供电系统。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种配电系统，包括电源分配单元PDU、干路线和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数；

所述干路线的一端连接配电柜PDF的分流模块，另一端连接所述PDU的分流点，所述干路线用于对从所述分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过所述分流点输出给所述PDU的N条支路线；

所述N条支路线的输入端连接所述分流点，所述N条支路线的输出端与所述N个电源供应系统的输入端一对一的连接，所述电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，所述负载连接所述PSU的输出端，所述PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将所述经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给所述负载；

其中：

还包括干路断路元件，所述干路断路元件设置在所述干路线上；

所述PDU还包括N个支路断路元件，所述N个支路断路元件一对一的设置在所述N条支路线上，所述支路断路元件位于设置所述支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间；

所述N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数，其中，所述断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，所述断路电流是指触发断路的电流，所述分断时间是指在所述断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间，用于在所述N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于所述干路断路元件断开，其中，所述支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且所述支路线A的输出端与所述电源供应系统A连接。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述干路断路元件设置在所述PDU内的所述干路线上。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述干路断路元件设置在所述PDF和所述PDU之间的所述干路线上。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或者第一方面的第二种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述PDU还包括干路限流器：

所述干路限流器设置在所述干路线上；

所述干路限流器用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制所述干路线上的干路故障电流位于第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，在第一方面的第四种可能的实施方式中，所述PDU还包括干路限流开关：

所述干路限流开关设置在所述干路线上，且所述干路限流开关与所述干路限流器并联；

所述干路限流开关，用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述干路限流器限制所述干路线上的干路故障电流位于所述第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，在第一方面的第五种可能的实施方式中，所述PDU还包括干路限流开关：

所述干路限流开关设置在所述干路线上，且所述干路限流开关与所述干路限流器并联；

所述干路限流开关，用于在所述N个电源供应系统均正常工作时，处于导通状态，以将所述干路限流器短路；以及用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述干路限流器限制所述干路线上的干路故障电流位于所述第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式、第一方面的第三种可能的实施方式、第一方面的第四种可能的实施方式或者第一方面的第五种可能的实施方式，在第一方面的第六种可能的实施方式中，还包括支路限流器A：

所述支路限流器A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流器A与所述支路断路元件A串联；

所述支路限流器A用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制所述支路线A上的支路故障电流位于第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，在第一方面的第七种可能的实施方式中，还包括支路限流开关A：

所述支路限流开关A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流开关A与所述支路限流器A并联；

所述支路限流开关A用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述支路限流器A限制所述支路线A上的支路故障电流位于所述第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，在第一方面的第八种可能的实施方式中，还包括支路限流开关A：

所述支路限流开关A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流开关A与所述支路限流器A并联；

所述支路限流开关A，用于在所述电源供应系统A正常工作时，处于导通状态，以将所述支路限流器A短路；以及用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述支路限流器A限制所述支路线A上的支路故障电流位于所述第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

第二方面，提供了一种供电系统，其特征在于，包括电源、配电柜和如第一方面或者第一方面的任一种可能的实施方式所述的配电系统：

所述电源输出交流电流；

所述配电柜接收所述交流电流，并将所述交流电流进行分流处理后，输出给所述配电系统，所述配电柜用于为所述配电系统提供电流输入。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是背景技术提供的一种配电系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的配电系统的结构示意图；

图3A/3B是本发明另一实施例提供的配电系统的结构示意图；

图3C/3D是本发明另一实施例涉及的两组用于反映分断时间与断路电流之间对应关系的曲线的示意图；

图4A是本发明再一实施例提供的配电系统的结构示意图；

图4B/4C是本发明再一实施例涉及的两组用于反映分断时间与断路电流之间对应关系的曲线的示意图；

图5是本发明还一实施例提供的配电系统的结构示意图；

图6是本发明一个实施例提供的供电系统的结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的供电系统的结构示意图。

具体实施方式

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

请参考图2，其示出了本发明一个实施例提供的配电系统的结构示意图。该配电系统20包括电源分配单元PDU21、干路线22和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数。

干路线22的一端连接配电柜PDF23的分流模块，另一端连接PDU21的分流点21a，干路线22用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点21a输出给PDU21的N条支路线。

N条支路线的输入端连接分流点21a，N条支路线的输出端与N个电源供应系统的输入端一对一的连接。电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，负载连接PSU的输出端，PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给负载。

其中：

配电系统20还包括干路断路元件24，干路断路元件24设置在干路线22上。

PDU21还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上，支路断路元件位于设置支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间。

N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件24的断路性能参数。其中，断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，断路电流是指触发断路的电流，分断时间是指在断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间。用于在N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于干路断路元件24断开。其中，支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且支路线A的输出端与电源供应系统A连接。

综上所述，本实施例提供的配电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

请参考图3A/3B，其示出了本发明另一实施例提供的配电系统的结构示意图。该配电系统30包括电源分配单元PDU31、干路线32和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数。

干路线32的一端连接配电柜PDF33的分流模块，另一端连接PDU31的分流点31a，干路线32用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点31a输出给PDU31的N条支路线。

N条支路线的输入端连接分流点31a，N条支路线的输出端与N个电源供应系统的输入端一对一的连接。电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，负载连接PSU的输出端，PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给负载。

其中：

配电系统30还包括干路断路元件34，干路断路元件34设置在干路线32上。具体的：干路断路元件34可以设置在PDU31内的干路线上(如图3A所示)，也可以设置在PDF33和PDU31之间的干路线上(如图3B所示)。当干路断路元件34设置在PDF33和PDU31之间的干路线上时，干路断路元件34可以设置于PDF33外部，也可以设置于PDF33内部。

干路断路元件34可以是断路器或者熔丝。

结合参考图3A，当干路断路元件34设置在PDU内的干路线上时，干路断路元件34可以选取短延时、且额定电流较小的断路器，比如额定电流为16A的微型断路器MCB；或者，干路断路元件34也可以选取短延时的慢熔熔丝。

结合参考图3B，当干路断路元件34设置在PDF33和PDU31之间的干路线上时，干路断路元件34b可以选取短延时、且额定电流较大的断路器，如额定电流为63A或者32A的微型断路器MCB。这样，可以使得干路断路元件34的一端连接PDF33的分流模块，而另一端在连接PDU31的分流点31a的同时还可以连接其它负载设备。

PDU31还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上，支路断路元件位于设置支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间。

N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件34的断路性能参数。其中，断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，断路电流是指触发断路的电流，分断时间是指在断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间。用于在N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于干路断路元件34断开。其中，支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且支路线A的输出端与电源供应系统A连接。

通过选取断路性能参数相匹配的干路断路元件34和支路断路元件，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均能够实现与该发生故障的电源供应系统A相连的支路线A上的支路断路元件A先于干路断路元件34断开。

具体来讲：干路断路元件34的动作特性比支路断路元件A的动作特性慢。当电源供应系统A发生大电流的过流故障或者短路故障时，支路线A上的支路断路元件A可以瞬时断开，断开发生故障的支路线A，而使得干路线32中的电流能够快速地恢复正常，保证干路断路元件34不会断开，进而保证其它支路线的正常工作。

另外，支路断路元件A可以是断路器、熔丝以及半导体开关中的任意一种。当支路断路元件A为断路器时，可以选取高速瞬动的微型断路器MCB；当支路断路元件A为熔丝时，可以选取快速熔断的快熔熔丝；当支路断路元件A为半导体开关时，可以选取动作特性快的高速半导体开关。

请结合参考图3C和图3D，其示出了本实施例涉及的两组可能的用于反映分断时间与断路电流之间的对应关系的曲线的示意图。

如图3C所示，曲线36a反映了当支路断路元件A为熔丝时，支路断路元件A的分断时间与断路电流之间的对应关系。此时，支路断路元件A的分断时间即为熔丝的熔断时间。曲线36b反映了干路断路元件34的分断时间与断路电流之间的对应关系。当支路断路元件A所在的支路线A发生大电流的过流故障或者短路故障时，由于故障电流很大，因此可认为发生故障的支路线A中的支路故障电流与干路线32中的干路故障电流近似相等，假设均为I₀。由图3C可以看出，当故障电流为I₀时，支路断路元件A的分断时间为t₁，干路断路元件34的分断时间均为t₂。由于t₁小于t₂，所以支路断路元件A将会先于干路断路元件34断开，在干路断路元件34断开之前将发生故障的支路线A断开，而使得干路断路元件34所在的干路线32中的电流能够快速地恢复正常，保证干路断路元件34不会断开，进而保证其它支路线的正常工作。

如图3D所示，曲线37a反映了当支路断路元件A为微型断路器MCB时，支路断路元件A的分断时间与断路电流之间的对应关系。此时，支路断路元件A的分断时间即为微型断路器MCB的脱扣时延。曲线37b反映了干路断路元件34的分断时间与断路电流之间的对应关系。当故障电流为I₀时，支路断路元件A的分断时间t₁小于干路断路元件34的分断时间t₂。

综上所述，本实施例提供的配电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

另外，当各个支路断路元件和干路断路元件同时设置于PDU内部时，由于支路断路元件与干路断路元件在动作特性、保护特性上的匹配，使得该PDU可以适配不同的电源、适配不同的负载，大大降低了对电源和负载的性能要求，有利于兼容不同配型的电源和负载，充分提高了该PDU的应用范围。

需要说明的一点是：本实施例仅以干路断路元件34为一个进行举例说明，在其它可能的实施例中，干路断路元件34也可以是多个。比如，当干路断路元件34为两个时，第一干路断路元件设置在PDU31内的干路线上，第二干路断路元件设置在PDF33和PDU31之间的干路线上。第二干路断路元件的第一端连接PDF33的分流模块，第二干路断路元件的第二端连接第一干路断路元件的第一端，第一干路断路元件的第二端连接PDU31的分流点31a。第二干路断路元件的第二端还与其它负载设备相连，为其它负载设备提供电流输入。第二干路断路元件的额定电流应适当大于第一干路断路元件的额定电流，以此实现多级、可靠地供电。

请参考图4A，其示出了本发明再一实施例提供的配电系统的结构示意图。该配电系统40包括电源分配单元PDU41、干路线42和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数。

干路线42的一端连接配电柜PDF43的分流模块，另一端连接PDU41的分流点41a，干路线42用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点41a输出给PDU31的N条支路线。

N条支路线的输入端连接分流点41a，N条支路线的输出端与N个电源供应系统的输入端一对一的连接。电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，负载连接PSU的输出端，PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给负载。

其中：

配电系统40还包括干路断路元件44，干路断路元件44设置在干路线42上。具体的：干路断路元件44可以设置在PDU41内的干路线上(如图4A所示)，也可以设置在PDF43和PDU41之间的干路线上(图中未示出)。干路断路元件44可以是断路器或者熔丝。

PDU41还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上，支路断路元件位于设置支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间。

N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件44的断路性能参数。其中，断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，断路电流是指触发断路的电流，分断时间是指在断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间。用于在N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于干路断路元件44断开。其中，支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且支路线A的输出端与电源供应系统A连接。

通过选取断路性能参数相匹配的干路断路元件44和支路断路元件，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均能够实现与该发生故障的电源供应系统A相连的支路线A上的支路断路元件A先于干路断路元件44断开。

与图3A/3B所示实施例不同的是：为了降低对支路断路元件A和干路断路元件44的分断能力的要求，防止故障电流过大而导致的分断失败，该PDU41还可以包括：干路限流器45。

干路限流器45设置在干路线42上。当干路断路元件44设置在PDU41内部的干路线上时，干路限流器45可以设置在干路断路元件44与分流点41a之间的干路线上；也可以设置在干路断路元件44与分流模块之间的干路线上。

干路限流器45用于在电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制干路线42上的干路故障电流位于第一预定区间。在第一预定区间内，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件44的断路性能参数。

在图3A/图3B所示实施例中，对支路断路元件A和干路断路元件44的分断能力要求较高。不论故障电流为何值时，支路断路元件A的断路性能参数需要始终小于干路断路元件的断路性能参数。比如，当故障电流特别大时，仍然要求支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件的断路性能参数。

然而，在实际应用中，支路断路元件A的断路性能参数可能并不是始终小于干路断路元件的断路性能参数。当断路电流位于某一区间内时，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件的断路性能参数；而当断路电流位于该区间外时，支路断路元件A的断路性能参数大于或者等于干路断路元件的断路性能参数。具体如下两种可能的情况：

请结合参考图4B和图4C，其示出了本实施例涉及的两组可能的用于反映分断时间与断路电流之间的对应关系的曲线的示意图。

1、在图4B中，曲线46a反映了当支路断路元件A为熔丝时，支路断路元件A的分断时间与断路电流之间的对应关系。此时，支路断路元件A的分断时间即为熔丝的熔断时间。曲线46b反映了干路断路元件44的分断时间与断路电流之间的对应关系。由图可以看出，当断路电流I＜I_max时，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件44的断路性能参数，也即支路断路元件A的分断时间小于干路断路元件44的分断时间；而当断路电流I＞I_max时，支路断路元件A的断路性能参数大于干路断路元件44的断路性能参数，也即支路断路元件A的分断时间大于干路断路元件44的分断时间。

因此，为了使得在故障电流的作用下，支路断路元件A先于干路断路元件44断开，需要通过干路限流器45限制故障电流的峰值，将故障电流的峰值限制在(0，I_max)的区间内。

比如，当故障电流被限制为I₀时，支路断路元件A的分断时间为t₁，干路断路元件44的分断时间均为t₂。由于t₁小于t₂，所以支路断路元件A将会先于干路断路元件44断开，在干路断路元件44断开之前将发生故障的支路线A断开，而使得干路断路元件44所在的干路线42中的电流能够快速地恢复正常，保证干路断路元件44不会断开，进而保证其它支路线的正常工作。

2、在图4C中，曲线47a反映了当支路断路元件A为微型断路器MCB时，支路断路元件A的分断时间与断路电流之间的对应关系。此时，支路断路元件A的分断时间即为微型断路器MCB的脱扣时延。曲线47b反映了干路断路元件44的分断时间与断路电流之间的对应关系。由图可以看出，当断路电流I＜I_max时，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件44的断路性能参数，也即支路断路元件A的分断时间小于干路断路元件44的分断时间；而当断路电流I＞I_max时，支路断路元件A的断路性能参数等于干路断路元件44的断路性能参数，也即支路断路元件A的分断时间等于干路断路元件44的分断时间。

因此，为了使得在故障电流的作用下，支路断路元件A先于干路断路元件44断开，需要通过干路限流器45限制故障电流的峰值，将故障电流的峰值限制在(0，I_max)的区间内。

比如，当故障电流被限制为I₀时，支路断路元件A的分断时间为t₁，干路断路元件44的分断时间均为t₂。由于t₁小于t₂，所以支路断路元件A将会先于干路断路元件44断开，在干路断路元件44断开之前将发生故障的支路线A断开，而使得干路断路元件44所在的干路线42中的电流能够快速地恢复正常，保证干路断路元件44不会断开，进而保证其它支路线的正常工作。

需要说明的一点是：干路限流器45能够同时限制干路故障电流和支路故障电流，且由于故障电流很大，可认为干路故障电流和支路故障电流近似相等。

另外，PDU41还可以包括：干路限流开关K₁。

干路限流开关K₁设置在干路线42上，且干路限流开关K₁与干路限流器45并联。

干路限流开关K₁与干路限流器45配合工作。具体的：干路限流开关K₁，用于在电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得干路限流器45限制干路线上的干路故障电流位于第一预定区间。在第一预定区间内，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件44的断路性能参数。干路限流开关K₁，还用于在N个电源供应系统均正常工作时，处于导通状态，以将干路限流器45短路。

干路限流开关K₁可以选取动作特性快的高速开关，比如高速半导体开关、高速电磁开关或者高速机械开关。相应的，还可设置用于检测干路线42上电流的检测电路，当检测电路检测到干路线42上的电流变大，且变化幅度超过预定阈值时，控制干路限流开关K₁快速地由导通状态变为关断状态，使得干路限流器45进行工作，控制干路线42上的干路故障电流位于第一预定区间。进一步地，当支路断路元件A将发生故障的支路线A断开后，干路线42上的电流将会恢复正常。当检测电路检测到干路线42上的电流恢复正常时，控制干路限流开关K₁由关断状态变为导通状态，以将干路限流器45短路，使得干路限流器45停止工作，保证电路正常供电。

综上所述，本实施例提供的配电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

另外，还通过在PDU的干路线上设置干路限流器，通过干路限流器限制干路故障电流的峰值，确保将干路故障电流限制在使得支路断路元件断开而干路断路元件不断开的区间，降低了对支路断路元件和干路断路元件的分断能力的要求，防止故障电流过大而导致的分断失败。

请参考图5，其示出了本发明还一实施例提供的配电系统的结构示意图。该配电系统50包括电源分配单元PDU51、干路线52和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数。

干路线52的一端连接配电柜PDF53的分流模块，另一端连接PDU51的分流点51a，干路线52用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点51a输出给PDU51的N条支路线。

N条支路线的输入端连接分流点51a，N条支路线的输出端与N个电源供应系统的输入端一对一的连接。电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，负载连接PSU的输出端，PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给负载。

其中：

配电系统50还包括干路断路元件54，干路断路元件54设置在干路线52上。具体的：干路断路元件54可以设置在PDU51内的干路线上(如图5所示)，也可以设置在PDF53和PDU51之间的干路线上(图中未示出)。干路断路元件54可以是断路器或者熔丝。

PDU51还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上，支路断路元件位于设置支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间。

N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件54的断路性能参数。其中，断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，断路电流是指触发断路的电流，分断时间是指在断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间。用于在N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于干路断路元件54断开。其中，支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且支路线A的输出端与电源供应系统A连接。

通过选取断路性能参数相匹配的干路断路元件54和支路断路元件，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均能够实现与该发生故障的电源供应系统A相连的支路线A上的支路断路元件A先于干路断路元件54断开。

与图4A所示实施例不同的是：在本实施例中，PDU51还包括：支路限流器A。

支路限流器A设置在PDU51内的支路线A上，且支路限流器A与支路断路元件A串联。支路限流器A可以设置在分流点51a与支路断路元件A之间的支路线A上，也可以设置在支路断路元件A与电源供应系统A之间的支路线A上。

支路限流器A用于在电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制支路线A上的支路故障电流位于第二预定区间。在第二预定区间内，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件54的断路性能参数。

与图4A所示实施例中的干路限流器的功能类似，为了使得在故障电流的作用下，支路断路元件A先于干路断路元件54断开，需要通过支路限流器A限制故障电流的峰值，将故障电流的峰值限制在使得支路断路元件A断开而干路断路元件54不断开的区间。

在支路限流器A的作用下，支路断路元件A、干路断路元件54的分断时间与断路电流之间的对应关系与图4B或者图4C所示的两组对应关系相同或者类似，本实施例不再赘述。

需要说明的一点是：支路限流器A能够同时限制干路故障电流和支路故障电流，且由于故障电流很大，可认为干路故障电流和支路故障电流近似相等。

另外，PDU51还可以包括：支路限流开关A。

支路限流开关A设置在PDU51内的支路线A上，且支路限流开关A与支路限流器A并联。

支路限流开关A与支路限流器A配合工作。具体的：支路限流开关A，用于在电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得支路限流器A限制支路线A上的支路故障电流位于第二预定区间。在第二预定区间内，支路断路元件A的断路性能参数小于干路断路元件的断路性能参数。支路限流开关A，还用于在电源供应系统A正常工作时，处于导通状态，以将支路限流器A短路。

支路限流开关A可以选取动作特性快的高速开关，比如高速半导体开关、高速电磁开关或者高速机械开关。相应的，还可设置用于检测支路线A上电流的检测电路，当检测电路检测到支路线A上的电流变大，且变化幅度超过预定阈值时，控制支路限流开关A快速地由导通状态变为关断状态，使得支路限流器A进行工作，控制支路线A上的支路故障电流位于第二预定区间。可选的，当检测电路检测到支路线A上的故障电流消失后，控制支路限流开关A由关断状态变为导通状态。

综上所述，本实施例提供的配电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

另外，通过在各个支路线上分别设置支路限流器，既可以降低对支路断路元件和干路断路元件的分断能力的要求，防止故障电流过大而导致的分断失败；又可以针对不同的支路线设置不同规格的支路限流器，使得对整个电路内开关的分断控制更为灵活。

请参考图6，其示出了本发明一个实施例提供的供电系统的结构示意图，该供电系统包括：电源65、配电柜63和如图2、图3A、图3B、图4A或图5任一实施例提供的配电系统60。

电源65输出交流电流。

配电柜63接收交流电流，并将交流电流进行分流处理后，输出给配电系统60，用于为配电系统60提供电流输入。

综上所述，本实施例提供的供电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一支路线发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

请参考图7，其示出了本发明另一实施例提供的供电系统的结构示意图，该供电系统包括：电源75、配电柜PDF73和配电系统70。

电源75输出交流电流。电源75通常为市电或者不间断电源(英文：Uninterruptible Power Supply；简称：UPS)。

PDF73接收交流电流，并将交流电流进行分流处理后，输出给配电系统70，用于为配电系统70提供电流输入。PDF73可通过分流模块将电源75输出的交流电流进行分流处理，输出给一个或者多个配电系统70。

其中，配电系统70是如上述图2、图3A、图3B、图4A或图5任一实施例提供的配电系统。本实施例以配电系统70为图2所示实施例提供的配电系统为例，该配电系统70包括：电源分配单元PDU71、干路线72和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数。

干路线72的一端连接配电柜PDF73的分流模块，另一端连接PDU71的分流点71a，干路线72用于对从分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过分流点71a输出给PDU71的N条支路线。

N条支路线的输入端连接分流点71a，N条支路线的输出端与N个电源供应系统的输入端一对一的连接。电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，负载连接PSU的输出端，PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给负载。当该供电系统应用于数据中心机房中时，负载通常为IT设备，比如服务器。

配电系统70还包括干路断路元件74，干路断路元件74设置在干路线72上。

PDU71还包括N个支路断路元件，N个支路断路元件一对一的设置在N条支路线上，支路断路元件位于设置支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间。

N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于干路断路元件74的断路性能参数。其中，断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，断路电流是指触发断路的电流，分断时间是指在断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间。用于在N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于干路断路元件74断开。其中，支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且支路线A的输出端与电源供应系统A连接。

可选的，对于PDF73的分流模块的任一输出端，其除了可以连接配电系统70为配电系统70提供电流输入之外，还可连接其它负载设备76，为其它负载设备76提供电流输入。

如图7所示，当电源供应系统A发生大电流的过流故障或者短路故障时，由于该电源供应系统A所处的支路线A中设置有动作特性快的支路断路元件A，该支路断路元件A将会瞬间断开，而使得干路线72上的电流能够快速地恢复正常，保证位于干路线72上的干路断路元件74不会断开，进而保证其它支路线的正常工作。进一步地，当干路断路元件74设置于PDF73的分流模块和其它负载设备76之间的干路线上时，还可确保其它负载设备76的正常供电。

综上所述，本实施例提供的供电系统，通过在配电系统的PDU内部设置与支路线等量的支路断路元件，且每个支路断路元件的断路性能参数小于位于干路线上的干路断路元件的断路性能参数，使得任一支路线发生过流故障或者短路故障时，与该电源供应系统对应的支路断路元件先于干路断路元件断开；解决了背景技术中存在的当任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，位于干路线上的开关断开所导致的大面积供电故障的问题；在故障电流的影响下，发生故障的支路线上的支路断路元件先于干路断路元件断开，通过断开发生故障的支路线，而保证了其它支路线的正常供电，实现了选择性的保护，充分避免了大面积的供电故障。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”(“a”、“an”、“the”)旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电系统，包括电源分配单元PDU、干路线和N个电源供应系统，其中，N≥2且N为整数；

所述干路线的一端连接配电柜PDF的分流模块，另一端连接所述PDU的分流点，所述干路线用于对从所述分流模块接收到的交流电流进行分流处理，并通过所述分流点输出给所述PDU的N条支路线；

所述N条支路线的输入端连接所述分流点，所述N条支路线的输出端与所述N个电源供应系统的输入端一对一的连接，所述电源供应系统包括电源供应单元PSU和负载，所述负载连接所述PSU的输出端，所述PSU用于接收经分流处理后的交流电流，并将所述经分流处理后的交流电流转化为直流电流后，输出给所述负载；

其特征在于：

还包括干路断路元件，所述干路断路元件设置在所述干路线上；

所述PDU还包括N个支路断路元件，所述N个支路断路元件一对一的设置在所述N条支路线上，所述支路断路元件位于设置所述支路断路元件的支路线的输入端和输出端之间；

所述N个支路断路元件中任一支路断路元件的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数，其中，所述断路性能参数是指断路电流的平方与分断时间的乘积，所述断路电流是指触发断路的电流，所述分断时间是指在所述断路电流的作用下由通路变为断路所需耗费的时间，用于在所述N个电源供应系统中任一电源供应系统发生过流故障或者短路故障时，均按照下述针对电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时的方式进行处理：

支路断路元件A先于所述干路断路元件断开，其中，所述支路断路元件A位于支路线A的输入端和输出端之间，且所述支路线A的输出端与所述电源供应系统A连接。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于：

所述干路断路元件设置在所述PDU内的所述干路线上。

3.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于：

所述干路断路元件设置在所述PDF和所述PDU之间的所述干路线上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的配电系统，其特征在于，所述PDU还包括干路限流器：

所述干路限流器设置在所述干路线上；

所述干路限流器用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制所述干路线上的干路故障电流位于第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

5.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述PDU还包括干路限流开关：

所述干路限流开关设置在所述干路线上，且所述干路限流开关与所述干路限流器并联；

所述干路限流开关，用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述干路限流器限制所述干路线上的干路故障电流位于所述第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

6.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述PDU还包括干路限流开关：

所述干路限流开关设置在所述干路线上，且所述干路限流开关与所述干路限流器并联；

所述干路限流开关，用于在所述N个电源供应系统均正常工作时，处于导通状态，以将所述干路限流器短路；以及用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述干路限流器限制所述干路线上的干路故障电流位于所述第一预定区间，在所述第一预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

7.根据权利要求1至6任一项所述的配电系统，其特征在于，还包括支路限流器A：

所述支路限流器A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流器A与所述支路断路元件A串联；

所述支路限流器A用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，限制所述支路线A上的支路故障电流位于第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

8.根据权利要求7所述的配电系统，其特征在于，还包括支路限流开关A：

所述支路限流开关A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流开关A与所述支路限流器A并联；

所述支路限流开关A用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述支路限流器A限制所述支路线A上的支路故障电流位于所述第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

9.根据权利要求7所述的配电系统，其特征在于，还包括支路限流开关A：

所述支路限流开关A设置在所述PDU内的所述支路线A上，且所述支路限流开关A与所述支路限流器A并联；

所述支路限流开关A，用于在所述电源供应系统A正常工作时，处于导通状态，以将所述支路限流器A短路；以及用于在所述电源供应系统A发生过流故障或者短路故障时，由导通状态变为关断状态，使得所述支路限流器A限制所述支路线A上的支路故障电流位于所述第二预定区间，在所述第二预定区间内，所述支路断路元件A的断路性能参数小于所述干路断路元件的断路性能参数。

10.一种供电系统，其特征在于，包括电源、配电柜和如权利要求1至9任一项所述的配电系统：

所述电源输出交流电流；

所述配电柜接收所述交流电流，并将所述交流电流进行分流处理后，输出给所述配电系统，所述配电柜用于为所述配电系统提供电流输入。