CN106099544A - 一种电源分配单元 - Google Patents

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Abstract

一种电源分配单元，用于数据中心、通信机房电源分配，输入为三相五线制电源，有A、B、C相线、中性线、地线，输出为单相三线制电源，有火线、零线、地线，三个相的输出插座按序排列，实现机柜内三个相负载平衡，降低线损和温升，保障UPS系统的负载能力和可靠性，减小电源纹波对弱电信号干扰的隐患；三个相的电源插座结构不同，不能混插，外壳有形状、字符及颜色的相序标识，便于安装或维护接线时辨认相序；有相电流电压、温升、地线电流、三相负载不平衡监测及相应的警示和输出接口电路，便于在过流、过压、过热、设备漏电、三相负载不平衡时告警及集中监控；配输入接线盒，避免转接延长，节省材料，提高可靠性；图1为摘要附图。

Description

一种电源分配单元
技术领域
本发明涉及数据中心、通信机房电源分配及三相电源负载平衡技术领域，尤其涉及机房电源分配单元(PDU)设计制造等技术领域。
背景技术
数据中心及通信机房尤其是大型机房通常由不间断电源(UPS)供电，大型UPS的输入输出都是三相电；无论是供电变压器，还是不间断电源(UPS)供电系统，均要求三个相负载尽量平衡；机房用的电源分配单元(PDU)，通常接三相电的其中一个相，不同机柜接不同相，这种电源分配单元(PDU)存在如下技术缺陷：
1、因为不同机柜的服务器、网络设备或通信设备的密度和功耗不一致，不同机柜接不同相的做法，三相负载平衡比较难以实现，要反复调整；机房往往经常增减机柜或设备，三相负载平衡因此被打破，需重新调整，大部分设备为热线设备，不允许断电，调整有困难。
2、一个机柜只接入一个相，零线电流与相线电流大小相等，方向相反，与三相都接入机柜时中性线几乎没有电流的情况相比，增加了线耗和温升，
3、如三相负载不平衡，不间断电源(UPS)系统总负载能力下降，可靠性降低。
4、因零线电流的存在，增加了零地电位差，使电源纹波对弱电信号干扰的隐患加大。
5、输入线长度为固定，安装时需用转接头接入延长线才能到达配电柜，增加了转接头，也增加了接点和故障隐患；如输入线长度定制，机房设计难度加大，安装时需剪除冗余部分，造成浪费。
发明内容
本发明的目的是：提供一种电源分配单元，拟克服上述技术缺陷，解决下述问题：
1、三相电源的三个相同时接入一个机柜，三相的负载平衡在柜内基本实现，即使不同机柜的服务器、网络设备或通信设备的密度和功耗不一致，配电端三相负载平衡比较容易实现；机房增减机柜或设备，三相负载平衡得以保持，不需重新调整，不需断电，不影响热线设备。
2、三相电源的三个相都接入机柜，三相负载尽量平衡，中性线几乎没有电流，与单相供电时零线电流与相线电流大小相等方向相反的情况相比，降低了线耗和温升。
3、三相负载更加平衡，不间断电源(UPS)系统总负载能力得到保障，可靠性增强。
4、因中性线几乎没有电流，降低了零地电位差，使电源纹波对弱电信号干扰的隐患减小。
5、输入端设置接线盒及相序和线名等相应标识，这样，电源分配单元产品不需配输入线，而是直接布线，直接从接线盒接到配电柜，省去转接头，也减少接点及故障隐患；避免定制长度带来的设计难度加大及剪除冗余造成的浪费。
为实现上述目的，本发明采用的方案是：提供一种电源分配单元，包含壳体、插座，其特征在于：输入端为三相五线制电源接口，有A、B、C相线、中性线、地线，输出端为单相三线制电源插座，有火线、零线、地线，三个相的电源输出插座总负载容量相等，并按序排列，有不少于2种排列顺序，可以AAAABBBBCCCC排列，或AAABBBCCC排列，也可以AABBCC等顺序排列。
三个相的电源插座结构不同，与对应的不同插头匹配，不同相不能混插；各个相的插座所在的排插外壳分别有形状、字符及颜色的相序标识，与配套的插头对应，用于安装或维护接线时方便辨认相序，保障同一台设备的双电源接入的是同一相，提高双电源切换的可靠性。
排插内加有中性线电流监测电路、三相负载不平衡警示电路，接监测处理器，用于辨别三相负载是否达到平衡，及不平衡的程度；内有各相电流电压监测、温度监测、地线电流监测电路及过流、过压、过热、漏电警示电路，接监测处理器，用于过流、过压、温升异常、设备漏电时告警；警示电路包含显示器、警示灯、蜂鸣器，各监测电路共用一个警示电路，提供人机界面；有监测输出接口电路接监测处理器，便于监测信号的远传，用于集中监控。
电源输入端有接线盒及相应相序、线名标识；便于安装时直接布线，从接线盒接到配电柜，避免需转接延长增加转接头，增加接点及故障隐患；或定制长缆，增加设计难度，安装时裁剪冗余造成浪费。
由于采用了上述方案，本发明达到了如下效果：这种电源分配单元，输入为三相电源，输出为单相电源，三个相的输出插座总负载容量相等，并按序排列，实现了机柜内三个相负载平衡，降低了线损和温升，保障了UPS系统的负载能力和可靠性，减小了电源纹波对弱电信号干扰的隐患；三个相的电源插座结构不同，不能混插；排插外壳有形状、字符及颜色的相序标识，便于安装或维护接线时辨认相序；有相电流电压、温升、地线电流、三相负载不平衡监测及相应的警示和输出接口电路，便于在过热、过流、过压、设备漏电、三相负载不平衡时告警及集中监控；配输入接线盒，节省了材料，提高了可靠性；用于数据中心、通信机房电源分配，解决了下述问题：
1、三相电源的三个相同时接入一个机柜，三相的负载平衡在柜内基本实现，即使不同机柜的服务器、网络设备或通信设备的密度和功耗不一致，配电端三相负载平衡比较容易实现；机房增减机柜或设备，三相负载平衡得以保持，不需重新调整，不需断电，不影响热线设备。
2、三相电源的三个相都接入机柜，三相负载尽量平衡，中性线几乎没有电流，与单相供电时零线电流与相线电流大小相等方向相反的情况相比，降低了线耗和温升。
3、三相负载更加平衡，不间断电源(UPS)系统总负载能力得到保障，可靠性增强。
4、因中性线几乎没有电流，降低了零地电位差，使电源纹波对弱电信号干扰的隐患减小。
5、输入端设置接线盒及相序、线名等相应标识，不需配输入线，而是直接布线，从接线盒接到配电柜，省去转接头，减少接点及故障隐患；避免定制长缆带来的设计难度加大及安装时剪除冗余造成的浪费。
附图说明
图1为本发明实施例主电路示意图。
图2为本发明实施例监测电路示意框图。
具体实施方式
图1为本发明实施例主电路示意图。输入端三相五线制电源接口为接线盒(8)，有A相线(2)、B相线(3)、C相线(4)、中性线(5)、地线(6)，输出端单相三线制电源为插座(1)，有火线(11)、零线(12)、地线(13)，三个相的电源输出插座(1)总负载容量相等，并按序排列，有不少于2种排列顺序，图中提供了各相插座(1)的三种排列顺序，上部为AAAABBBBCCCC，中部为AAABBBCCC，下部为AABBCC排列顺序。
三相电源的三个相同时接入一个机柜，在柜内基本实现三相的负载平衡，即使不同机柜的服务器、网络设备或通信设备的密度和功耗不一致，配电端三相负载平衡比较容易实现；机房增减机柜或设备，三相负载平衡得以保持，不需重新调整，不需断电，不影响热线设备。
三相电源的三个相都接入机柜，三相负载尽量平衡，中性线(5)几乎没有电流，与单相供电时零线(12)电流与相线电流大小相等方向相反的情况相比，降低了线耗和温升。
三相负载更加平衡，不间断电源(UPS)系统总负载能力得到保障，可靠性增强。
三个相的电源插座(1)结构不同，与对应的不同插头匹配，不同相不能混插；各个相的电源插座(1)所在的排插外壳分别有形状、字符及颜色的相序标识，与配套的插头对应，用于安装或维护接线时方便辨认相序，保障同一台设备接入的双电源为同一相的电源；同一相的两路电源的相线之间几乎没有电压，异相的两路电源的相线之间是380伏电压，同相的可以提高双电源切换的可靠性。
在供电端，中性线(5)与地线(6)是相接的，中性线(5)或零线(13)是有电阻的，电阻上的电压与电流成正比，因中性线(5)几乎没有电流，降低了零地电位差，使电源纹波对弱电信号干扰的隐患减小，零地电位差干扰的隐患表现在，如模拟视频信号会叠加横滚道，音频信号会叠加交流声。
输入端有接线盒(8)及相应相序、线名标识，便于安装时直接布线。市场销售的电源分配单元，一般接入线是配固定长度，从配电端到电源分配单元需转接延长，增加了转接头，提高了造价和安装工作量，增加了接触点，也增加了故障概率；即使定制长线，增加了设计难度，安装时一般要剪除冗余，造成浪费。所以输入端有接线盒(8)，实现直接从配电柜接到电源分配单元，避免了浪费，减少转接点，减小了故障概率。
图2为本发明实施例电路示意框图。中性线(5)电流监测、相电流电压监测、地线(6)电流监测用各自的电流传感器和电压取样电路，组成线路监测模块(71)，接在插座(1)与输入接线盒(8)之间，对电源分配电路本身不构成影响，温度传感器(72)嵌入排插内部，用于监测温升，以上监测电路均接监测处理器(7)，由其处理并判别异常。
中性线(5)电流监测电路、三相负载不平衡警示电路(73)，用于辨别三相负载是否达到平衡，及不平衡的程度，并根据监测情况，调整接到各个相的设备数量，尽量使各个相负载平衡；过流、过压、过热、漏电警示电路(73)，与三相负载不平衡警示电路(73)公用，接监测处理器(7)，用于过流、过压、温升异常、设备漏电时告警；电器火灾多数是电源插头接触不良，温升过大导致，对电源分配单元内部温升进行监测，可以尽早发现故障，消除火灾隐患，监测地线(6)电流，就是监测设备漏电，避免安全事故。
上述各项监测可以共用警示电路(73)，其包含显示器(74)、警示灯(75)、蜂鸣器(76)，提供了人机界面；显示器(74)显示监测值，异常时警示灯(75)闪烁，以闪烁亮度和频率表示异常程度，异常时蜂鸣器(76)鸣响，以音量和节奏表示异常程度；也可以用电子语言告警。
有输出接口(77)接监测处理器，便于监测信号远传，用于集中监控。监测处理器(7)可以选用数字处理器芯片及外围电路，也可以选用专用监测芯片及外围电路。

Claims (8)

1.一种电源分配单元，包含壳体、插座(1)，其特征是：输入端为三相五线制电源接口，有A相线(2)、B相线(3)、C相线(4)、中性线(5)、地线(6)，输出端为单相三线制电源插座(1)，有火线(11)、零线(12)、地线(13)，三个相的电源输出端插座(1)按序排列，有不少于2种排列顺序。
2.如权利要求1所述电源分配单元，其特征是：三个相的电源输出端插座(1)结构不同，与对应的不同插头匹配，不同相不能混插。
3.如权利要求1所述电源分配单元，其特征是：内有中性线(5)电流监测电路、三相负载不平衡警示电路(73)，接监测处理器(7)。
4.如权利要求1所述电源分配单元，其特征是：内有各相电流电压监测、温度监测、地线(6)电流监测电路及过流、过压、过热、漏电警示电路(73)，接监测处理器(7)。
5.如权利要求3或4所述电源分配单元，其特征是：警示电路(73)包含显示器(74)、警示灯(75)、蜂鸣器(76)。
6.如权利要求3或4所述电源分配单元，其特征是：内有监测输出接口电路(77)，接监测处理器(7)。
7.如权利要求2或3或4所述电源分配单元，其特征是：排插外壳有形状、字符及颜色的相序区别标识，与配套的插头对应。
8.如权利要求2或3或4所述电源分配单元，其特征是：输入端有接线盒(8)及相应相序、线名标识。
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