CN107276212A - 基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统，涉及安全领域，缓解了现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费的技术问题，能够实现长期无损耗的储存能量，提高转换效率。该基于超导储能的机房供电系统，包括主电源和超导储能单元，主电源和超导储能单元之间设置有第一转换开关；其中，第一转换开关用于在主电源和超导储能单元之间切换；主电源包括市电和并网分布式小电源单元的至少一种。此外，本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统还具有响应速度快、维护简单、污染小等特点，能够改善供电品质，提高系统动态稳定性。

Description

基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统

技术领域

本发明涉及机房安全领域，具体涉及一种基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统。

背景技术

数据中心及其机房的用电安全，关系到电网数据交换以及电网数据存储的安全，数据中心及其机房的用电设备都必须具有应急用的储能电源，以满足数据中心的服务器及其附属设备的用电安全。

目前，传统的数据中心储能电源采用铅酸蓄电池组为数据中心设备供电，目前铅酸蓄电池组主要有以下缺陷，(1)频繁的充放电会降低电池的寿命，(2)转换效率低，一次充放电能量损失大(15％-20％)。而电池的寿命会对数据中心的用电安全和大电网的稳定性造成重大影响，影响用电品质和电网稳定性，转换效率低会造成能量损失，浪费资源。

综上，目前现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统，以缓解现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费的技术问题，能够实现长期无损耗的储存能量，提高转换效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于超导储能的机房供电系统，包括：主电源和超导储能单元，所述主电源和所述超导储能单元之间设置有第一转换开关；

其中，所述第一转换开关用于在所述主电源和所述超导储能单元之间切换；所述主电源包括市电和并网分布式小电源单元的至少一种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述主电源包括市电和并网分布式小电源单元，所述市电与所述并网分布式小电源单元之间依次设置有市电检测单元和浪涌保护单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述超导储能单元包括超导磁体和低温容器，所述超导磁体用于储存和释放电能；所述低温容器用于为超导磁体提供低温运行环境。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述并网分布式小电源单元包括依次连接的分布式小电源组件、功率优化器、汇流箱、直流配电柜和逆变器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该基于超导储能的机房供电系统还包括电源分配单元，所述电源分配单元与所述主电源和所述超导储能单元相连接，所述电源分配单元用于为机房设备负荷进行电源功率分配。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该基于超导储能的机房供电系统还包括备用电源，所述备用电源与所述主电源通过ATS相连接，所述备用电源为发电机。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括智能通讯终端，所述智能通讯终端分别与所述市电检测单元、所述并网分布式小电源和所述超导储能单元通讯连接。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述智能通讯终端包括设备适配器、微控制器和通讯模块，所述设备适配器以及通讯模块均与所述微控制器相连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述智能通讯终端还包括报警模块，所述报警模块与所述微控制器相连接，用于数据异常和故障报警。

第二方面，本发明实施例还提供一种机房管理系统，包括：数据中心服务器、雷电储能装置和如第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的基于超导储能的机房供电系统；

所述数据中心服务器、所述雷电储能装置与所述基于超导储能的机房供电系统任意两者之间相连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统，包括：主电源和超导储能单元，主电源和超导储能单元之间设置有第一转换开关；其中，第一转换开关用于在主电源和超导储能单元之间切换；主电源包括市电和并网分布式小电源单元的至少一种。因此，本发明实施例提供的技术方案，通过在主电源和超导储能单元之间进行选择供电，当主电源正常时，主电源为机房供电，同时将多余的电量储存在超导储能单元；当主电源异常(例如断电或者供电不足等)时，由超导储能单元对机房进行供电，能够缓解现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费的技术问题，能够实现长期无损耗的储存能量，提高转换效率。此外，本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统还具有响应速度快、维护简单、污染小等特点，能够改善供电品质，提高系统动态稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的基于超导储能的机房供电系统的基本结构框图；

图2为本发明实施例一提供的一种基于超导储能的机房供电系统的结构框图；

图3为本发明实施例一提供的另一种基于超导储能的机房供电系统的结构框图；

图4为本发明实施例一提供的并网分布式小电源单元的结构框图；

图5为本发明实施例一提供的超导储能单元的结构框图；

图6为本发明实施例二提供的基于超导储能的机房供电系统的结构框图；

图7为本发明实施例二提供的智能通讯终端的结构框图；

图8为本发明实施例三提供的机房管理系统的结构框图；

图9为图8中雷电储能装置的结构框图。

图标：1-主电源；10-市电；11-并网分布式小电源单元；110-分布式小电源组件；111-功率优化器；112-汇流箱；113-直流配电柜；114-逆变器；115-智能电表；12-浪涌保护单元；13-市电检测单元；15-第二转换开关；16-AC/DC转换器；17-DC/DC转换器；18-DC/AC转换器；210-第一转换开关；2-超导储能单元；21-超导磁体；22-低温容器；23-功率调节装置；24-磁体保护装置；25-监控装置；3-电源分配单元；4-备用电源；41-ATS；5-智能通讯终端；151-设备适配器；152-微控制器；153-通讯模块；154-A/D转换器；155-报警模块；100-数据中心服务器；200-基于超导储能的机房供电系统；300-雷电储能装置；301-雷电引雷柱；302-高压保护器；303-晶闸管组；304-多级分流电路；305-多级分压电路；306-超级电容组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，传统的数据中心储能电源采用铅酸蓄电池组为数据中心设备供电，铅酸蓄电池组电池寿命低、转换效率不高，基于此，本发明实施例提供的一种基于超导储能的机房供电系统以及机房管理系统，可以缓解现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费的技术问题，能够实现长期无损耗的储存能量，提高转换效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于超导储能的机房供电系统进行详细介绍。

实施例一：

如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种基于超导储能的机房供电系统，可用于数据中心机房领域，所述数据中心机房包括机房用电设备，所述机房用电设备主要包括IT设备、照明设备、制冷设备和UPS负荷设备等，该基于超导储能的机房供电系统包括：主电源1和超导储能单元2，主电源1和超导储能单元2之间设置有第一转换开关210。

需要说明的是，超导储能单元2的输入端接直流，因此主电源1的直流输出端与超导储能单元2相连，即超导储能单元2接入主电源1的直流支路上。

超导储能单元2可用于调节该基于超导储能的机房供电系统峰谷(例如在供电运行处于低谷时，将多余的电能储存起来，而在供电运行处于高峰时，将储存的电能放出进行供电)，也可用于降低甚至消除该基于超导储能的机房供电系统的低频功率振荡从而改善供电的电压和频率特性，即改善供电品质，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善该基于超导储能的机房供电系统的稳定性。

第一转换开关210用于在主电源1和超导储能单元2之间切换；主电源1包括市电10或者并网分布式小电源单元11。

当主电源1包括市电10时，市电10包括直流支路和交流支路，所述直流支路上设置有AC/DC转换器16，AC/DC转换器16即交流/直流转换器的简称，用于将市电10的交流转换为直流输出。

当主电源1包括并网分布式小电源单元11时，并网分布式小电源单元11与超导储能单元2之间可以设置有DC/DC转换器17，DC/DC转换器17即直流/直流转换器，输出直流以实现为超导储能单元2充电；并网分布式小电源单元11与电源分配单元3之间还可以设置DC/AC转换器18，DC/AC转换器18即直流/交流转换器的简称，用于将直流转换为交流输出，为机房的交流使用设备进行供电。

具体的，并网分布式小电源单元11可以包括依次连接的分布式小电源组件110、功率优化器111、汇流箱112、直流配电柜113和逆变器114。器件的选用可以根据实际需求(例如工程造价、器件重复等)进行取舍。

其中，分布式小电源组件110为多个，构成分布式小电源设备组串；功率优化器111与多个分布式小电源组件110相连接，功率优化器111用于使串联的每个分布式小电源组件的输出电流相一致，从而实现整个分布式小电源设备组串的最大功率输出，最大限度的使电能达到最大输出；需要说明的的，分布式小电源组件110可以是太阳能发电的电池板、风能发电的发电机、生物能发电的蒸汽轮机及发电机、地热发电、火电发电的汽轮机、电动机、水电发电的水轮机等。优选的是，分布式小电源组件110为太阳能发电的电池板，能源丰富，电力比较稳定。此时，功率优化器111可以通过调节电池板阵列倾斜与倾角调整，避免阴影和互相遮挡，实现最大限度的利用太阳能。

汇流箱112用于对功率优化器111输出的电流进行汇流，汇流箱112可以减少分布式小电源组件110与逆变器114之间的连线。进一步的是，汇流箱112为防雷汇流箱，起到防雷的作用。优选的是，汇流箱112还包括直流防雷模块、直流熔断器和断路器等，方便用户及时准确的掌握电源设备的工作情况，提高系统的可靠性和实用性，保证电源设备发挥最大功效。需要说明的是，汇流箱112还可以监控每一路的电流电压，检测到汇流箱的温度和湿度以及失效报警，数据采集，无线数据传输。

直流配电柜113用于对直流电能进行分配、监控和保护；直流配电柜113一般指分配直流负荷的柜，可以将每个分布式小电源组件产生的总输入直流分为多路，而且每路都配有保护装置(例如熔丝，空开等)、防雷装置(如避雷器、避雷针)等，而且可以对每路电压、电流进行监控，可以实现远程双向数据通信。

逆变器114用于将直流电转换成交流电输出；逆变器114可以实现电压，频率，相位与电网高度保持一致，达到将并网分布式小电源单元11交流支路输出的要求；进一步的是，逆变器114为光伏逆变器，具有电压补偿功能；可以减少电压失真和电流失真、电压穿透能力；能够应对电压跌落和短时扰动的响应，有利于提高电力品质和电力系统(电网)稳定性。

并网分布式小电源单元11还可以包括智能电表115，智能电表115用于基本用电量的计量、双向多种费率计量和多种数据传输模式的双向数据通信。

进一步的是，第一转换开关210可以是自动转换开关(Automatic TransferSwitching，缩写ATS)，ATS选用具有手动互锁切换和自动互锁切换功能的双电源自动切换开关，实现电气互锁和机械互锁功能，以保证供电的连续性。具体的，ATS包括两个交流接触器、一个机械互锁机构以及过流保护电路，优选的，本发明实施例中双电源自动切换开关包括两个同型号的百利电气TJ40系列的交流接触器、以及一个兰菱机械联锁MI3，用以实现对主电源和储能单元的手动互锁切换和自动互锁切换。同时，由于该双电源自动切换开关中还包括过流保护电路，过流保护电路能够提供短路保护和过流保护，具体的，过流保护电路中包括串联连接的双向晶闸管和熔断丝，双向晶闸管与交流接触器的主触头并联连接。

进一步的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括电源分配单元3(PowerDistribution Unit，缩写PDU)，电源分配单元3分别与主电源1和超导储能单元2相连接，电源分配单元3用于为机房设备负荷进行电源功率分配。具体的，电源分配单元3与主电源1的直流支路和交流支路输出端相连，还与超导储能单元2的输出端相连，超导储能单元2包括直流输出端和交流输出端，所述交流输出端上设置有直流/交流转换器(DC/AC)，用于将直流转换成交流输出；需要说明的是，电源分配单元3与主电源1的直流支路和交流支路输出端之间以及与超导储能单元2的输出端之间可以设置有开关。

优选的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括备用电源4，备用电源4与主电源1通过ATS41相连接，当主电源1异常时，例如市电10断电，或者，并网分布式小电源单元11供电不足，例如太阳能电池板收集电能不足，此时ATS41切换到备用电源4，由备用电源4进行供电。进一步的是，备用电源4为发电机，由于发电机具有触发时间，一般为15s-20s，在此触发时间内，由超导储能单元2进行供电；具体的，备用电源4为柴油发电机。

进一步的是，超导储能单元2包括超导磁体21和低温容器22。

超导磁体21用于储存和释放电能；超导磁体21包括螺管形和环形两种。螺管形线圈结构简单，但周围杂散磁场较大；环形线圈周围杂散磁场小，但结构较为复杂。由于超导磁体的通流能力与所承受的磁场有关，具体选用时综合考虑超导材料对磁场的要求(包括磁场在空间的分布和随时间的变化)、超导线圈的性能、运行可靠行、磁体的保护、足够的机械强度、低温技术与冷却方式等几个方面。优选的，本发明实施例中的超导磁体21选用螺管形线圈。超导磁体21可以长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90％。

低温容器22用于盛放制冷剂，为超导磁体21提供低温运行环境。超导磁体21的冷却方式一般为浸泡式，即将超导磁体21直接至于低温液体中。具体的，低温容器22采用低温杜瓦瓶，将与外部交换的热量降至最低，低温杜瓦瓶中盛放有液氦，为了进一步提高冷却能力和效率，采用超流氦冷却超导磁体。为了实现制冷剂的蒸发回收，将低温容器22设置成闭合循环的腔体。需要说明的是，除了采用低温容器22进行冷却外，还可以采用大功率制冷机对超导磁体进行冷却。

超导储能单元2还可以包括功率调节装置23，功率调节装置23用于调节超导储能单元2和主电源1的能量转换，功率调节装置23是储能元件与系统之间进行功率交换的桥梁。具体的，功率调节装置23包括变流器和变压器，变流器包括电流源型(CSC)变流器和电压源型(VSC)变流器。考虑到电流源型(Current Source Converter，缩写CSC)变流器的直流侧可以直接与超导磁体21连接，电压源型(Voltage Source Converter，缩写VSC)变流器的直流侧必须通过直流斩波器与超导磁体连接，因此本发明实施例选用CSC变流器，进一步的是，本发明实施例的变流器选用选用基于全控型开关器件的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，缩写PWM)电流源型变流器，能够在四象限快速、独立的控制有功和无功功率，具有谐波含量低、动态响应速度快等特点。超导储能单元2还可以包括磁体保护装置24和监控装置25，磁体保护装置24用于保护超导磁体，监控装置25由信号采集、控制器两部分构成，其主要任务是从机房供电系统提取信息，根据机房供电系统需要控制超导储能单元2的功率输出。信号采集部分检测供电系统及超导储能单元2的各种技术参量，并提供基本电气数据给控制器进行供电系统状态分析。控制器根据电力系统的状态计算功率需求，然后通过变流器调节磁体两端的电压，对磁体进行充、放电。控制器的性能必须和机房供电系统的动态过程匹配才能有效的达到控制目的。超导储能单元2的控制器包括内环控制器和外环控制器。外环控制器做为主控制器用于提供内环控制器所需要的有功和无功功率参考值，是由超导储能单元2本身特性和机房供电系统要求决定的；内环控制器则是根据外环控制器提供的参考值产生变流器开关的触发信号。

综上可知，由于超导储能单元2的能量储存量与功率调节装置23的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能单元2建成需要的大功率和大能量系统；超导储能单元2通过采用电力电子器件的变流技术(PWM电流源型变流器)实现与主电源1的连接，响应速度快(毫秒级)；超导储能单元2除了真空和制冷机外没有转动部分，使用寿命长。而且，超导储能单元2在建造时不受地点限制，维护简单、污染小。

进一步的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括智能通讯终端(未示于图中)，智能通讯终端与主电源1(市电10或者并网分布式小电源单元11)、超导储能单元2以及备用电源4通讯连接，实现对主电源1(市电10或者并网分布式小电源单元11)、超导储能单元2以及备用电源4进行在线监测，同时，还可以通过内置的能量管理系统对采集的数据信号进行分析处理，优化供电选择策略。具体的，智能通讯终端包括无线传感器、微控制器和通讯模块，无线传感器以及通讯模块均与微控制器电连接。智能通讯终端还可以包括报警模块，报警模块与微控制器相连接，用于数据异常和故障报警，通知机房管理人员，及时检修维护。

本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统，包括：主电源和超导储能单元，主电源和超导储能单元之间设置有第一转换开关；其中，第一转换开关用于在主电源和超导储能单元之间切换；主电源包括市电和并网分布式小电源单元的至少一种。因此，本发明实施例提供的技术方案，通过在主电源和超导储能单元之间进行选择供电，当主电源正常时，主电源为机房供电，同时将多余的电量储存在超导储能单元；当主电源异常(例如断电或者供电不足等)时，由超导储能单元对机房进行供电，能够缓解现有技术中传统的机房用储能电池寿命低、能量转换效率低，造成能源浪费的技术问题，能够实现长期无损耗的储存能量，提高转换效率。此外，本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统还具有响应速度快、维护简单、污染小等特点，能够改善供电品质，提高系统动态稳定性。

实施例二：

如图6所示，本发明实施例提供了一种基于超导储能的机房供电系统，可用于数据中心机房领域，所述数据中心机房包括机房用电设备，所述机房用电设备主要包括IT设备、照明设备、制冷设备和UPS负荷设备等，该基于超导储能的机房供电系统包括：主电源和超导储能单元2，主电源和超导储能单元2之间设置有第一转换开关210。

其中，第一转换开关210用于在主电源1和超导储能单元2之间切换；主电源1包括市电10和并网分布式小电源单元11两种，市电10与并网分布式小电源单元11之间依次设置有浪涌保护单元12和市电检测单元13。具体的，浪涌保护单元12包括浪涌保护器，市电检测单元13包括市电掉电检测电路以及看门狗芯片。

具体的，市电10包括直流支路和交流支路，浪涌保护单元12和市电检测单元13设置于所述交流支路上，所述市电检测单元13与超导储能单元2之间设置有AC/DC转换器16，实现交流转换为直流，得到直流支路，用于输出直流；所述交流支路上市电检测单元13到电源分配单元3之间还设置有开关元件(未示于图中)，用于控制交流的输出；并网分布式小电源单元11可以通过逆变器以及并网开关接入市电10的交流支路(未示于图中)，并网分布式小电源单元11可以通过自身的直流配电柜(未示于图中)，和/或，DC/DC转换器17(Directcurrent/Direct current converter，直流/直流转换器)和第二转换开关15接入市电10的直流支路上。

为了描述简洁，本发明实施例中，并网分布式小电源单元11以及超导储能单元2的结构及具体实施方式参见实施例一以及图4和图5，在此不再赘述。

进一步的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括电源分配单元3(PowerDistribution Unit，缩写PDU)，电源分配单元3分别与主电源1和超导储能单元2相连接，电源分配单元3用于为机房设备负荷进行电源功率分配。具体的，电源分配单元3与主电源1的直流支路和交流支路输出端相连，还与超导储能单元2的输出端相连，超导储能单元2包括直流输出端和交流输出端，所述交流输出端上设置有直流/交流转换器(DC/AC，未示于图中)，用于将直流转换成交流输出。

优选的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括备用电源4，备用电源4与主电源1通过ATS41相连接，当主电源1异常时，例如市电10断电，或者，并网分布式小电源单元11供电不足，例如太阳能电池板收集电能不足，此时ATS41切换到备用电源4，由备用电源4进行供电。进一步的是，备用电源4为发电机，由于发电机具有触发时间，一般为15s-20s，在此触发时间内，由超导储能单元2进行供电，之后将超导储能单元2关断，由发电机进行供电；具体的，备用电源4为柴油发电机。

进一步的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括智能通讯终端5，智能通讯终端5分别与市电检测单元13、并网分布式小电源单元11和超导储能单元2以及备用电源4通讯连接。智能通讯终端5用于对市电检测单元13、并网分布式小电源单元11和超导储能单元2、备用电源4进行数据采集和通讯传输，实现在线监测。例如，智能通讯终端5接收市电检测单元13检测到市电掉电时发送的掉电信号，并将掉电信号通过短信的形式发送至机房管理人员的移动终端，以使所述移动终端根据所述掉电信号及时作出优化调整策略。

具体的，如图7所示，智能通讯终端5(配置有能量管理系统EMS)包括设备适配器151、微控制器152、通讯模块153，设备适配器151、通讯模块153与微控制器152相连接，设备适配器151用于采集该基于超导储能的机房供电系统各个电源的数据以及相关器件(例如第一转换开关210、第二转换开关15、ATS41等)的状态，并将采集的数据和状态参数传递至微控制器152，实现数据采集和通讯传输；进一步的是，设备适配器151包括设备信息采集模块、协议转换模块，实现采集设备信息和支持各种网络协议(例如Modbus协议、CDT协议等)，实现数据通讯。需要说明的是设备适配器151配置有自适应设备的规约和接口，通过远程配置即可实现设备的接入工作，避免大量的现场调试工作，实现该基于超导储能的机房供电系统各类监测装置接入的即插即用。

微控制器152为控制单元，用于数据存储、处理，能够进行数据分析和计算和备份等；进一步的是，微控制器152为32位单片机。

通讯模块153用于与外部(例如机房管理人员的移动终端)进行信号和数据通讯，接收和发送数据和信号指令。进一步的是，通讯模块153包括无线通讯模块和有线通讯模块，有线通讯模块可以是CAN总线接口或者RS485串行接口，无线通讯模块可以是GPRS网络模块、短信模块、ZigBee网络模块、CDMA网络模块、GSM网络模块，优选的是，通讯模块为GPRS网络模块。智能通讯终端5通过GPRS通讯网络将运行过程和参数上传给数据中心服务器，同时数据中心服务器可以通过通讯模块发送监控、采集命令，进行主动管理。需要说明的是，本发明实施例中的数据中心服务器为机房IT设备。

进一步的是，智能通讯终端5还可以包括A/D转换器154，A/D转换器154的一端连接至设备适配器151，另一端连接至微控制器152；A/D转换器154用于将从设备适配器151接收的监测数据转换为标准的数字信号，并将数字信号发送至微控制器152。

优选的是，智能通讯终端5还可以包括报警模块155，报警模块155与微控制器152相连接，用于数据异常和故障报警，通知机房管理人员进行维修检查，优选的是，报警模块155为声光一体蜂鸣器，同时具有视听效果，警示效果好。

进一步的是，该基于超导储能的机房供电系统还包括用于监测主电源1和超导储能单元2环境参数的微气象监测单元(未示于图中)，所述微气象检测单元与智能通讯终端5相连接；所述微气象检测单元包括温湿度传感器。

本发明实施例提供的基于超导储能的机房供电系统通过采用“市电+并网分布式小电源+储能单元+备用电源”四级供电模式，还能够确保数据中心机房的用电安全。

实施例三：

如图8所示，本发明实施例还提供一种机房管理系统，包括：数据中心服务器100、雷电储能装置300和上述实施例中所述的基于超导储能的机房供电系统200。

具体的，雷电储能装置300包括雷电引雷柱301、高压保护器302、晶闸管组303、多级分流电路304、多级分压电路305、超级电容组306(大容量电容)，雷电引雷柱301用于接收雷电电流，雷电引雷柱301将雷电电流经高强度引线电缆传输至高压保护器302，高压保护器302作用是：当雷电电压或者电流大于晶闸管组303的最大阈值时断开，当雷电电压或者电流小于等于晶闸管组303的最大阈值时通路，使雷电电流流过晶闸管组303，然后雷电电流经过后续的多级分流电路304(利用并联电路分电流原理)进行分流后、经过多级分流后的雷电电流流入多级分压电路305进行分压，当分压满足分压条件(例如50kV，可以由电压测量装置测量)后，最后由超级电容组306(包括多个串联的超级电容和电压互感器)将电能储存，实现雷电储能；需要说明的是，晶闸管组303包括两个反向并联的晶闸管，可以在正反两个方向上防止电涌，吸收雷电电流，起到保护后续电路的安全；高压保护器302包括状态采集单元，状态采集单元(如位置传感器或者位置触点)用于实时采集高压保护器302的分合状态，并可以将高压保护器302的状态传输给数据中心服务器100，实现数据中心服务器100对其的监测；通常情况下，高压保护器302是闭合的，当雷电电流或者电压过大(大于晶闸管组303承受的最大阈值时)，将高压保护器302断开，以保护晶闸管组以及后续电路组件的安全，防止组件受到损坏，多级分压电路305包括多个串联的热敏电阻，热敏电阻一方面可以起到电涌保护作用，另一方面具有耐高温的特性。

需要说明的是，多级分流电路304以及多级分压电路305的分级支路可以根据实际测试情况得到，例如多级分流电路304以及多级分压电路305均包括6级支路。

进一步的是，雷电储能装置300的各级支路上设置有电流检测单元和/或电压检测单元，电流检测单元(可以是智能电流表或者是电流互感器)用于检测各级支路的电流值；电压检测单元用于(可以是智能电流表或者是电流互感器)检测各级支路的电压值，雷电储能装置300还可以包括直流/交流转换电路和电容容量监测单元(未示于图中)，直流/交流转换电路307用于将直流电转换为交流电输出，为交流供电设备供电，电容容量监测单元用于监测超级电容组306各个超级电容的容量。

数据中心服务器100、雷电储能装置300、基于超导储能的机房供电系统200之间任意两者之间相连接。

数据中心服务器100与雷电储能装置300相连接，雷电储能装置300可以作为基于超导储能的机房供电系统200的应急供电系统，通过超级电容组306为数据中心服务器100提供电能，从而进一步保证数据中心服务器100的正常工作，实现不间断供电，保障了数据中心的数据安全和可靠性，同时，数据中心服务器100可以监测雷电储能装置300的各组件及电路的运行状况，例如，通过连接雷电储能装置300各级支路上的电压检测单元和/电流检测单元，监测各分级电流电路的电流值和/或各分级电压电路的电压值。实时监测雷电储能装置300的电流和电压状况，还可以接收状态采集单元发送的高压保护器302的状态，实现高压保护器302的状态监测，及时检修；还可以监测各个超级电容的容量，防止由于过充导致的超级电容损坏，以及及时更换维护。

数据中心服务器100可以通过智能通讯终端与基于超导储能的机房供电系统200通讯连接，实现数据中心服务器100对基于超导储能的机房供电系统200的实时监控。

基于超导储能的机房供电系统200与雷电储能装置300的超级电容组相连接，可以在无雷电的情况下，将多余的电能储存在超级电容组中，以备不时之需；同时，雷电储能装置300也可以将储存的电能输送至基于超导储能的机房供电系统200中。

本发明实施例提供的机房管理系统中，基于超导储能的机房供电系统200以及雷电储能装置300可以为数据中心服务器100供电，数据中心服务器100实时监测基于超导储能的机房供电系统200以及雷电储能装置300的运行状态，，基于超导储能的机房供电系统200、雷电储能装置300两者之间可以相互充电，综上所述，三者之间相互配合，协同作用，共同使用形成一个小型闭环，确保了数据中心数据的安全和传输。

本发明实施例提供的机房管理系统，与上述实施例提供的基于超导储能的机房供电系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，包括：主电源和超导储能单元，所述主电源和所述超导储能单元之间设置有第一转换开关；

其中，所述第一转换开关用于在所述主电源和所述超导储能单元之间切换；所述主电源包括市电和并网分布式小电源单元的至少一种。

2.根据权利要求1所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，所述主电源包括市电和并网分布式小电源单元，所述市电与所述并网分布式小电源单元之间依次设置有浪涌保护单元和市电检测单元。

3.根据权利要求1所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，所述超导储能单元包括超导磁体和低温容器；

所述超导磁体用于储存和释放电能；所述低温容器用于为超导磁体提供低温运行环境。

4.根据权利要求1所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，所述并网分布式小电源单元包括依次连接的分布式小电源组件、功率优化器、汇流箱、直流配电柜和逆变器。

5.根据权利要求1所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，还包括电源分配单元，所述电源分配单元分别与所述主电源和所述超导储能单元相连接，所述电源分配单元用于为机房设备负荷进行电源功率分配。

6.根据权利要求1所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，还包括备用电源，所述备用电源与所述主电源通过ATS相连接，所述备用电源为发电机。

7.根据权利要求2所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，还包括智能通讯终端，所述智能通讯终端分别与所述市电检测单元、所述并网分布式小电源单元和所述超导储能单元通讯连接。

8.根据权利要求7所述的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，所述智能通讯终端包括设备适配器、微控制器和通讯模块，所述设备适配器以及通讯模块均与所述微控制器相连接。

9.根据权利要求8述所的基于超导储能的机房供电系统，其特征在于，

所述智能通讯终端还包括报警模块，所述报警模块与所述微控制器相连接，用于数据异常和故障报警。

10.一种机房管理系统，其特征在于，包括：数据中心服务器、雷电储能装置和如权利要求1-9任一项所述的基于超导储能的机房供电系统；

所述数据中心服务器、所述雷电储能装置与所述基于超导储能的机房供电系统的任意两者之间相连接。