CN108306278A - 智能直流配电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能直流配电装置，其包括第一电源输入端、第二电源输入端、第一电源输出端、第二电源输出端、监控模块、显示模块和多路负载，其中，监控模块和第一电源输入端、第二电源输入端连接，所述显示模块和所述监控模块连接，所述多路负载与第一电源输出端的负极(03)和第二电源输出端的负极(04)连接；第一电源输入端的正极(1)和第二电源输入端的正极(2)各设置有一个二极管，利用二极管的单向导通原理来实现双直流电源供电自动切换功能。本发明提供的智能直流配电装置的壳体为全封闭式结构，简单安全；通过设置的双路独立的电压电流监控模块，实现电压电流的显示监控；并且可根据用户需要实现远程电压、电流监控告警功能。
Description
技术领域
本发明涉及配电技术领域，特别涉及一种通信电源配电装置系统。
背景技术
通信电源系统需要随着机房通信设备的不断增加而需要不断的扩容，现有通信电源配电一般采用整体配电屏统一配电给负载供电方式，在机房初步设计时需要充分考虑到机房整体通信设备数量及容量，造成设备前期投入或将很大。为了弥补前期机房设计不足，后期需要一种便于扩容的小容量、小体积的通信配电产品，该产品安装于机房19英寸标准机柜中，仅为提供本机柜中的通信电源设备供电，用电需求数量及容量均不大，目前市场现有产品不够完善，过于简易(无监控装置或远程告警装置)，无法满足用户中高端需求，如图1所示。
因此，提供一种功能完善且稳定的智能直流配电装置以满足便于扩容的小容量、小体积、便于现场监控及远程监控的通信配电产品的需要是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现，通过提供一种包括第一电源输入端、第二电源输入端、第一电源输出端、第二电源输出端、监控模块、显示模块的智能直流配电装置，使得所述监控模块和第一电源输入端、第二电源输入端连接，所述显示模块和所述监控模块连接，所述第一电源输入端和第二电源输入端的电源为直流电源，第一电源输出端的负极03和第二电源输出端的负极04连接多路负载，进而在第一电源输入端的正极1和第二电源输入端的正极2分别设置有一个二极管5和二极管6，从而可以利用二极管的单向导通原理来实现双直流电源供电自动切换功能。另外，本发明提供的智能直流配电装置，可以将产品壳体设计为全封闭式结构，从而达到简单、安全的使用效果；通过设置双路独立的电压电流监控模块，能够实现电压电流的显示监控；并且能够根据用户需要实现远程电压和电流监控告警功能，在此基础上完成了本发明。
本发明的目的在于提供一种智能直流配电装置，其中，所述配电装置包括第一电源输入端、第二电源输入端、第一电源输出端、第二电源输出端、监控模块和显示模块，所述第一电源输出端的负极03和第二电源输出端的负极04连接多路负载。
所述第一电源输入端和第二电源输入端分别连接第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源为直流电源，所述直流电源的电压分别为-40V～-60V，优选分别为-48V。
所述第一电源输入端的正极1和第二电源输入端的正极2分别设置有二极管，
优选地，所述二极管共两个，分别为二极管5和二极管6，并相对接入配电装置的第一电源输入端的正极1和第二电源输入端的正极2，所述二极管5和二极管6的另一端与地线GND连接；
当其中一路直流电压低到或高到一定值或断电时，第二路直流通过所述二级管来持续为负载供电，所述负载为4～16路负载，优选8路负载。
所述负载通过开关与第一电源输出端的负极03和第二电源输出端的负极04连接，所述开关包括A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和/或B4。
所述第一电源输入端的负极01和第二电源输入端的负极02分别设置有断路器，所述断路器分别为第一断路器QF1和第二断路器QF2，所述第一断路器QF1的另一端与负载连接，最大电流容量为63A，所述第二断路器QF2的另一端与负载连接，最大电流容量为63A。
所述第一电源输入端、第二电源输入端与所述监控模块连接，所述监控模块连接在第一电源输入端的正极1和二极管5之间，所述监控模块还连接在第一断路器QF1和负载之间；所述监控模块连接在第二电源输入端的正极2和二极管6之间，所述监控模块还连接在第二断路器QF2和负载之间；
优选地，所述监控模块为双路独立，所述监控模块为两个独立的模块，分别用来监控第一电源输入端和第二电源输入端的电压和电流。
所述两个独立的监控模块可以并列安装在一起，也可以独立安装。
所述监控模块包括直流电压表、直流电流表、电流分流器。
所述监控模块还包括告警灯，所述告警灯与空气开关的位置上下一一对应，一目了然。当负载正常工作时，告警灯会亮起，当其中一路直流电压低到或高到一定值或断电时，告警灯会灭掉。
所述监控模块连接所述显示模块，所述显示模块包括显示模块1和显示模块2，所述显示模块为液晶显示屏，分别用来显示第一电源输入端和第二电源输入端的电压和电流。
所述配电装置采用全封闭式结构，前后左右及上下六面形成全封闭式结构壳体，走线方式为背板接线端子走线，每个接线端子间完全绝缘，
优选地，所述背板端子开口尺寸偏差精度要求0.01mm。
所述配电装置还包括远程电压和电流监控告警模块。
所述告警模块包括双路电压监控测试单元、双路电流监控测试单元、信号变送单元、远程通信单元和电源，
所述双路电压监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电压，
所述双路电流监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电流，
所述信号变送单元用来将电压或电流超过阀值的告警信息转换成RS485或RS232标准数据流，
所述远程通信单元为基于RS485、RS232的通信协议的通信单元，进一步优选为基于RS485通信协议的通信单元，
所述电源用来为告警模块装置供电，为直流电源，优选为12V。
根据本发明提供的一种智能直流配电装置，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的智能直流配电装置的第一电源输入端和第二电源输入端之间可以通过二极管实现双路自动切换，在其中一个电源出现问题时，自动切换到另一个电源，有效提高了供电稳定性，降低出现通信故障的概率；
(2)本发明提供的智能直流配电装置采用全封闭式结构，前后左右及上下六面形成全封闭式结构壳体，走线方式为背板接线端子走线，每个接线端子间完全绝缘，每条线路接线时无导线裸露，不会产生因施工不当引起的短路事故；
(3)本发明提供的智能直流配电装置具有双路独立的电压电流监控模块，便于现场查看设备电压电流状态；
(4)本发明提供的智能直流配电装置具有远程通信功能，可根据用户需求实现远程电压、电流监控告警功能，便于集中监控，时时监控设备电压电流状态，便于及时发现故障，尽早解决问题。
附图说明
图1示出现有技术的双独立输入原理示意图；
图2示出本发明中智能直流配电装置原理示意图；
图3示出监控模块接线示意图；
图4示出远程监控接线示意图；
图5示出本发明配电装置的正面示意图。
附图标号说明：
1-第一电源输入端的正极
01-第一电源输入端的负极
2-第二电源输入端的正极
02-第二电源输入端的负极
3-第一电源输出端的正极
03-第一电源输出端的负极
4-第二电源输出端的正极
04-第二电源输出端的负极
5-二极管
6-二极管
7-告警灯；8-告警灯；71-告警灯；72-告警灯；73-告警灯；74-告警灯；81-告警灯；82-告警灯；83-告警灯；84-告警灯；
11-直流电压表连接点；12-直流电压表连接点；
13-直流电流表连接点；14-直流电流表连接点；
21-直流电压表连接点；22-直流电压表连接点；
23-直流电流表连接点；24-直流电流表连接点；
35-RS485远程通信连接点；36-RS485远程通信连接点；
37、38-远程监控告警模块的电源连接点；
9-液晶显示屏；10-液晶显示屏；
QF1-第一断路器
QF2-第二断路器
DC-直流电源
GND-地线
A总-第一电源输入端总开关
A1、A2、A3、A4-负载连接的开关
B总-第二电源输入端总开关
B1、B2、B3、B4-负载连接的开关
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明提供了一种智能直流配电装置，所述配电产品包括第一电源输入端、第二电源输入端、第一电源输出端、第二电源输出端、监控模块和显示模块，所述第一电源输出端的负极03和第二电源输出端的负极04连接多路负载，如图2所示，后文具体描述。
优选地，所述第一电源输入端和第二电源输入端分别连接第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源为直流电源，所述电源电压分别为-40V～60V，优选分别为-48v。
本发明提供的一种智能直流配电装置，是新型架顶配电装置，采用标准19英寸结构，3U-5U高，是属于小型直流配电系统。
现有技术中，老式双独立输入架顶配电产品，如图1所示，没有自动切换功能，没有监控功能和远程告警功能，不能满足中高端客户的需求。
如图2所示，本发明所述第一电源输入端的正极1和第二电源输入端的正极2分别设置有二极管。优选地，所述二极管共两个，分别为二极管5和二极管6，所述二极管5和二极管6相对接入架顶配电装置的第一电源输入端的正极1和第二电源输入端的正极2，所述二极管5和二极管6的另一端分别与地线GND连接，即为第一电源输出端的正极3和第二电源输出端的正极4与地线GND连接；本发明利用二极管单向导通原理来实现双直流电源供电自动切换功能；
当其中一路直流电压低到一定值或断电时，第二路直流通过二级管来持续为负载供电，从而实现双路自动切换，使得第一电源输入端和第二电源输入端同时出现的故障的概率降低。
二极管选择的主要条件：压降低、热阻小、热循环能力强。
压降越低，模块的功耗越小，散发的热量相应也减小，架顶电源的温升自然就小。专用二极管模块要求压降低(通态压降0.76-0.80V)，而普通二极管模块通态压降达到0.90-0.95V。
热阻越小，模块底板到芯片的温差越小，模块工作更可靠。专用二极管模块要求有热阻小(最大热阻结至模块底板0.5)，而普通二极管模块(最大热阻结至模块底板达到1.30)。
热循环次数越多，模块越稳定，使用寿命更长。专用二极管模块要求有热循环能力强(热循环次数达到1万次以上)，而普通二极管模块受到内部工艺结构的影响(冷热循环次数只有2000次，甚至更低)。
所述负载为多路负载，为4～16路负载，优选8路负载，参照图2所示，所述负载通过开关与第一电源输出端的负极03和第二电源输出端的负极04连接，所述开关包括A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和/或B4。
在一个优选的实施方式中，参照图2所示，所述第一电源输入端负极01和第二电源输入端负极02分别设置有断路器，所述断路器为第一断路器QF1和第二断路器QF2，所述第一断路器QF1的另一端与负载连接，也是第一电源输出端的负极03与负载连接，所述第二断路器QF2的另一端与负载连接，也是第二电源输出端的负极04与负载连接，断路器的最大电流容量为63A。
当第一断路器QF1发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，此时，第二路直流通过二级管来持续为负载供电，从而实现双路自动切换；
同样地，当第二断路器QF2发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，此时，第一路直流通过二级管来持续为负载供电，从而实现双路自动切换。
在一个优选的实施方式中，参照图2所示，所述监控模块与第一电源输入端和第二电源输入端连接，以及所述监控模块与第一电源输出端、第二电源输出端连接，
在进一步优选的实施方式中，参照图2所示，所述监控模块连接在第一电源输入端的正极1和二极管5之间，所述监控模块还连接在第一断路器QF1和负载之间；所述监控模块连接在第二电源输入端正极的2和二极管6之间，所述监控模块还连接在第二断路器QF2和负载之间，；
优选地，所述监控模块为双路独立，即所述监控模块为两个独立的模块，分别用来监控第一电源输入端、第二电源输入端的电压和电流。
所述两个独立的监控模块可以并列安装在一起，也可以独立安装。
所述监控模块各自包括直流电压表、直流电流表、电流分流器。所述分流器优选为75mV/100A。
参照图3所示，所述监控模块通过在其中的第一电源输出端和负载之间设置分流器、直流电压表和直流电流表来监控第一电源输入端的总电压和总电流；
同样地，所述监控模块通过在其中的第二电源输出端和负载之间设置分流器、直流电压表和直流电流表来监控第二电源输入端的总电压和总电流。
参照图5所示，所述监控模块还包括告警灯，所述告警灯包括告警灯7，告警灯71，告警灯72，告警灯73，告警灯74，以及告警灯8，告警灯81，告警灯82，告警灯83，告警灯84。所述告警灯与断路器(空气开关)的位置上下一一对应，一目了然。当负载正常工作时，告警灯会亮起，当其中一路负载直流电压低到一定值或断电时，相应的告警灯会灭掉。
参照图2和图5所示，所述监控模块连接所述显示模块，所述显示模块包括显示模块1和显示模块2，所述显示模块为液晶显示屏9和液晶显示屏10，分别用来显示第一电源输入端和第二电源输入端电压和电流。
参照图5所示，所述显示模块1和显示模块2分别位于配电装置的左右两侧，即显示模块1位于第一电源输入端的左侧，显示模块2位于第二电源输入端的右侧。
在一个优选的实施方式中，所述配电装置采用全封闭式结构，前后左右及上下六面形成全封闭式结构壳体，走线方式为背板接线端子走线，每个接线端子间完全绝缘，
优选地，所述背板端子开口尺寸偏差精度要求0.01mm。
现有产品壳体采用钢板冷压成型箱体，前后左右四面组合固定形成箱体，上下走线方式，结构工艺简单，生产成本低，但容易因施工不当引起的短路事故。
而本发明采用全封闭式结构壳体，前后左右及上下六面形成全封闭式结构壳体，走线方式由上下走线改为背板接线端子走线，每个接线端子间完全绝缘，每条线路接线时无导线裸露，不会产生因施工不当引起的短路事故；而且负载采用背板接线端子接线，使结构更加合理紧凑，但生产工艺要求较高，背板端子开口尺寸偏差精度，及上下盖板尺寸精度要求0.01mm。
在一个优选的实施方式中，参照图4所示，所述配电装置还包括远程电压和电流监控告警模块，所述告警模块包括双路电压监控测试单元、双路电流监控测试单元、信号变送单元、远程RS485通信单元和电源；
所述双路电压监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电压，
所述双路电流监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电流，
所述信号变送单元用来将电压或电流超过阀值的告警信息转换成RS485或RS232标准数据流，
所述远程通信单元为基于RS485、RS232的通信协议的通信单元，进一步优选为基于RS485通信协议的通信单元，
所述电源用来为告警模块装置供电，为直流电源，优选为12V。
在一个优选的实施方式中，图4(即远程监控接线图)中，11和12示出直流电压表的接线点，测出第一电源输入端的总电压；13和14示出直流电流表的接线点，测出第一电源输入端的总电流；21和22示出直流电压表的接线点，测出第二电源输入端的总电压，23和24示出直流电流表的接线点，测出第二电源输入端的总电流；35和36示出RS485通信单元的接线点；37和38示出远程监控模块的电源接线图。
在进一步优选的实施方式中，参照图4所示，本发明在第一电源输出端和负载之间以及第二电源输出端和负载之间设置分流器、电压监控测试单元、电流测试监控单元、信号变送单元和远程RS485通信单元，通过电压监控单元和电流监控单元采集电压、电流值，并通过远程模块中自带软件设置电压和电流的阀值，电压和电流的阀值分别为高电压阀值57V、低电压阀值40V、高电流阀值40A，当采集的电压、电流值超过(高于或低于)阀值时，即会生成告警信息，这些告警信息通过信号变送单元，转换成标准的RS485通信数据流，然后将RS485通信数据流通过远程RS485通信单元以预制好的通信波特率(如9600bps)发送给远端达到远程监控及告警的目的。
本发明增加的远程通信功能，可支持RS232、RS485等多种通信协议，可根据用户需求实现远程电压、电流监控告警功能，便于集中监控，时时监控设备电压电流状态，便于及时发现故障，尽早解决问题。
试验例：
当监控模块监控到第一电源输入端和第二电源输入端有电源输入时，同时相对应的显示模块液晶显示屏会显示电压数值、电流数值，监控模块告警灯会亮起；
当第一电源输入端断电时，即第一电源输入端的第一断路器QF1断开，相应显示模块的液晶显示屏会断电黑屏，相应监控模块告警灯会灭掉，系统供电会自动切换到第二电源输入端无损切换供电，不会因为电源切换导致负载闪断现象发生；第二电源输入端通过二极管6持续为8路负载供电。
同样地，当第二电源输入端断电时，即第二电源输入端的第二断路器QF2断开，相应显示模块的液晶显示屏会断电黑屏，相应监控模块告警灯会灭掉，系统供电会自动切换到第一电源输入端无损切换供电，不会因为电源切换导致负载闪断现象发生；第一电源输入端通过二极管5持续为8路负载供电。
当第一电源输入端或第二电源输入端的电压高于57V时，远程监控模块将电压超过阀值的信息生成告警信息，并将告警信息发送给远端。
由此可见，本发明提供的一种智能直流配电装置，采用双直流电源供电自动切换结构，有效提高了供电稳定性，降低出现通信故障的概率；
所述配电装置采用全封闭式结构，不会产生因施工不当引起的短路事故，结构简单且安全；
所述配电装置具有双路独立的电压电流监控单元，便于现场查看设备电压电流状态；
所述配电装置具有远程通信功能，可根据用户需求实现远程电压、电流监控告警功能，便于集中监控，时时监控设备电压电流状态，便于及时发现故障，尽早解决问题。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.智能直流配电装置，其特征在于，所述配电装置包括第一电源输入端、第二电源输入端、第一电源输出端、第二电源输出端、监控模块和显示模块，所述第一电源输出端的负极(03)和第二电源输出端的负极(04)连接多路负载。
2.根据权利要求1所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述第一电源输入端和第二电源输入端分别连接第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源为直流电源，
优选地，所述第一电源和第二电源的电压分别为-40V～-60V，
进一步优选地，所述第一电源和第二电源的电压分别为-48V。
3.根据权利要求1或2所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述第一电源输入端的正极(1)和第二电源输入端的正极(2)分别设置有二极管，
优选地，所述二极管共两个，分别为二极管(5)和二极管(6)，所述二极管(5)和二极管(6)相对接入配电装置的第一电源输入端的正极(1)和第二电源输入端的正极(2)，所述二极管的另一端与地线(GND)连接；
当其中一路直流电压低到或高到一定值或断电时，第二路直流通过所述二级管来持续为负载供电，所述负载为4～16路负载，优选8路负载。
4.根据权利要求1所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述第一电源输入端的负极(01)和第二电源输入端的负极(02)分别设置有断路器，所述断路器优选分别为第一断路器(QF1)和第二断路器(QF2)，
进一步优选地，所述第一断路器(QF1)和第二断路器(QF2)的最大容量为63A。
5.根据权利要求1所述的智能直流配电装置，其特征在于，
所述第一电源输入端和第二电源输入端与所述监控模块连接，
优选地，
所述监控模块连接在第一电源输入端的正极(1)和二极管(5)之间，所述监控模块还连接在第一断路器(QF1)和所述多路负载之间；
所述监控模块连接在第二电源输入端的正极(2)和二极管(6)之间，所述监控模块还连接在第二断路器(QF2)和所述多路负载之间；
更优选地，所述监控模块为双路独立。
6.根据权利要求5所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述监控模块包括直流电压表、直流电流表和电流分流器。
7.根据权利要求1至6之一所述的智能直流配电装置，其特征在于，
所述监控模块连接所述显示模块，
优选地，所述显示模块包括显示模块1和显示模块2，所述显示模块为液晶显示屏，分别用来显示第一电源输入端和第二电源输入端的电压和电流。
8.根据权利要求1所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述配电装置采用全封闭式结构，前后左右及上下六面形成全封闭式结构壳体，走线方式为背板接线端子走线，每个接线端子间完全绝缘，
优选地，所述背板端子开口尺寸偏差精度为0.01mm。
9.根据权利要求1所述的智能直流配电装置，其特征在于，所述配电装置还包括远程电压和电流监控告警模块，所述告警模块包括双路电压监控测试单元、双路电流监控测试单元、信号变送单元、远程通信单元和电源。
10.根据权利要求9所述的智能直流配电装置，其特征在于，
所述双路电压监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电压，
所述双路电流监控测试单元用来分别监控第一电源输入端和第二电源输入端的电流，
所述信号变送单元用来将电压或电流超过阀值的告警信息转换成RS485或RS232标准数据流，
所述远程通信单元为基于RS485、RS232的通信协议的通信单元，进一步优选为基于RS485通信协议的通信单元，
所述电源用来为告警模块装置供电，为直流电源，优选为12V。
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