CN110601364A - 一种电源配电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源配电设备，包括一个或多个分接头（112），用于向负载（119）供应电力。上断路器电路（108）的顶部，以切断电源，以保护负载驳受损，出现EST澳大利亚游泳布置软熔丝的第二层交换机（110）魁被布置以打开或关闭在所述电源轻按（112）控制分配的力量。软熔断器（110）依赖于控制装置（105）运行，而控制装置（105）又运行并发出监视模块（111）。开启/关闭发生在安培数和低于断路器（108）响应的临界阈值的电压。

Description

一种电源配电设备

技术领域

本发明涉及电力分配设备技术领域，具体为一种可连接至一个或多个负载的电力分配设备。

背景技术

近来，现代医疗设施越来越依赖于专用的，高度复杂的医疗设备。此类医疗设备包括成像设备，例如磁共振成像（MR）或心血管X射线系统。

执业医生依靠那些医疗设备产生的成像材料。确保平稳运行，以便系统可以按要求的质量水平交付那些成像材料是一个目标。在运行时，医疗设备会汲取电能。

本地发电站通过其各自的电网供电。所提供的电源是特定于位置的。以一定的频率以一定的电压和安培数提供电源。医疗设备具有特定的电源要求，该要求取决于设备产生的图像材料的质量。此外，在同时运行大量这些医疗设备的大型医疗机构中，设备操作所需的总电量相当可观。

最近的解决方案设想建立专用的配电系统，该配电系统布置在本地电网与诸如医疗设备之类的用电设备之间。当前的配电系统是在设计时设计的，以符合当地的电源特性。

由于配电系统不仅必须与本地电网接口，而且还必须与许多不同的医疗设备接口，因此供应商必须生产针对特定地点的配电系统，才能为其医疗设备供电。如此产生的配电系统因此不能容易地在其他地方使用。

发明内容

本发明通过提供一种可编程的和可配置的分配设备来满足上述需求的至少一部分。配电设备可以被定制为当场特定位置的需求。

根据本发明的配电设备在整个电源系统内定义了可配置的子系统，该子系统还包括在本地电站和电网处以及可通过配电设备连接到电网的医疗设备。配电设备在常规断路器的顶部包括多个“软熔断器”。软熔丝是可编程的开关，软熔丝的操作（即它们的接通和断开）是通过控制模块进行软件控制的。软熔丝可以固态技术布置。软熔丝是可编程的，以更改通常熔丝的开关时间或软熔丝的时间-电流特性。

控制模块与监视模块通信。监视模块被编程并配置为监视在进入配电设备的输入市电和医疗设备可连接到的电力分接头处的电功率信号。换句话说，根据本发明的一方面，配电设备允许利用驻留在所提供的电力信号本身中的信息，以便通过适当地接通/断开软熔丝来实现提供高质量电力。信号并进一步节省能源。

监视功能还允许检测系统中的非正常行为，该异常行为通常很可能导致常规断路器跳闸。多个软熔丝开关在现有断路器开关的顶部提供第二层，以防止系统中可能导致常规断路器跳闸的状况。通过在常规断路器跳闸之前的时间点断开电源抽头，可以避免维修技术人员的其他必要召集，并且过程或任务关键设备可以保持运行。根据本发明的另一方面，控制模块根据分布式架构来布置。在这种情况下，控制模块被布置为主控制模块，并且被布置为多个从控制模块。一个或多个从控制模块被布置为从主控制接收配置命令。如此接收的命令适合于对从模块中的任何一个进行重新编程或与一个或多个从控制器中的任一个相关联的熔丝中的任何一个重新编程。从动和/或主控制模块和/或熔断器在配电设备的操作期间是可编程的或可重新编程的。根据本发明的一方面，电源变压器与主控制器一起布置在配电单元基本模块中，该配电单元基本模块与多个配电单元扩展模块物理上分开，在配电模块扩展模块中，各个从控制器以及各个抽头或抽头组均位于其中。由于高度的模块化，这种分布式体系结构增加了灵活性。主控制模块和从控制模块都是可编程的。

通过使监视模块监视分接头上所提供的安培数和电压的波形信号，可以检测到分接头处所连接的医疗设备的空闲状态，非正常行为等。响应于这样的检测，从相应的从控制器或主控制器发出控制命令，并且相应的功率抽头被接通或断开，从而以经济的方式并确保良好的升压来控制可用电的分配。连接设备的时间特性。

此外，从属控制器的分布式布置允许向布置在各个配电单元扩展模块中的抽头组提供组特定的电力。因此，从配电单元到配电扩展模块的电缆可以适应特定的电源需求。总的可用功率到可切换抽头的后续分配是由从属控制器在相应的PDU扩展模块上本地完成的。

换句话说，配电设备包括单个基本单元，该基本单元负责干线电源适配，然后将干线电源分配给位于用户附近的PDU扩展模块。PDU基本单元和远程位置上的任何PDU扩展模块之间只有一条主电源电缆。因此，并非在所有情况下都需要昂贵的高速率接线。根据另一方面，该设备实现了分布式和模块化的功率分配，其进一步包括由不间断电源提供的“第四阶段”电源。

根据本发明的一方面，监视模块还被布置为监视电源输入处的电压或安培数。这样可以在断电的情况下执行定义的电源关闭程序。如果不间断电源接近耗尽状态，则根据清单以优先顺序关闭保险丝。该列表包含认为是关键任务的负载的ID。列表中的ID按照其优先级排列。主控制器扫描列表，并一一断开负载。具有较高优先级的关键任务负载比具有较低优先级的关键任务负载更晚地从备用电源断开连接。

根据本发明的一方面，控制模块被布置为将市电输入处的三相功率信号分成三个单相，从而向可连接负载中的一个提供如此获得的单相功率信号。

根据本发明的一方面，基于所监视的安培数和电压，所连接的总负载在三个输入相上达到负载平衡。

术语“分布式”是指这样的概念，诸如CV或MR的医疗设备包括与设备相关联的子单元，称为设备的“用电设备”，有时许多用电设备物理分布在医疗设施中，并且布置在检查室，控制室或技术室的特定星座中。该术语还包括医疗设备本身在整个机构中的物理分布。配电设备的分布式体系结构在部署位置（在这种情况下为医疗机构）反映了这种“分布式”星座。

术语“控制电功率的分布”应广义地解释。该术语包括：预算或分配可用于提供给医疗设备的总电功率，并确保：如此分配的功率符合某些质量标准，并且所连接的一个或多个医疗设备的运行顺畅，并且稳定性和可用性（“正常运行时间”）连接的一个或多个医疗设备。

因此，根据本发明，“控制电功率的分配”需要向连接的设备供电，以防止与电源有关的损坏，以及首先避免硬保险丝跳闸。

因此，通过使用断开软熔丝以“控制电力的分配”的操作来接通/断开分接头的操作相对于断开硬熔丝（断路器）的操作是上游的。安装保险丝可以避免对连接的负载（医疗设备）造成的直接损坏。但是，与软熔断器非常不同的是，硬熔断器（“断路器”）一旦跳闸，则需要维修技术人员进行手动干预才能重新打开。相反，可以通过控制模块关闭和打开软保险丝。因此，软保险丝无需手动干预，也无需打开或关闭。

在整个说明书中，“断开”分接头，保险丝或断路器的开关表示没有电流可以通过，而“接通”分接头或软保险丝的开关意味着电流可以通过。

术语“操作员”是使用医疗设备的人工操作员。操作员可以是放射科医生或其他医师。

术语医疗系统包括PDU和一个或多个可连接到配电设备的医疗设备，用于为这些设备供电。

术语“医疗系统控制器”用于指由操作员（例如医师或放射线医生）用来本地控制医疗设备的本地PC（个人计算机）主机系统。这反映了这样一个事实，即当今的医疗设备本身就是计算机化系统。

术语“医疗系统软件”表示在医疗系统控制器上运行的软件应用程序。医疗系统软件通常控制许多用户界面，并允许操作员操作医疗设备。

“接通/断开熔断器”也可以被理解为“接通/断开与各个软熔断器相关联的抽头。此外，”接通/断开熔断器”也可以被认为是指接通/断开软熔断器。断开与打开/关闭的分接头连接的负载上提供的电源。

附图说明

图1是根据本发明一方面的配电设备的示意性框图；

图2是根据本发明另一方面的配电设备的示意性框图；

图3是用于功率分配方法的流程图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了配电设备100。配电设备100可以用于具有多个检查室的大型医疗设施，例如大型医院或医疗中心。在检查室中，放置诸如医学成像设备模态的医学设备，例如MRI系统或心血管X射线系统。医疗设备代表可连接到提供电力的电站113的负载119。医疗设备119到本地发电站113的这种连接或“连接”可以通过配电设备100来有效且安全地实现。在下文中，术语负载和医疗设备将是可以互换使用，并且将使用相同的附图标记“119”来引用两者。在医疗环境中，负载119的其他示例可以包括大型X射线系统，该系统吸收巨大的电流，但在功率谱的另一端，还包括小型可充电超声手持设备。术语负载119或医疗设备119也可以指一个和相同医学成像模态的各个电子部件。

然而，本领域技术人员将理解，配电设备100的操作所基于的原理同样适用于其他用电设备。向家庭中的多个家用电器和音乐再现设备供电可以是另一个示例。

配电设备100包括配电单元基本模块PDU。配电单元基本模块PDU在下文中简称为PDU。PDU具有市电输入101。通过市电输入101，在站113产生的电功率被接收并经由本地电网馈送到PDU中。所提供的电能具有位置特定的功率特性，例如特定电压和特定频率下的电流。功率可以是单相信号，也可以是具有或不具有中性线的三相信号。PDU还包括市电变压器104。在安装时，为市电变压器104选择选择的最大功率水平。在安装时，市电变压器104被配置为采用可变输入并提供固定的输出配置。如果在主电源输入110处从电站113接收的本地功率恰好符合要在功率分接头112上提供的输出要求，则可以用短路代替主变压器104来实现“抽象变压器”。连接到抽头112的医疗设备的最大电流为每相16A。最大额定功率为3x63A标称功率，但在其他应用领域中，可以考虑使用其他额定值。PDU还包括主控制器105，该主控制器被布置为可编程微控制器，诸如FPGA（现场可编程门阵列）或闪存可编程控制器。电源变压器104具有用于转换通过电源输入101接收的电功率的初级线圈和次级线圈。变换电力以便使电力符合可连接到PDU的各个医疗设备119的各个电力要求。变换后的电能从PDU馈入电源电缆106，然后施加到一个或多个电源接头112（图1中仅显示一个电源接头112）。与图1中的示意图不同，实际上，可能存在从PDU到各个电源抽头112或各个电源抽头组的多条电缆106。选择一根（或多根）电缆106的长度和直径，以使其具有已知的可接受的动态电压降行为。变换后的电能从PDU馈入电源电缆106，然后施加到一个或多个电源接头112（图1中仅显示一个电源接头112）。与图1中的示意图不同，实际上，可能存在从PDU到各个电源抽头112或各个电源抽头组的多条电缆106。选择一根（或多根）电缆106的长度和直径，以使其具有已知的可接受的动态电压降行为。变换后的电能从PDU馈入电源电缆106，然后施加到一个或多个电源接头112（图1中仅显示一个电源接头112）。与图1中的示意图不同，实际上，可能存在从PDU到各个电源抽头112或各个电源抽头组的多条电缆106。选择一根（或多根）电缆106的长度和直径，以使其具有已知的可接受的动态电压降行为。

功率抽头112可连接到电插座，设备119又可连接到电插座。可以认为一个或多个动力接头112物理上位于检查室中。分接头112不仅向设备119供电，而且还为与相应医疗设备119相关联的其他电气设备供电。由于一个或多个动力分接头112可以靠近医疗设备定位，因此一个或多个动力分接头112自然地被提供电力。定义整个医疗机构中的水龙头组。抽头112或抽头组将提供符合可连接到抽头112或该组中的抽头的医疗设备的特定功率要求的电力。

但是，在其他情况下，每个检查室当然可能会有一组以上的水龙头。在其他情况下，可以在不参考任何（检查）房间或其他建筑结构的情况下形成多组龙头。例如，如果医疗装置119是单个一个成像设备模态的组件，则通过在整个单个成像框架，机架或机柜的适当的隔间或其他合适的位置中将分接头112或组布置在适当的隔间或其他合适的位置来形成分接头的组。

医疗设备119和/或与医疗设备关联的电子设备已分配了ID。可编程主控制器105知道那些ID。主控制器105被编程并配置为从市电变压器104分接连接到功率接头112或功率接头组的设备119所需的特定功率。

可编程主控制器105具有存储器和/或被编程为连接到外部数据库。在存储器或外部数据库中存储表格数据结构，该表格数据结构将医疗设备119的每个ID与各自的功率需求相关联。以这种方式，可以实现抽头112或组（抽头）的特定功率分配。

主控制器105具有以太网连接102。通过该以太网连接设备，医疗系统控制器或服务技术人员可以连接到主控制器105。

然后，医疗系统软件或技术人员可以执行主控制器105的必要编程或重新编程。如果要将更多的抽头连接到PDU，则可能需要这种重新编程。功率分配单元100因此以可缩放的方式布置，因为它允许通过另外的抽头来增加或补充现有系统。以太网连接102可以是无线连接或常规的固定电话。

根据一个方面，PDU具有允许服务技术人员对主控制器105进行编程的用户界面。因此，PDU允许由医疗系统控制器经由以太网连接102在现场进行手动配置或远程和自动配置。换句话说，PDU可以在有或没有医疗系统控制器的情况下使用。一旦通过适当地编程主控制器105来配置了PDU，则PDU可以在不使用通信线路102的情况下自主地操作。

主控制器105还可以被布置和配置为执行自动硬件识别。在这种情况下，将更多的电源分接头和/或其他医疗设备连接至PDU无需维修技术人员。为了进行状态检测，添加的医疗设备被安排为通过电缆106或通过总线107将其ID发送到主控制器105。对主控制器105进行编程可能会在分发设备100的运行时或运行期间发生。在启动时或通过命令强制发现自动进行硬件配置检测。

根据另一方面，可以基于所有受电设备119的配置部件号和序列号来组装设备100。该配置知识可以用于在初始启动时经由与医疗系统的数据库交互来自动设置PDU配置，这可以减少用于执行医疗系统配置的服务工时。

主控制器105还负责分配或预算可用的总电量。预算是为了确保通过一个或多个抽头112提供的电功率总和不超过来自市电输入101的总电功率。

主控制器已经在其上存储了关于主变压器104的额定值的信息。这允许配电设备100的容易的，逐步的可伸缩性。对于具有不同额定值的不同的变压器进行改变仅等于对新变压器进行（重新）编程。

根据本发明的优选方面，配电设备100还包括配电扩展模块PDUx。配电单元扩展模块PDUx在下文中将简称为PDUx。PDU和PDUx布置为物理上分开的机架或带有安全安装支架的安装单元。PDUx物理分布在医疗设施中，每个PDUx可以安装在不同的检查室中。如果医疗设备118是单个医疗成像设备的电气组件，则PDUx也可以安装在医疗设备118（之一）的机柜中或机柜中。每根电源电缆106有一个PDUx。抽头112或抽头组112物理上位于相应的PDUx内或处。

每个PDUx具有从控制器109，从控制器109是类似于主控制器105的可编程微控制器。总线系统107布置成将每个从控制器109与主控制器105通信地耦合。控制器109的编程和运行时间控制是通过总线107上的数据交换实现的。

从控制器109是可编程的并且由存储在微控制器105上的例程重新编程。每个从控制器109被配置为控制在与相应的PDUx相关联的相应抽头112或抽头组112处的本地功率分配。

为了安全起见并保护连接到每个PDUx的医疗设备119，在馈入PDUx的电缆106和电源分接头112或电源分接头组之间布置了断路器或“硬保险丝”108。硬保险丝108具有硬接线跳闸值额定值，其保护医疗设备119免受损坏。

由于故障，医疗设备可能会在启动或运行过程中开始消耗过多的电流，或者该设备可能呈现出不同的负载特性。响应于不同的负载特性，断路器或硬熔断器108跳闸，并因此切断到电源抽头112并最终到与其连接的故障医疗设备的电源。如果需要，PDU可以发出服务请求命令。

在断路器108和分接头112或分接头组之间，布置有开/关可切换电源开关，在此也称为“软熔丝”110。软熔丝110是固态技术中的开关，例如晶闸管或IGBT（绝缘栅双极晶体管）。软熔丝110响应于从控制器109或主控制器105发出的控制命令。发出的命令是软熔丝110的“接通”或“断开”。该命令是接通还是断开。取决于在相应的分接头112处或在相应的分接头组处供应的电功率的功率特性关于监视信号，从控制器109被编程并配置为事件处理器。

在软熔丝110和抽头112之间，布置有与实时监视模块111通信的探针或传感器。实时监视模块111监视与在该抽头112处供应的电力相关的电压或安培波信号。监视模块以大约lms采样，但是采样率可以配置。根据另一方面，还可以在其他内部分配点处监视波信号。然后，将波信号，即安培数对时间波或电压对时间波，分别转换为数字信号，并回送给从属控制器109或中继到主控制器105。在相应的从属控制器中，比较器针对每个阈值将监视信号与预设但可重新编程的控制阈值或范围（具有下限和/或上限）进行比较。使用间隔范围可防止由于电源质量无效而导致医疗系统组件的不确定行为。

如果监视的安培数或电压或其组合超过预设的控制阈值达预设的时间段，则从属控制器109向相应的电源选项卡112发出关闭命令。控制器109与控制器109通信。适于实现固态技术软熔断器110的断开或接通的驱动器。对于分接开关110使用固态电子设备，无需手动复位或重新接通断开的开关110。换句话说，根据所监视的信号，从控制器109不仅被布置成关断，而且被布置成在与各个PDUx相关联的各个组中的抽头开关110或每个抽头开关110上重新导通。以这样的方式控制软熔断器110的接通或断开，从而避免先前的断路器108跳闸（断开）。可以在不损害安全性的情况下实现医疗设备119的良好正常运行时间特性的目标。不需要将硬熔丝108实施为昂贵的手动可重置断路器。

与硬保险丝108相反，不切换分接开关或软保险丝110以保护所连接的医疗设备免受即将发生的损坏。分接开关112的接通或断开主要是为了局部地控制功率分配，以实现省电目的以及确保在局部电源分接头112处本地供应的限定质量的电能。限定的功率信号质量允许所连接的医疗设备119可靠运行，并且设备119以预期的质量标准产生其输出（成像材料）。简而言之，借助于软熔断器110的切换是为了确保所连接的医疗设备119在尽可能长的一段时间内正常工作（“正常运行时间”）。尤其是，成像设备受到具有峰值，电涌，骤降，入射等的“波纹”功率信号或其他此类“信号奇点”的不利影响。如果所提供的功率信号中的信号奇异性受到可配置的控制阈值或范围的限制，则仅通过重新接通软熔断器110才能确保高功率信号质量。特定于组的功率特性阈值存储在相应的主控制器105或从控制器109中。

根据另一方面，PDU具有紧急停止按钮。软熔丝110或软熔丝的预选组响应于在紧急控制按钮的操作时发出的紧急信号。在发出紧急信号时，主控制器105将断开命令转发给各个软熔丝110或其组。紧急停止按钮允许操作员断开连接到相应分接头112的医疗设备119。进一步设置软紧急按钮以发出“接通”命令以重新接通先前断开的软熔断器110和医疗设备119。连接到它。换一种说法，紧急按钮使操作者不仅可以断开相应的保险丝110和相应的分接头112，而且还可以在他认为适当的重新接通之后再次将其重新接通。因此，在某些情况下，不需要关闭硬保险丝108，并且将不需要致电维修技术人员来恢复已关闭的医疗设备119的操作。在主控制器105中编程熔丝110。因此，对主控制器105进行适当编程允许响应于紧急信号定义熔丝组110。

医疗设备119是高度敏感的设备，并且除非已知所提供的电力信号充分没有信号奇异性，否则这些设备的操作可能不令人满意。换句话说，功率信号的波形必须足够平滑。当启动医疗设备119时，电涌可能最明显地发生，启动过程由操作员在医疗设备119处启动。

可以如下实现在各个抽头112处确保平滑的功率信号。从控制器109可以被编程为在所监视的波信号中拾取零交叉。延迟到功率抽头112的接通信号，直到检测到这种过零为止。因此，即使操作员本地启动系统119，也可能会发生延迟，因为只有在从属控制器109确定所提供的电源信号的质量足够时，才通过抽头开关110接通电源。在操作员启动医疗系统启动之后，可以通过依次打开先前关闭的抽头112来对负载118供电，以对每个连接的负载119进行延时开关。

通过监视接线片上的波形112，用于控制功率抽头112的控制阈值可以在适当地操作设备119所需的最小电压和常规的出于安全目的的断路器108会跳闸的最大允许电压的范围内。可用总电功率的总体分配或分配由PDU中的主控制器105控制。本地从控制器109基于较早在从控制器109处从主控制器接收到的预编程设置，来控制用于在各个抽头112处节能和/或以组特定质量供电的控制。

PDUx内的布线可以适应特定的本地电源要求，因为来自电缆106的电能已经通过主控制器105适应了各个分接头112或分接头组的特定需求。为了节能和节电的目的，配电控制任务可以由主控制器根据编程到从控制器109的存储器中的简单时间表来执行。因此，相应抽头112的电源根据本地时间表存储在从控制器的109存储器中。以这种方式，可以使自动唤醒定时器生效。自动唤醒计时器可节省工作日的启动时间，或通过远程触发器为快速紧急使用准备相应的医疗设备119，触发信号具有医疗设备119的ID，并由主控制器105路由，并中继到相应的从控制器109，以将开通命令发布到相应的分接头110上电。需要的医疗设备119。也可以通过其他事件（例如温度读数）来触发开关112的打开/关闭。为此，合适的换能器被布置为与从控制器109通信，并且被定位在医疗设备119或在配电设备100内的其他测量点处或其附近。根据本发明的另一方面，在初始期间在学习阶段，实时监视模块111被布置为监视抽头112处的实际功率使用。然后将如此监视的用电量存储为安培数和电压的时间序列。以这种方式，可以获得指示连接到该分接头的医疗设备119的正常操作的参考数据。可以在本地安装和设置配电设备100之后不久获得参考数据（“基线”）。如果已获取足够数量的参考数据，则可以定义某些阈值，以便可以将与此参考数据的偏差确定为定义的显着性水平。然后，监视设备在正常操作期间继续监视安培数对时间波和/或电压对时间波。如果检测到如此监视的波信号与参考数据之间的偏差超过阈值，

根据另一方面，由实时监视模块111执行的功率监视相对于积分时间是可配置的。可以每秒，每分钟或每小时对采样的安培数或电压值进行积分，以获得功耗值。将监视值汇总到相应的功耗值和各个采样值中，然后可以丢弃汇总的值。这样，防止了实时监视模块111处的循环功率监视存储器的溢出。为了长期数据的目的，例如，当获取前面提到的“基线”数据时，对采样值a进行积分就足够了。例如一个小时的时间。但是，如果要记录有关加电事件的数据，采样值可以在上电事件发生的整个周期内进行积分，该周期以秒或更短为单位。从控制器105也可以被编程为将监视的功率信号与连接到与从控制器105相关联的分接头112的负载119的功耗特性进行比较。功耗特性可以由卖方提供并存储在存储器中。功率消耗特性与连接到相应抽头112的设备119的ID相关联。通过将监视信号与所存储的功率消耗特性进行比较，可以检测到实际故障之前设备的劣化。然后，通过软熔丝110的适当接通和断开可以恰好在下一次计划维护之前延迟故障点。这样就可以避免维修技术人员只为该特定故障设备进行维修的昂贵的临时召集。可以将获取适于做出关于所连接的医疗设备的正常或非正常操作的确定的参考数据（“安装基准线”）视为配电设备100的学习阶段。可以实现与硬熔丝108有关的观看和跳闸事件捕获。

从属控制器105也可以被编程为基于基线参考数据将通知的维护消息（“建议”）经由以太网连接102自动发布给服务技术人员的计算机。

这些建议可能包括：

基于典型或学习的用户行为期间每个阶段的负载的负载平衡建议。这允许三相电网的负载更加均衡，以确保更高的电网质量。

总接地泄漏电流最小化配置建议，用于负载分配。这允许更高的医疗安全级别或在相同的医疗安全级别下使用更好的EMC（电磁兼容性）过滤。

主控制器和从控制器105和109也可以被编程为控制软熔断器110的接通/断开以实现浪涌电流优化。在学习阶段，在通过软熔断器110接通/断开抽头112的过程中，监视并存储所连接的负载118的实际浪涌电流-时间波。在随后的开关事件中，如此存储的电流-时间波随后被用于确定在相应的输出抽头112处的软熔断器110的同步的断开/断开，以便在系统启动期间的任何时间实例处最小化最大涌入电流。这样可以实现更高的可靠性，更少的电源网络干扰以及更高的开关期间电源电压稳定性。

在市电电力信号是多相信号的情况下，还可以布置PDU中的主控制器105和/或PDUx中的从控制器109，以实现功率信号的分离。然后，如果可连接到其上的医疗装置具有这样的要求，则可以将各组中的某些抽头112或所有抽头处的电力供应为单相。这允许建立配电系统100的可控制的三相输出感知。对于三相消耗器，使用三个独立的单相输出。控制器109仍将这三个单相视为一个三相输出，即，它们同时被打开/关闭，它们具有相同的功率特性，并且仍被监视模块111监视为三相。

根据另一方面，主控制器105被编程为在三个输入相之间负载平衡当前连接到抽头112的总负载。这允许提供最大负载功率质量和从输入干线101到输入干线的最小干扰。电网。负载平衡基于负载功率特性，即抽头112处监视的安培数和/或电压。基于以下标准中的任何一项或组合，进行优化：接地泄漏和/或谐波。然后可以将各自具有其特定负载功率特性的各个负载118分配在三个电源相之间，以使对地泄漏和/或谐波的矢量方向的相加最小。

综上所述，控制抽头开关112，即使用保险丝110响应于监视器并根据监视器对电源信号的接通/断开，允许完全软件控制的灵活性，以质量控制的方式分配可用的总数。整个医疗系统中PDU的可用电源。

根据本发明的另一方面，抽头开关110本身是可编程设备。额定开关特性，例如快速和慢速开关以及开关期间的电流时间特性（线性，指数等）可以重新调整（动态电源阻抗）。

在电力分配设备100的运行期间，可能发生对软熔丝110重新编程以用作快速或慢速熔断开关的情况。还可以实现软熔丝110的动态开关行为。如果电流小于阈值的两倍，则快速开关允许的开关时间约为0.01s，而慢速熔断开关的速度可慢至2000s。超过阈值水平达编程的时间（0.01-2000s）后，实际的切换序列开始。

在时间控制的开关操作期间，可编程软熔断器110从阈值安培数逐渐增加或减小电流，该阈值安培数触发开关操作直至或降低到期望的安培数。通过逐渐增加或减小电流来接通或断开软熔丝1110，可以实现对实际接通/断开行为的控制，并防止干线输出上的不期望的失真。此外，在检测到超过阈值与实际开始切换之间的时间取决于所监视的安培数或电压偏离前述的“基线”功耗特性的程度。如果发现偏差严重，相关的从控制器发出命令以实现将相应的软熔丝110重新编程为快速触发的开关。否则，缓慢触发的开关可能足以降低可能连接有不良负载119的抽头112处的电流。

将软熔断器110布置为可编程开关，为整个系统增加了另一种可配置性和灵活性，因为这允许更好地预算总的可用最大功率，并使这种功率可用于向现有的或现有的设备中添加永久或非永久的其他设备。新的电源开关。如前所述，由于系统具有检测非正常行为的能力，因此在通过硬保险丝108切断电源之前，可能会发生关闭软保险丝110的操作。因此，可以避免硬保险丝108跳闸或烧断后的保险丝上的应力。因此，可以改善系统的正常运行时间，从而使系统更有效地运行。在所有，包括PDU和PDUx的配电设备100在较大的医疗系统内定义了可自由配置的子系统，较大的医疗系统还包括可与其连接的医疗设备119，以及提供要分配的电力的电站113。该系统不仅可以在设计时进行编程，重新编程和/或配置，还可以在运行时就地进行配置，并且可以针对特定的本地需求进行定制。

图2示出了其中还进一步布置有不间断电源UPS的配电设备100。以下将不间断电源称为UPS。UPS被布置为可编程模块，并且经由总线系统107与从控制器109和主控制器105通信。UPS被布置为在每个PDUx中提供虚拟“第四阶段”。

UPS可以包括适当尺寸的电池模块。术语“第四阶段”是指UPS备份的可配置阶段。第四阶段用于通过专用输出接线片112b向在断电情况下被认为是关键任务的设备119b供电。主控制器105布置成控制和监视UPS的容量以及由UPS提供的功率消耗。然后，医疗系统或服务技术人员可以通过以太网连接102远程分析监视的容量以及来自UPS的功率消耗，以决定是否需要重新定义当前的容量要求。UPS通过菊花链链接在UPS和PDUx之间。在配电设备100的正常运行期间，UPS会通过一条从电缆106分支出来的馈电线为UPS充电。经由硬保险丝108和专用软保险丝110b将电力供应到专用电源分接头112b。除了在图1中提到的保险丝110和抽头112之外，还布置了专用的软熔丝110b和相应的电力抽头112b。可连接到专用电力抽头112b的医疗设备119b被认为是任务关键的。在断电的情况下，UPS在由UPS容量确定的时间内为连接到那些专用电源分接头112b的关键任务医疗设备119b提供急需的电源。可连接到专用电源抽头112b的医疗设备119b被认为是关键任务。在断电的情况下，UPS在由UPS容量确定的时间内为连接到那些专用电源分接头112b的关键任务医疗设备119b提供急需的电源。可连接到专用电源抽头112b的医疗设备119b被认为是关键任务。在断电的情况下，UPS在由UPS容量确定的时间内为连接到那些专用电源分接头112b的关键任务医疗设备119b提供急需的电源。

在医疗环境中，用于MR系统或X射线管的冷却单元或存储尚未保存的检查数据的缓冲系统是此类关键任务系统的示例。不为冷却单元提供UPS的备用电源可能会导致昂贵的氦气从安全阀中逸出，甚至可能由于停电之前产生的热能而导致昂贵的X射线管受到不可弥补的损害。在后一种情况下，由于数据丢失，可能需要对患者进行检查，因此需要进行另一轮检查。

此外，成像设备可能需要在中断后经历一定的预热时间。在预热期间，无法使用成像设备获取图像。因此，将UPS安装到位可能会使系统不必进行预热程序。UPS的容量被调整为关键任务医疗设备119b的要求。为了提供确定的备用能源供应，可以在UPS中使用标准化的电池设备。由于配电设备100的模块化，可以容易地改变UPS以调节所需的容量。万一停电了

监视模块被安排为在发生故障的情况下监视由UPS提供的电力。在相应的PDUx处监视模块111和从控制器109之间的交互作用完全类似于前面相对于图1所述的交互作用。换句话说，无论如何，都确保了相同的节电和电能质量电源是来自UPS还是来自PDU的主输入101。

此外，图1或图2中的监视模块111被布置为监视市电输入101处的电力信号。通过监视输入市电处的电力信号，可以在停电的情况下实施以下适当的降级方案。被检测到。主控制器105和各个从控制器109已在其上存储优先级列表。在优先级列表之一中，列出了非任务关键型医疗设备119连接到的电源分接头112的ID。根据该列表，在断电的情况下，通过软熔断器110以该列表所定义的顺序的方式来切断电源抽头112处的电源。执行顺序关闭，使得列表上具有较高优先级的抽头112将比具有较低优先级的抽头112稍后关闭。换句话说，列表中的位置定义了宽限期，在整个宽限期中，即使已经检测到断电，仍向相应的功率抽头112供应电力。还有被认为是关键任务的那些功率抽头112b的第二优先级列表。以类似的方式，在断电的情况下，电源由UPS接管，如果UPS提供的电流下降到定义的阈值以下，则任务关键电源分接头112b会根据其在电源插座上的位置关闭。第二优先级列表。换句话说，即使在断电情况下，也可以以定义的方式关闭系统，以使以后更容易为系统加电。仍然向相应的抽头112供电。还有被认为是关键任务的那些功率抽头112b的第二优先级列表。以类似的方式，在断电的情况下，电源由UPS接管，如果UPS提供的电流下降到定义的阈值以下，则任务关键电源分接头112b会根据其在电源插座上的位置关闭。第二优先级列表。换句话说，即使在断电情况下，也可以以定义的方式关闭系统，以使以后更容易为系统加电。仍然向相应的抽头112供电。还有被认为是关键任务的那些功率抽头112b的第二优先级列表。以类似的方式，在断电的情况下，电源由UPS接管，如果UPS提供的电流下降到定义的阈值以下，则任务关键电源分接头112b会根据其在电源插座上的位置关闭。第二优先级列表。换句话说，即使在断电情况下，也可以以定义的方式关闭系统，以使以后更容易为系统加电。电源由UPS接管，并且如果UPS提供的电流下降到定义的阈值以下，则根据其在第二优先级列表中的位置关闭任务关键电源分接头112b。换句话说，即使在断电情况下，也可以以定义的方式关闭系统，以使以后更容易为系统加电。电源由UPS接管，并且如果UPS提供的电流下降到定义的阈值以下，则根据其在第二优先级列表中的位置关闭任务关键电源分接头112b。换句话说，即使在断电情况下，也可以以定义的方式关闭系统，以使以后更容易为系统加电。

主控制器105和/或从控制器109也可以被编程为实现以下特征：-在PDU的启动期间基于表执行自动VI（电压（V）-电流（I））传感器自校准例程参考嵌入在主控制器105或从控制器109的电路中的值。这防止了断路器108由于温度影响而降额并且提高了精度。

总功率预算监视和软熔断器110的接通/断开还进一步基于自动检测到的PDU配置。在“健全性检查”中，将抽头112处实际监视的功耗与存储在主控制器和/或从控制器105,109的存储器中的先前已知的功耗特性进行比较。功率消耗特性可以由其设备已被授权可连接到PDU的某些供应商提供。这允许检测是否已发生篡改，即是否已将来自非授权供应商的设备连接到PDU，因为此类设备的电源特性可能与预先存储在控制器105,109存储器中的电源特性不同。

控制隔离的通用三相电源导轨开关（图1或图2中未播种）。这使得能够绕过PDU并建立重负载到医院干线110的直接连接。在这种旁路情况下，重负载通过一根主电缆106连接到通用三相电源导轨开关，然后从那里直接将主控制器105和/或相应的从属控制器109编程为自动检测这种旁路连接。控制器105、109的控制功能通过接通/断开保险丝110（以及因此分接头112）的接通/断开仍然是可用的，无论是通过变压器104还是通过在变压器104上建立的旁路连接来供电。通用三相电源导轨开关。

进一步概括功率分配设备100的特征：在安装时间之后可以将输出抽头112添加到PDU或PDUx。

每个输出抽头112是生产-安装和朗姆时间可配置的。这种可配置性包括手动配置（用于所需设置）和基于检测到的PDUx的自动软件控制配置的组合。同样，可以在设计或安装时间过后的阶段添加（可选）UPS，隔离变压器和滤波器。

配电设备100允许对连接的负载119上的总可用功率进行自由软件控制的（重新）分配。由于PDU和多个PDUx中的模块化布置，因此需要的电源电缆106更少，并且EMC（电磁兼容性）可以避免诸如串扰之类的现象。

主控制器105和从控制器109通过使用来自在抽头112处监视的功率信号的信息，通过例如空闲状态检测来实现软件实现的功率节省，并且响应于此实现未使用医疗的自动关闭。设备119和/或它们的相关消费者。控制器105，109可以进一步以发布的维护消息的形式向用户提供建议，以供服务个人计算机接收。

现在参考图3，图3示出了一种将来自电源的电力分配给一个或多个负载的方法的基本流程图。

在第一步骤S10中，确定与在一个或多个负载处供应的功率相关的电压或安培数是否超过预定的临界阈值。

如果是的话，则在步骤S15中通过切断布置在电源和负载之间的断路器来切断一个或多个负载的电源，从而保护负载免于即将发生的损坏。

在步骤S20中，监视一个或多个负载处的电压或安培数。

在步骤S25中，将监视的负载与安培数或电压阈值或这种阈值的范围/间隔进行比较。在步骤S30中，将控制命令发布到布置在断路器和负载之间的接通/断开可开关。取决于所监控的安培数或电压或与其相关的参数，控制命令以“接通”或“关断”命令的形式发出，这些参数可以包括一个预编程的时间量，在该时间量内电压或安培数保持在高于该参数还可以包括指示安培数或电压与预编程的信号模式的偏差的程度。

在步骤S35中，如果发出的命令是“接通”命令，则接通/断开可切换开关，从而在负载或负载中的某些负载处接通或断开电源。

在步骤S40中，如果发出的命令是“关断命令”，则接通/关断可切换开关被关断，从而实现切断负载或负载中的选定负载的电源。

在步骤S35或S40中的接通或断开在低于临界阈值的电压或安培数下发生。通过步骤S35或S40，实现了对整个一个或多个负载的电力分配的控制，并且可以避免步骤S10关闭断路器以防止即将发生的损坏。

在步骤S45中，如果发现被设计为向负载施加后备电源的后备电源接近耗尽状态，则按优先顺序关闭熔断器。以此方式，具有较高优先级的任务关键负载比具有较低优先级的任务关键负载更晚地从备用电源断开。

在可选步骤S50中，如果来自电源的电力是多相信号，则将多相信号分成三个单输入相。这样，可以通过单个单相信号将电力分别提供给负载。在可选步骤S50中，基于监视的安培数和电压，在三个输入相之间平衡连接的总负载。

另外应当指出，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一个”或“一个”不排除多个。此外，应当指出，已经参考以上示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应解释为限制。

Claims (10)

1.一种电源配电设备，包括一种可连接至一个或多个负载（119）的配电设备（100），该设备包括：一个市电变压器（104），具有一个市电输入，用于接收分配给一个或多个负载（119）的电力；一个或多个分接头（112），用于向负载提供如此接收的电能；如果与在一个或多个负载上提供的功率相关的电压或安培数超过预定的临界阈值，则一个或多个断路器（108）可操作以断开在一个或多个负载上的电源，损伤;监视模块（111），用于监视一个或多个负载的电压或安培数；可编程控制模块（105，109），被安排为响应于并取决于所监视的电压或安培数而发出控制命令。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述配电设备的操作期间，所述控制模块或所述保险丝是可编程的或可重新编程的。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述熔丝是可编程的，以改变所述熔丝的切换时间或所述熔丝的时间-电流特性。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述监视模块还被布置为监视所述电源输入处的电压或安培数。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，一个或多个抽头成组布置，所述抽头组中的每一个被提供一组特定量的电功率，所述特定量的功率对应于所述功率丝锥组中任一丝锥上可连接到丝锥的负载的要求。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述控制模块（105，109）具有分布式架构，包括：主模块（105），所述主模块（105）被设置为控制从所述主变压器到所述抽头组的电力的组特定供应；以及一个或多个从控制模块（109），每个从控制模块与一组抽头中的一个相关联，从控制模块被布置为接通或断开相关联的一组抽头内的抽头的熔断器。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述一个或多个从控制模块被布置为从所述主控制器接收配置命令，如此接收到的命令适合于对所述从模块中的任何一个进行重新编程或对任何一个所述从模块进行重新编程，与一个或多个从控制器中的任何一个关联的保险丝之一。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，还包括不间断的备用电源（UPS），所述UPS适于在所述设备在使用中的情况下向所述一个或多个负载中的关键任务中的一个提供电力，不再在市电输入端获得电力。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，如果所述备用电源接近耗尽状态，则所述保险丝按优先顺序断开，从而使具有较高优先级的任务关键负载与所述备用电源断开连接，优先级低于任务关键负载。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述负载是医疗设施中的医疗成像设备。