CN113437739A - 一种一体化供电机柜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体化供电机柜，电源系统设有直流电源输出端口和交流电源输入端口，直流电源输出端口与铜排组件通过两路电路电连接，交流电源输入端口通过两路电路与配电箱电连接，直流PDU安装于机柜后部的两侧，并分别与铜排组件和ICT设备电连接，备电系统设有两路直流接口，两路直流接口与铜排组件电连接，配电箱设置于机柜后部底部并设有两个连接端，其中一个连接端用于与电源系统电连接，另一连接端用于与市电连接。本发明不仅支持双路供电模式，可靠性高，当一路市电异常，可自动切换到另一路，保证系统持续给负载供电，而且采用模块化架构设计，满足柔性、紧凑、灵活的使用需求，适用于数据中心新老机房的新建、改进。

Description

一种一体化供电机柜
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种一体化供电机柜。
背景技术
随着大数据、5G技术迅速发展，机房需要根据业务的增长和技术的更新进行扩容或改建，数据中心配电系统也变得越来越复杂，机房利用率问题、供电可靠性问题和能耗问题也随之而来。
目前大部分数据中心仍采用UPS系统供电，其能耗损失达到12％左右，由于受结构限制，UPS系统供电故障率高，并且UPS系统在机房中需集中摆放，占据一定空间，降低了机房利用率。
5G时代，通信行业产生的电力消耗也可想而知，有相关预测指出，到2025年，通信行业将消耗全球20％的电力，如何降低机房业务负载对市电输入容量的需求，从而达到节约机房能耗的目的，也是急需解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有上述技术不足，提供一种集成度高、可柔性扩容、供电效率高、稳定可靠的一体化供电机柜。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种一体化供电机柜，包括机柜，所述机柜内设有ICT设备、电源系统、备电系统、直流PDU、铜排组件和配电箱，所述电源系统设有直流电源输出端口和交流电源输入端口，所述直流电源输出端口与所述铜排组件通过两路电路电连接，所述交流电源输入端口通过两路电路与所述配电箱电连接，所述直流PDU安装于所述机柜后部的两侧，并分别与所述铜排组件和所述ICT设备电连接，所述备电系统设有两路直流接口，所述两路直流接口与所述铜排组件电连接，所述配电箱设置于机柜后部底部并设有两个连接端，其中一个连接端用于与电源系统电连接，另一连接端用于与市电连接。
进一步的技术方案是，所述电源系统包括电源框体、监控模块和电源模块，所述电源框体设置多个插槽。如此，电源系统占用空间为2～3U，电源框体设置多个插槽可实现多模块并联应用，进而可根据不同功率需求灵活配置模块数量。电源框体设置多个插槽，实现多模块并联应用，可根据不同功率需求灵活配置模块数量。
进一步的技术方案是，所述交流电源输入端口和直流电源输出端口设置在所述电源框体后部，所述电源模块通过所述交流电源输入端口从外部接入，并输出汇集到直流电源输出端口。优选，电源模块支持热插拔和模块并联。
进一步的技术方案是，所述监控模块包括通信电源模块和第一电池模块，所述监控模块用于对各类模块和系统的运行参数、状态进行管理以及对各类模块的功率输出进行智能调度，并根据负载实时供电容量需求，对电池容量进行智能调度，进而实现储能错峰、削峰供电。
进一步的技术方案是，所述机柜设有托盘组件和L型托架，所述电源系统设置在所述托盘组件上，所述备电系统设置在所述L型托架上，所述托盘组件上设有隔热板和第一止推块，所述L型支架上设有第二止推块。隔热板主要是减少电源模块产生的热量对电池模块寿命的影响。
进一步的技术方案是，所述备电系统包括电池框体和第二电池模块，所述第二电池模块为磷酸铁锂电池组成的储能单元，所述第二电池模块内置有DC/DC电路模块，所述DC/DC电路模块汇流于电池框体后部的直流接口。备电系统占用空间为4U，电池框体设置多个插槽，实现多模块并联应用，可根据不同功率需求灵活配置模块数量。备电系统也优选支持热插拔和模块并联。所述第二电池模块可对电池单体的温度、电流、电压等进行状态监测，并提供过压、欠压、过流、短路、高低温等保护功能。
进一步的技术方案是，所述一体化供电机柜包括两个所述直流PDU，其中一个直流PDU设有一个输入端和多个输出端，所述输入端设置在所述直流PDU的底部并与铜排组件电连接，所述输出端用于与负载电连接。
进一步的技术方案是，所述铜排组件包括第一路负极铜排、第二路负极铜排、正极汇流排、第一路电池负极汇流排、第二路电池负极汇流排、第一路电池负极并联横排、第二路电池负极并联横排和电池正极并联纵排，所述铜排组件通过支撑杆架设于托盘组件上。
进一步的技术方案是，所述配电箱内设有两个3P断路器和两个UK接线端子，其中一个UK接线端子接入市电，另一个UK接线端子接入电源系统交流电源端口。
进一步的技术方案是，所述机柜采用顶部进线方式，所述功率线进线孔设置于顶板，所述通信线进线孔设置于顶板中间。
进一步的技术方案是，所述机柜还设有接地排、防护罩、理线架。
进一步的技术方案是，所述防护罩为阻燃透明PC材质。
本发明可以结合负载波动情况控制备电系统进行充放电，实现削峰功能，降低业务负载对市电输入容量的需求，本发明不仅支持双路供电模式，可靠性高，当一路市电异常，可自动切换到另一路，保证系统持续给负载供电，而且采用模块化架构设计，满足柔性、紧凑、灵活的使用需求，适用于数据中心新老机房的新建、改进。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的一体化供电机柜的系统架构图；
图2为本发明一种实施方式所涉及的一体化供电机柜整体结构布局的正面框图；
图3为本发明一种实施方式所涉及的一体化供电机柜整体结构布局侧面框图；
图4为本发明一种实施方式所涉及的机柜第一立体结构示意图；
图5为本发明一种实施方式所涉及的机柜第二立体结构示意图；
图6为本发明一种实施方式所涉及的机柜侧面剖视图；
图7为本发明一种实施方式所涉及的铜排组件结构示意图；
图8为本发明一种实施方式所涉及的配电箱内部结构示意图；
图9为本发明一种实施方式所涉及的托盘组件结构示意图；
图10为本发明一种实施方式所涉及的L型托架结构示意图；
图11为本发明一种实施方式所涉及的直流PDU整体外观结构示意图；
图12为本发明一种实施方式所涉及的电源框体外观结构示意图；
图13为本发明另一种实施方式所涉及的电池框体外观结构示意图。
图中：
1机柜 2防护罩 3配电箱 4第一直流PDU
5第二直流PDU 6铜排组件 7托盘组件 8L型托架
9电源框体 10电池框体
101功率线进线孔 102通信线进线孔 103理线架 104接地排
301 3P断路器 302UK接线端子
401PDU输入端 402PDU输出端
601第一路负极铜排 602第二路负极铜排 603正极汇流排
604支撑杆 605第一路电池负极汇流排 606电池正极并联纵排
607第二路电池负极并联横排 608第一路电池负极并联横排
609第二路电池负极汇流排
701第一止推块 702隔热板
801第二止推块
901电源模块插槽 902监控模块插槽 903直流电源输出端口
904交流电源输入端口
1001电池模块插槽 1002直流接口
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，参照图1～13，一种一体化供电机柜1，包括机柜1，所述机柜1内设有ICT设备、电源系统、备电系统、直流PDU、铜排组件6和配电箱3，所述电源系统设有直流电源输出端口903和交流电源输入端口904，所述直流电源输出端口903与所述铜排组件6通过两路电路电连接，所述交流电源输入端口904通过两路电路与所述配电箱3电连接，所述直流PDU安装于所述机柜1后部的两侧，并分别与所述铜排组件6和所述ICT设备电连接，所述备电系统设有两路直流接口1002，所述两路直流接口1002与所述铜排组件6电连接，所述配电箱3设置于机柜1后部底部并设有两个连接端，其中一个连接端用于与电源系统电连接，另一连接端用于与市电连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图2、图3和图12，所述电源系统包括电源框体9、监控模块和电源模块，所述电源框体9设置多个插槽。如此，电源系统占用空间为2～3U，电源框体9设置多个插槽可实现多模块并联应用，进而可根据不同功率需求灵活配置模块数量。电源框体9设置多个插槽，包括电源模块插槽901和监控模块插槽902，实现多模块并联应用，可根据不同功率需求灵活配置模块数量。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图12，所述交流电源输入端口904和直流电源输出端口903设置在所述电源框体9后部，所述电源模块通过所述交流电源输入端口904从外部接入，并输出汇集到直流电源输出端口903。优选，电源模块支持热插拔和模块并联。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述监控模块包括通信电源模块和第一电池模块，所述监控模块用于对各类模块和系统的运行参数、状态进行管理以及对各类模块的功率输出进行智能调度，并根据负载实时供电容量需求，对电池容量进行智能调度，进而实现储能错峰、削峰供电。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图6、图9～10，所述机柜1设有托盘组件7和L型托架8，所述电源系统设置在所述托盘组件7上，所述备电系统设置在所述L型托架8上，所述托盘组件7上设有隔热板702和第一止推块701，所述L型支架上设有第二止推块801。隔热板主要是减少电源模块产生的热量对电池模块寿命的影响。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图13，所述备电系统包括电池框体10和第二电池模块，所述第二电池模块为磷酸铁锂电池组成的储能单元，所述第二电池模块内置有DC/DC电路模块，所述DC/DC电路模块汇流于电池框体10后部的直流接口1002。备电系统占用空间为4U，电池框体10设置多个电池模块插槽1001，实现多模块并联应用，可根据不同功率需求灵活配置模块数量。备电系统也优选支持热插拔和模块并联。所述第二电池模块可对电池单体的温度、电流、电压等进行状态监测，并提供过压、欠压、过流、短路、高低温等保护功能。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图5和图11，所述一体化供电机柜1包括两个所述直流PDU，分别为第一直流PDU4和第二直流PDU5，其中第一直流PDU4设有一个PDU输入端401和多个PDU输出端402，所述PDU输入端401设置在所述直流PDU的底部并与铜排组件6电连接，所述PDU输出端402用于与负载电连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图5～7，所述铜排组件包括第一路负极铜排601、第二路负极铜排602、正极汇流排603、第一路电池负极汇流排605、第二路电池负极汇流排609、第一路电池负极并联横排607、第二路电池负极并联横排608和电池正极并联纵排606，所述铜排组件6通过支撑杆604架设于托盘组件7上。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图8，所述配电箱3内设有两个3P断路器301和两个UK接线端子302，其中一个UK接线端子302接入市电，另一个UK接线端子302接入电源系统交流电源端口。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图4，所述机柜1采用顶部进线方式，所述功率线进线孔101设置于顶板，所述通信线进线孔102设置于顶板中间。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图4，所述机柜1还设有接地排104、防护罩2、理线架103。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述防护罩2为阻燃透明PC材质。
本发明可以结合负载波动情况控制备电系统进行充放电，实现削峰功能，降低业务负载对市电输入容量的需求，本发明不仅支持双路供电模式，可靠性高，当一路市电异常，可自动切换到另一路，保证系统持续给负载供电，而且采用模块化架构设计，满足柔性、紧凑、灵活的使用需求，适用于数据中心新老机房的新建、改进。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体化供电机柜，其特征在于，包括机柜，所述机柜内设有ICT设备、电源系统、备电系统、直流PDU、铜排组件和配电箱，所述电源系统设有直流电源输出端口和交流电源输入端口，所述直流电源输出端口与所述铜排组件通过两路电路电连接，所述交流电源输入端口通过两路电路与所述配电箱电连接，所述直流PDU安装于所述机柜后部的两侧，并分别与所述铜排组件和所述ICT设备电连接，所述备电系统设有两路直流接口，所述两路直流接口与所述铜排组件电连接，所述配电箱设置于机柜后部底部并设有两个连接端，其中一个连接端用于与电源系统电连接，另一连接端用于与市电连接。
2.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述电源系统包括电源框体、监控模块和电源模块，所述电源框体设置多个插槽。
3.根据权利要求2所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述交流电源输入端口和直流电源输出端口设置在所述电源框体后部，所述电源模块通过所述交流电源输入端口从外部接入，并输出汇集到直流电源输出端口。
4.根据权利要求2所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述监控模块包括通信电源模块和第一电池模块，所述监控模块用于对各类模块和系统的运行参数、状态进行管理以及对各类模块的功率输出进行智能调度，并根据负载实时供电容量需求，对电池容量进行智能调度，进而实现储能错峰、削峰供电。
5.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述机柜设有托盘组件和L型托架，所述电源系统设置在所述托盘组件上，所述备电系统设置在所述L型托架上，所述托盘组件上设有隔热板和第一止推块，所述L型支架上设有第二止推块。
6.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述备电系统包括电池框体和第二电池模块，所述第二电池模块为磷酸铁锂电池组成的储能单元，所述第二电池模块内置有DC/DC电路模块，所述DC/DC电路模块汇流于电池框体后部的直流接口。
7.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述一体化供电机柜包括两个所述直流PDU，其中一个直流PDU设有一个输入端和多个输出端，所述输入端设置在所述直流PDU的底部并与铜排组件电连接，所述输出端用于与负载电连接。
8.根据权利要求7所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述铜排组件包括第一路负极铜排、第二路负极铜排、正极汇流排、第一路电池负极汇流排、第二路电池负极汇流排、第一路电池负极并联横排、第二路电池负极并联横排和电池正极并联纵排，所述铜排组件通过支撑杆架设于托盘组件上。
9.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述配电箱内设有两个3P断路器和两个UK接线端子，其中一个UK接线端子接入市电，另一个UK接线端子接入电源系统交流电源端口。
10.根据权利要求1所述的一体化供电机柜，其特征在于，所述机柜采用顶部进线方式，所述功率线进线孔设置于顶板，所述通信线进线孔设置于顶板中间。
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