CN114976920A - 具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，它包括机箱，所述机箱内设有防反二极管、直流滤波电容、散热风扇、进线大电流端子、采集装置和电流霍尔传感器；所述采集装置设置在机箱内的中间位置，所述采集装置的左右两侧分别设有防反二极管，所述防反二极管均设有散热器所述防反二极管的上方设有电流霍尔传感器，所述采集装置的后方设有一排直流滤波电容，所述机箱的后端面设置一排进线大电流端子。本发明针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据的智能模块；为终端能源监测系统提供高精度测量数据。

Description

具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置

技术领域

本发明涉及电源供应技术领域，尤其涉及一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置。

背景技术

大电流直流电源是一个复杂的系统的通讯、电力通信高频开关直流电源供应直流电源使用-48V、典型电力通信直流电源电源系统结构从直流电源交流电源通信部分，整流器、配件、电池和根据需要的组合。

每一个标准机架(或者称控制柜、控制箱)都需安装一个电源分配单元（PDU或TRU），为各种装置提供供电电源。多年以来，电源分配都是采用导轨安装的普通空气开关（断路器），分别用电线连接到汇流排和输出接线端子上来完成的，但此类电源分配单元存在着以下几种问题：电源分配单元各模块之间的连接方式及所使用的接插件的连接不牢固，切线束走线杂乱；引起的接插件脱落或者走线错乱造成电源短路，轻则烧毁设备，重则起火起爆；过多电源分配器的使用也使得对机房的使用空间需求越来越大，也不利于维护人员对机房的维护与管理；断路器的更换维修涉及到拆线装线非常不方便；盲目配置断路器，常常造成浪费等等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据的智能模块；为终端能源监测系统提供高精度测量数据，并通过RS485通讯将数据上传至后台环境监控系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的管理；帮助用户优化网络数据中心，加强能耗管理，提高服务器机架运行效率；其主要运用于直流供电的等数据中心或工业企业等重要客户，为网络服务器等重要设备提供电力分配，配电回路保护、计量、管理于计算机接地等服务；同时安装于网络机柜中，体积和尺寸的考虑，便于通用各类标准的网络机柜。

本发明的目的是这样实现的：

一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，它包括机箱，所述机箱内设有防反二极管、直流滤波电容、散热风扇、进线大电流端子、采集装置和电流霍尔传感器；所述采集装置设置在机箱内的中间位置，所述采集装置的左右两侧分别设有防反二极管，所述防反二极管均设有散热器所述防反二极管的上方设有电流霍尔传感器，所述采集装置的后方设有一排直流滤波电容，所述机箱的后端面设置一排进线大电流端子；所述机箱的前端面上设有一排微型断路器，所述微型断路器的左右两侧分别设有一排直流塑壳断路器，所述机箱的后端面的进线大电流端子的上方设有单芯出线大电流端子、出线分路电源指示灯、浪涌保护微型断路器、直流浪涌保护器、交流输入插接端子、通讯端子和DC12V输出端子。

进一步地，所述机箱的后端面的下部设有一块凹嵌处，该凹嵌处设置一排进线大电流端子。

进一步地，所述防反二极管的散热器的后端安装有散热风扇。

进一步地，所述直流塑壳断路器的下方设有一排五孔插座，所述五孔插座的一侧设有一个C10A微型断路器。

进一步地，所述直流塑壳断路器的上方设有一排指示装置，代表的进线输入电源的电源状态及输入防反反接报警指示。

进一步地，所述机箱的前端面上还设有一个启停按钮，用于开启和关闭断路器脱扣功能。

进一步地，所述进线大电流端子的上方设有左右两组单芯出线大电流端子，每组八个单芯出线大电流端子分两排四列布置，两组单芯出线大电流端子之间设有两路直流浪涌保护器，两路直流浪涌保护器上方设有两路浪涌保护微型断路器，所述单芯出线大电流端子的上方设有一排八个出线分路电源指示灯。

进一步地，所述机箱的后端面上还设有多个直流C19插座。

进一步地，所述机箱的底面设有两个蜂窝孔阵列，每个蜂窝孔阵列包含多个蜂窝进出风孔，用于散热。

进一步地，所述机箱的底面还设有至少一个可拆卸的安装板，用于检修。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通用于现有标准的网络机柜中，在限制的安装空间内，设置所需功能模块，实现在高345mm×宽886mm×深1154mm安装空间内，宽度和深度方向受机柜尺寸限制不增加，高度方向为节省服务器安装空间不增加，结构紧凑，装配方便。

（2）本发明的直流输入分路：共4路直流395V、770A输入，每2路进线通过功率二极管实现冗余防反接功能，形成A、B路两路完全独立使用的系统，输入正、负级均可最大接入240mm²软电缆；交流输入分路：220VAC、50Hz，单相三线制，带10A输入开关。

（3）本发明内置直流滤波电容，对进线输入进行滤波。

（4）本发明有8路大功率设备输出，每路70kW带载能力，输出接口形式为200A单芯快插连接器公头；本发明有8路小功率设备输出，每路3kW带载能力，输出接口形式为C19带锁插座；对于所有输出，配置独立的开关或熔断器进行短路保护。

（5）本发明可监测进线电流、电压何输出分路电流，可采集进风口的温湿度，可采集开关或熔断器的分合状态，可采集散热风扇停转反馈的状态，可采集浪涌保护器的失效状态，可通过协议分别控制开关分励脱扣，并可在硬件上屏蔽此功能，可通过协议控制PDM运行状态指示灯，正常时，发绿色光，异常时发红色光，同时可通过485通讯接口将参数传输到后台监控。

（6）本发明设有浪涌保护器，具有后备开关保护，同时可监测浪涌保护器失效状态。

（7）本发明具备运维辅助功能，4口国标10A五孔插座，提供交流220V单相电，供调试和运维人员使用；具备12VDC输出端子，供装饰灯带配电使用，总带载能力12W，提供风扇可现场维护条件，提供功率二极管可现场维护条件。

（8）本发明的内部控制电源采用双电源供电方式，提高了可靠性。

（9）本发明的每路进线带反接告警。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的后视图。

图4为本发明的侧视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为本发明的仰视图。

图7为本发明的电路原理图。

图8为本发明的DC24V输出电路原理图。

其中：

启停按钮1、32A/2P微型断路器2、五孔插座3、C10A微型断路器4、直流塑壳断路器5、指示装置6、防反二极管7、直流滤波电容8、散热风扇9、进线大电流端子10、单芯出线大电流端子11、直流C19插座12、出线分路电源指示灯13、浪涌保护微型断路器14、直流浪涌保护器15、交流输入插接端子16、通讯端子17、DC12V输出端子18、采集装置19、电流霍尔传感器20、蜂窝进出风孔21、安装板22。

具体实施方式

为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1-图8，图1绘制了本发明的结构示意图。如图所示，本发明涉及的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，它包括机箱，所述机箱内设有防反二极管7、直流滤波电容8、散热风扇9、进线大电流端子10、采集装置19和电流霍尔传感器20；所述采集装置19设置在机箱内的中间位置，所述采集装置19的左右两侧分别设有防反二极管7，所述防反二极管7侧均设有散热器，该散热器的后端安装散热风扇9；所述防反二极管7的上方设有电流霍尔传感器20，所述采集装置19的后方设有一排四个直流滤波电容8，所述直流滤波电容8的底部采用螺钉固定在机箱上；所述机箱的后端面的下部设有一块凹嵌处，该凹嵌处设置一排进线大电流端子10。

所述机箱的前端面上还设有启停按钮1、32A/2P微型断路器2、五孔插座3、C10A微型断路器4、直流塑壳断路器5和指示装置6，所述机箱的前端面的中部设有四个并排的32A/2P微型断路器2，所述32A/2P微型断路器2的左右两侧分别设有四个直流塑壳断路器5，采用板后连线的安装方式，所述直流塑壳断路器5的下方设有四个五孔插座3，所述直流塑壳断路器5的上方设有一排八个指示装置6，所述32A/2P微型断路器2的最左侧设有一个C10A微型断路器4，用于五孔插座3的供电保护及检修开关，所述32A/2P微型断路器2的最右侧设有一个启停按钮1，用于开启和关闭断路器脱扣功能。

所述机箱的后端面上还设有单芯出线大电流端子11、直流C19插座12、出线分路电源指示灯13、浪涌保护微型断路器14、直流浪涌保护器15、交流输入插接端子16、通讯端子17和DC12V输出端子18，所述进线大电流端子10的上方设有左右两组单芯出线大电流端子11，每组八个单芯出线大电流端子11分两排四列布置，两组单芯出线大电流端子11之间设有八个直流C19插座12和两路直流浪涌保护器15，八个直流C19插座12分两列四排布置，两路直流浪涌保护器15上方设有两路浪涌保护微型断路器14，所述单芯出线大电流端子11的上方设有一排八个出线分路电源指示灯13，用于判断显示该路分路断路器是否合闸，所述直流C19插座12的上方设有一个交流输入插接端子16、一个通讯端子17和一个DC12V输出端子18。

所述机箱的底面设有两个蜂窝孔阵列，每个蜂窝孔阵列包含多个蜂窝进出风孔21，用于散热；所述两个蜂窝孔阵列之间设有两个可拆卸的安装板22，用于检修。

工作原理：

1、远程脱扣功能启停按钮设计：

本发明将二次控制回路中增加小按钮开关，装于机箱模块正面面板上，起到开启和关闭断路器脱扣功能的作用，出线分路断路器均具备远程控制分励脱扣功能，通过该按钮可以关闭或者启动此功能，该按钮具备两组节点，可以实现一个按钮控制两路分励脱扣启停功能。

2、C19输出端子保护用微型断路器设计：

本发明的机箱模块正面安装4个32A/2P的微型断路器，提供C19输出端子的过载和短路保护，每个微断连接2个C19输出端子，共8个C19输出端子。

3、五孔插座设计：

本发明的机箱模块正面面板设有4个五孔插座，供现场交流电源使用，可用于现场运维使用。

4、交流微型断路器设计：

本发明的机箱模块正面面板装有1个C10A微型断路器，用于给4个五孔插座供电保护及检修开关使用。

5、直流输出分路塑壳断路器设计：

本发明的机箱模块正面面板装有8个2P200A的直流塑壳断路器，采用的板后接线的安装方式，方面内部铜排搭接，给机箱内部提供比较方便的安装空间和电气安全距离。其中每4个塑壳断路器为一路，共A、B两路独立运行，即A路有4个直流输出分路，B路也有4个直流输出分路。同时塑壳断路器装有MX分励脱扣器和OF辅助触点，供远程控制断路器的分闸用和获取断路器当前处于的分合闸状态。

6、输入电源指示装置设计：

本发明的机箱模块正面面板装有8个指示装置，是代表的进线输入电源的电源状态及输入防反反接报警指示，从左至右的顺序为A路输入电源1、A路输入电源1反接报警、A路输入电源2、A路输入电源2反接报警、B路输入电源1、B路输入电源1反接报警、B路输入电源2、B路输入电源2反接报警；

该部分采用的指示灯和蜂鸣器采用的工作电源为DC24V，由于本系统的直流输入电压范围是280V-420V，因此没有这么高电压的指示灯和蜂鸣器，4路输入分别配置宽范围直流输入的开关电源，输出DC24V，给4个DC24V的中间继电器线圈；

同时，本发明采用的AMC16Z-ZD主模块，通过判断输入的电流方向，确定进线电源是否反接，反接后触发DO输出动作，DO干接点分别串入DC24中继线圈的供电回路中；中间继电器的常开接电源指示灯，常闭接蜂鸣器，供电也采用开关电源输出的DC24V，即有电压无反接时，输入电源指示灯亮起；有电压电流方向相反时，则输入电压指示灯熄灭，反接蜂鸣器响起；没有电压输入时，开关电压无输出，输入电源指示灯不亮。

7、防反二极管及散热器设计：

由于输入电压高，电流大，本发明中设置了防反二极管满足高电压大电流的需求，同时考虑内部安装空间需求，定制散热器，满足二极管满载情况下的散热问题。

8、直流滤波电容设计：

本发明增加了直流滤波电容设计，用以减少干扰及滤波的效果，定制了500V的直流滤波电容，同时考虑安装空间及方便安装，采用底部螺钉式的固定结构，保证了电容安装方便。

9、散热风扇设计：

本发明防反二极管的散热器后部安装散热风扇，进行吹风，提高散热效果，同时风扇具备故障干接点，可以接入采集模块，进行判断风扇是否异常，从而达到维护和检修风扇的作用，提升了散热安全和稳定的效果。

10、进线大电流端子设计：

本发明的进线输入大电流外接铜排端子，能满足770A的大电流，同时可以接2根240mm²电缆，同时还得考虑安装空间设计，本发明设计考虑整体深度不易过深，同时电缆接线不影响其他电缆连线，因此设计机箱模块后面底部凹嵌式设计。

11、出线大电流直流插件设计：

本发明的机箱模块后面板安装16个单芯出线200A大电流端子，采用快插方案，方便安装维护；正负通过不同颜色进行区分，方便识别。

12、C19直流插件设计：

本发明的机箱模块后面板安装8个三眼直流C19插座，而且具备带锁功能，提升插件可靠性。

13、出线分路电源指示灯设计：

本发明的机箱模块的前面设置一排出线分路电源指示灯，可以显示该路分路断路器是否合闸、输出端子是否已经带电，提供安全警示作用；该指示灯采用DC24电源，控制部分通过出线分路塑壳断路器的辅助触点进行指示，从而确定了出线分路断路器是否合闸。

14、浪涌保护微型断路器设计：

本发明的机箱模块后面板装有2路直流浪涌保护微型断路器。

15、直流浪涌保护器设计

本发明的机箱模块后面板装有2路直流浪涌保护器，以提高直流回路涌流保护能力。

16、交流输入插接端子设计：

本发明交流回路的输入电源采用插接端子设计，输入的电流电经过机箱模块正面的微型断路器后，给机箱模块正面的交流五孔插座供电，提供交流检修电源。

17、通讯端子设计：

本发明的机箱模块后面板设有通讯端子，提供智能采集模块与后台的通讯，本通讯采用RS485 modbus协议，可以将机箱实现远程的数据交互，实现遥测、遥信、遥控等功能。

18、DC12V输出端子设计：

本发明的机箱模块后面板设有DC12V输出端子，供装饰灯带配电使用，总带载能力12W。

19、智能采集装置设计：

本发明内置采集装置，可采集进线电流、电压和输出分路电流；可采集进风口的温湿度；可采集开关或熔断器的分合状态；可采集散热风扇停转反馈的状态；可采集防雷器的失效状态；可通过协议分别控制开关分励脱扣。

20、电流霍尔传感器设计：

本发明回路中装有电流霍尔传感器，用于检测直流输入和输出电流。

21、机箱模块底部蜂窝孔设计：

本发明的机箱模块的底面设有蜂窝进出风孔，方面散热器及风扇进行风冷散热。

22、维护方案板设计：

本发明的机箱模块底部有可拆卸的安装板，便于针对风扇替换及二极管等装置维修更换。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：它包括机箱，所述机箱内设有防反二极管（7）、直流滤波电容（8）、散热风扇（9）、进线大电流端子（10）、采集装置（19）和电流霍尔传感器（20）；所述采集装置（19）设置在机箱内的中间位置，所述采集装置（19）的左右两侧分别设有防反二极管（7），所述防反二极管（7）均设有散热器所述防反二极管（7）的上方设有电流霍尔传感器（20），所述采集装置（19）的后方设有一排直流滤波电容（8），所述机箱的后端面设置一排进线大电流端子（10）；所述机箱的前端面上设有一排微型断路器，所述微型断路器的左右两侧分别设有一排直流塑壳断路器（5），所述机箱的后端面的进线大电流端子（10）的上方设有单芯出线大电流端子（11）、浪涌保护微型断路器（14）、直流浪涌保护器（15）、通讯端子（17）和DC12V输出端子（18）。

2.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的后端面的下部设有一块凹嵌处，该凹嵌处设置一排进线大电流端子（10）。

3.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述防反二极管7的散热器的后端安装有散热风扇（9）。

4.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述直流塑壳断路器（5）的下方设有一排五孔插座（3），所述五孔插座（3）的一侧设有一个C10A微型断路器（4），所述机箱的后端面上还设有交流输入插接端子（16）输入的电流电经过微型断路器后，给五孔插座（3）供电，提供交流检修电源。

5.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述直流塑壳断路器（5）的上方设有一排指示装置（6），代表的进线输入电源的电源状态及输入防反反接报警指示。

6.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的前端面上还设有一个启停按钮（1），用于开启和关闭断路器脱扣功能。

7.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的后端面上设有两路直流浪涌保护器（15），两路直流浪涌保护器（15）上方设有两路浪涌保护微型断路器（14）。

8.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的后端面上还设有多个直流C19插座（12）。

9.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的底面设有两个蜂窝孔阵列，每个蜂窝孔阵列包含多个蜂窝进出风孔（21），用于散热。

10.根据权利要求1所述的一种具备防反冗余回路监控采集的大电流直流电源分配装置，其特征在于：所述机箱的底面还设有至少一个可拆卸的安装板（22），用于检修。

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