CN115267321A - 用于测量通信设备电能的电源线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于测量通信设备电能的电源线，其包括电线及与电线连接并集成在一起的电能测量装置，电能测量装置包括：电压电流采集器，与所述电线连接，用于采集电压电流信号；与所述电压电流采集器的输出端连接的模拟数字转换器，用于将所述电压电流信号转换成数字信号；单相电能计量器，与所述模拟数字转换器的输出端连接，用于根据所述数字信号进行电能计算并输出电能数据。因此在电源线中集成了电能测量功能，这样电源线一方面向通信设备提供电能传输，另一方面能够对通过该电源线对单个或多个通信设备进行电能测量。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地说，涉及用于测量通信设备电能的电源线。
背景技术
通信机房及数据中心是耗电大户，业界对通信机房及数据中心绿色节能提出了高要求，同时对能耗采集的准确性也提出了高要求，传统的能耗采集方式就是总路及分路监测点安装电表。
目前，新建的数据中心一般只测量整架或整列服务器机柜的电能参量，但一个服务器机柜可以安装多台服务器，如图1所示通信设备1、3……n，针对单个服务器的能耗，目前还很少数据中心能够进行电能计量。
因此，如何快速准确的测量单台或多台通信设备的电能参量，是业界普遍考虑的课题。
需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供用于测量通信设备电能的电源线，克服了现有技术的困难，能够解决相关技术无法快速准确测量单台或多台通信设备电能的技术问题。
本发明的实施例提供一种用于测量通信设备电能的电源线，其包括：
电线；
与电线连接并集成在一起的电能测量装置；
电能测量装置包括：
电压电流采集器，与电线连接，用于采集电压电流信号；
与电压电流采集器的输出端连接的模拟数字转换器，用于将电压电流信号转换成数字信号；
单相电能计量器，与模拟数字转换器的输出端连接，用于根据数字信号进行电能计算并输出电能数据。
在一些实施例中，在电压电流采集器中设置有：
电压互感器，设置于电压电流采集器与模拟数字转换器之间，用于将采集的电压信号基于第一比例进行低电压转换，并将转换后的电压信号输入模拟数字转换器；
电流互感器，设置于电压电流采集器与模拟数字转换器之间，用于将采集的电流信号基于第二比例进行低电流转换，并将转换后的电流信号输入模拟数字转换器。
在一些实施例中，电能测量装置还包括：
无线通信模块，用于将电能数据传送到远端监控平台。
在一些实施例中，无线通信模块为ZigBee无线通信模块、433无线接口模块、485无线接口模块或移动通信模块。
在一些实施例中，电能测量装置还包括：
显示器，用于显示电能数据。
在一些实施例中，显示器设置有：
触控屏，用于接收用户输入并显示电能数据；
处理器，用于响应于用户输入，获得用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种；
存储器，用于存储用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种。
在一些实施例中，电能测量装置还包括：
单片机，集成有无线通信模块和显示器；
无线通信模块用于将电能数据传送到远端监控平台。
在一些实施例中，单相电能计量器为单相计量芯片RN8209C。
在一些实施例中，电源线为IEC 60320-C13或者C19。
本发明的目的在于提供用于测量通信设备电能的电源线，其包括电线及与电线连接并集成在一起的电能测量装置，因此在电源线中集成了电能测量功能，这样电源线一方面向通信设备提供电能传输，另一方面能够对通过该电源线对单个或多个通信设备进行电能测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是相关技术的服务器机柜的架构图；
图2是本发明实施例的电源线内部的电路图之一；
图3是本发明实施例的电压互感器的电路原理示意图；
图4是本发明实施例的电流互感器的电路原理示意图；
图5是本发明实施例的电源线内部电路图之二；
图6是本发明实施例的用于测量通信设备电能的电源线局部立体图；
图7是本发明实施例的电能测量装置的结构图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件转发模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
此外，附图中所示的流程仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤可以分解，有的步骤可以合并或部分合并，且实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
针对相关技术所存在技术问题，本公开实施例提出在电源线中集成电能测量功能，这样电源线一方面向通信设备提供电能传输，另一方面能够对通过该电源线对单个或多个通信设备进行电能测量。
参考图2所示电路图，其中可见，用于测量通信设备电能的电源线可以包括：电线，包括火线21、零线22及地线23；
与电线连接并集成在一起的电能测量装置24；
电能测量装置24可以包括：
电压电流采集器241，与电线连接，用于采集电压电流信号；
与电压电流采集器241的输出端连接的模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter，简称：ADC)242，用于将电压电流信号转换成数字信号；
单相电能计量器243，与模拟数字转换器242的输出端连接，用于根据数字信号进行电能计算并输出电能数据。
如图2所示，电压电流采集器241包括电压采集器2411和电流采集器2412。依据电学知识，电压采集器2411搭在火线21与零线22上，用来采集电压信号。电流采集器2412搭在火线21上，用来采集电流信号。
电压采集器2411的两个输出端Ua和Ub分别接入两个ADC 242，电流采集器2412的输出端Ia接入另一个ADC 242。其中各个ADC 242用于将电信号转换成数字信号，该数字信号可用于计算电能。
其中，单相电能计量器243用来根据电压及电流的数字信号进行电能计算，以得到电能数据。
本公开实施例将电能测量装置24集成到电源线中，这样，对任何一个使用该电源线的通信设备，均能够快速计量通信设备用电，对实时测量通信设备用电电能提供了可行性技术手段。
在本公开实施例中，电能数据可以包括：
有功功率测量。各相的有功功率是通过对去直流分量后的电流电压信号进行乘法加法数字滤波等一系列数字信号处理后得到的电压电流信号中包含高达21次的谐波信息，所以依据公式
计算得到的有功功率也至少包含21次谐波信息。
有功能量测量。有功能量通过瞬时有功功率对时间的积分得到，单相有功能量的计算公式为
有功能量可以根据设置按照代数或者绝对值的模式进行累加。
继续如图2所示，电压电流采集器241中设置有：
电压互感器25，用于将采集的电压信号基于第一比例进行低电压转换，并将转换后的电压信号输入模拟数字转换器242；
电流互感器26，用于将采集的电流信号基于第二比例进行低电流转换，并将转换后的电流信号输入模拟数字转换器242。
其中，电压互感器25与电压采集器2411集成在一起。电流互感器26与电流采集器2412集成在一起。转换后的电压信号输入对应于电压转换的左侧模拟数字转换器242，而转换后的电流信号输入对应于电流转换的右侧模拟数字转换器242。
在该实施例中，低电流是指相比于输入的高电流为低电流，不限定具体范围。同样地，低电压是指相比于输入的高电压为低电压，不限定具体范围。
在本实施例中，电压互感器25能够把火线21与零线2之间的高电压按比例关系变换成二次电压，以供后面单相电能计量器243使用。同时，使用电压互感器25可以将高电压与电气工作人员隔离。
如图3所示，电压互感器25的工作原理是，原边w1直接接到被测高压电路，即火线21和零线22之间，副边w2接电压表或功率表的电压线圈。利用原边w1和副边w2不同的匝数比可将线路上的高电压U1变为低电压U2来测量。
电流互感器26能够将很大的一次电流转变为低电流，如5A，同时单向电能计量器243提供电流。
如图4所示，电流互感器26的工作原理是，其原绕组N1由1匝或几匝截面较大的导线构成，并传入需要测量电流的电路副边N2的匝数较多，可将线路上的大电流I1变为小电流I2来测量。
在本公开实施例中，单相电能计量器为单相计量芯片RN8209C。RN8209C是一颗单相多功能防窃电计量芯片，具备三路高精度测量ADC，也即是内置模拟数字转换器，能同时提供两路独立的有功功率和电流有效值以及电压有效值、线频率、过零中断等电能参数。
进一步地，如图5所示，电能测量装置24还包括：
无线通信模块27，用于将电能数据发送到远端监控平台。
在这种情况下，电能测量装置24可以将相关电量参数传送到远端监控平台，从而能够供工作人员查看。
其中，无线通信模块27可以ZigBee无线通信模块、433无线接口模块、485无线接口模块或移动通信模块，以便向远端监控平台发送电能数据。
进一步地，结合图6所示，电能测量装置24还包括：
显示器28，用于显示电能数据。
在本公开实施例中，电能数据被集中到电能表显示器28中，使电能数据显示功能成为电能测量装置24自带功能的一部分。
在本公开实施例中，结合图7所示，显示器28设置有：
触控屏281，用于接收用户输入并显示电能数据；
处理器282，用于响应于用户输入，获得用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种；
存储器283，用于存储用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种。
在本公开实施例中，显示器28使用触控屏281作为显示屏，也可以使用非触控屏。显示屏中电能的显示内容可以包括，总电量、日电量、周电量、月电量及自定义电量等电能数据。
在本实施例中，通过触控屏281可以进行电能测量功能设置，可以设置用户密码、工程师密码等，还可以设置电能校对系数，至少二个电度区间计量功能、或其它设置功能。
具体的，本发明定义电能显示的基本功能与设置要求：
1.总电能在设备全生命周期不能调整(工厂重置除外)。
2.具备至少二个电能测量周期，用户自由设置起始与结束时间，起始值可以清0；
3.可加入电度校对系数，缺损值可以为1，系数值同时显示在显示屏上，也能通过无线通信模块同时上传到远端监控系统并显示；
4.实时电度值可缺省，按照日、周、月显示，也可自定义设置显示显示周期。
5.电能的设置功能，可以设置用户密码、工程师密码等，可以设置校对系数，区间计量、或其它设置功能。
6.“IT设备电能快测装置”最大可测220V/16A 3.5kW IT设备负载。
其中，存储器283可以为带电可擦可编程只读存储器EEPROM(ElectricallyErasable Programmable read only memory)。
如图6所示，电能测量装置24封装在电源线外。在本公开实施例中，电能计量是通过基于原有电线电路的二次电路、互感器以及电能芯片按一定的结构组合从而实现在线电能计量功能。
其中，电源线选择IEC 60320-C13或者C19。其中，IEC 60320是IEC(国际电工委员会)关于在250V电压以下，连接电线与电器非锁扣装置的互连耦合器的一组标准。IEC60320是一组两极带地线或不带地线的用于交流回路的连接器国际标准。
进一步地，参考图5所示，电能测量装置24还包括：
单片机29，集成有上述无线通信模块27和显示器28。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，包括：
电线；
与所述电线连接并集成在一起的电能测量装置；
所述电能测量装置包括：
电压电流采集器，与所述电线连接，用于采集电压电流信号；
与所述电压电流采集器的输出端连接的模拟数字转换器，用于将所述电压电流信号转换成数字信号；
单相电能计量器，与所述模拟数字转换器的输出端连接，用于根据所述数字信号进行电能计算并输出电能数据。
2.根据权利要求1所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，在所述电压电流采集器中设置有：
电压互感器，设置于所述电压电流采集器与模拟数字转换器之间，用于将采集的电压信号基于第一比例进行低电压转换，并将转换后的电压信号输入所述模拟数字转换器；
电流互感器，设置于所述电压电流采集器与模拟数字转换器之间，用于将采集的电流信号基于第二比例进行低电流转换，并将转换后的电流信号输入所述模拟数字转换器。
3.根据权利要求1所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述电能测量装置还包括：
无线通信模块，用于将所述电能数据传送到远端监控平台。
4.根据权利要求3所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述无线通信模块为ZigBee无线通信模块、433无线接口模块、485无线接口模块或移动通信模块。
5.根据权利要求1所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述电能测量装置还包括：
显示器，用于显示所述电能数据。
6.根据权利要求5所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述显示器设置有：
触控屏，用于接收用户输入并显示所述电能数据；
处理器，用于响应于所述用户输入，获得用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种；
存储器，用于存储所述用户密码、电能校对系数和电能测量周期中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述电能测量装置还包括：
单片机，集成有无线通信模块和所述显示器；
所述无线通信模块用于将所述电能数据传送到远端监控平台。
8.根据权利要求1所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述单相电能计量器为单相计量芯片RN8209C。
9.根据权利要求1所述的用于测量通信设备电能的电源线，其特征在于，所述电源线为IEC 60320-C13或者C19。
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