CN203135305U - 智能精密配电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智能精密配电柜，包括柜壳和具有总开关、支路开关的配电装置，安装在柜壳内的配电装置电源输入端通过总进线和总开关连接三相四线电源且电源输出端通过分支回路供电；三相四线电参数采集模块及所采集到的电参数及温度传感器和温湿度传感器其各自通过温湿度传感器模块所采集到的温度、湿度值信号均输入给液晶显示器并由液晶显示器显示，三相四线电参数采集模块或单相电参数采集模块根据相应所采集到的电参数值和/或开关工作状态判断是否启动报警器报警，温湿度传感器模块根据温度传感器和温湿度传感器各自所采集的温度值判断是否启动报警器报警且还根据温湿度传感器所采集到的湿度值判断是否启动报警器报警。本实用新型安装工序简单，降低造价成本，简化通信程序。

Description

智能精密配电柜

技术领域

本实用新型涉及配电柜电路结构的改进，特别是智能精密配电柜。

背景技术

现有精密配电柜是针对数据中心机房能源末端并综合采集所有能源数据的智能配电柜。为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映电能质量数据，并通过数字通讯上载至后台环境控制系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的有效管理。

目前，精密配电柜多出自于国外品牌，造价昂贵，对总进线电参数和支路电参数的数据采集均采用了高价的电量测量仪表，每一路都要配备一个测量仪表，不但造价昂贵，对数据接口的要求也比较多，通信程序也比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能精密配电柜，安装工序简单，降低造价成本，简化通信程序。

本实用新型的目的是这样实现的：一种智能精密配电柜，包括柜壳和具有总开关、支路开关的配电装置，安装在柜壳内的配电装置电源输入端通过总进线和总开关连接三相四线电源且电源输出端通过分支回路供电，还包括液晶显示器、用于检测并记录总进线电参数和总开关工作状态的三相四线电参数采集模块、用于记录温度、湿度值的温湿度传感器模块、用于检测并记录分支回路电参数和支路开关工作状态的单相电参数采集模块、用于检测支路开关温度的温度传感器、用于检测柜壳内部温度、湿度的温湿度传感器及报警器，三相四线电参数采集模块、温湿度传感器模块、单相电参数采集模块各自的信号输出端分别对应连接液晶显示器的信号输入端，温度传感器、温湿度传感器各自的信号输出端连接温湿度传感器模块的信号输入端；三相四线电参数采集模块及所采集到的电参数及温度传感器和温湿度传感器其各自通过温湿度传感器模块所采集到的温度、湿度值信号均输入给液晶显示器并由液晶显示器显示，三相四线电参数采集模块或单相电参数采集模块根据相应所采集到的电参数值和/或开关工作状态判断是否启动报警器报警，温湿度传感器模块根据温度传感器和温湿度传感器各自所采集的温度值判断是否启动报警器报警且还根据温湿度传感器所采集到的湿度值判断是否启动报警器报警。

本实用新型创新点主要有以下四点： ①采用一个双路三相四线交流电参数采集模块采集主备总进线所有电参数，数据通过一路485上传给内嵌在智能精密机柜内的监控系统，而且成本比较低，便于控制。②采用4个21路单相电参数采集模块采集84路支路的电参数，相比较于采用电量仪表进行采集支路电参数，成本节省更多，而且在通信和控制上，更加简单灵活方便。③对每一路电路开关进行温度测量，对开关温度的测量，可以在开关因大电流、老化、接触不良等原因而造成温度升高时，及时进行报警，从而避免因开关温度过高烧毁、线路起火等安全隐患，保障供电系统安全、可靠地运行。④采用大尺寸彩色液晶显示器内嵌在柜壳内，对采集到的数据进行实时显示，并且采用基于Linux开发的操作系统和模块化设计的方式进行监控系统的设计，程序灵活便于添加或删除模块化程序。本实用新型安装工序简单，降低造价成本，简化通信程序。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1 为本实用新型的结构连接示意图。

具体实施方式

一种智能精密配电柜，如图1所示，包括柜壳(1)和具有总开关、支路开关的配电装置，安装在柜壳(1)内的配电装置电源输入端通过总进线和总开关连接三相四线电源且电源输出端通过分支回路输出电能，还包括液晶显示器(2)、用于检测并记录总进线电参数和总开关工作状态的三相四线电参数采集模块(4)、用于记录温度、湿度值的温湿度传感器模块(6)、用于检测并记录分支回路电参数和支路开关工作状态的单相电参数采集模块(3)、用于检测支路开关温度的温度传感器(7)、用于检测柜壳(1)内部温度、湿度的温湿度传感器(5)及报警器(8)，三相四线电参数采集模块(4)、温湿度传感器模块(6)、单相电参数采集模块(3)各自的信号输出端分别对应连接液晶显示器(2)的信号输入端，温度传感器(7)、温湿度传感器(5)各自的信号输出端连接温湿度传感器模块(6)的信号输入端；三相四线电参数采集模块(4)及所采集到的电参数及温度传感器(7)和温湿度传感器(5)其各自通过温湿度传感器模块(6)所采集到的温度、湿度值信号均输入给液晶显示器(2)并由液晶显示器(2)显示，三相四线电参数采集模块(4)或单相电参数采集模块(3)根据相应所采集到的电参数值和/或开关工作状态判断是否启动报警器(8)报警，温湿度传感器模块(6)根据温度传感器(7)和温湿度传感器(5)各自所采集的温度值判断是否启动报警器(8)报警且还根据温湿度传感器(5)所采集到的湿度值判断是否启动报警器(8)报警。

液晶显示器(2)、三相四线电参数采集模块(4)、温湿度传感器模块(7)、单相电参数采集模块(3)、温度传感器(7)与温湿度传感器(5)全部安装在柜壳(1)内。

本实用新型主要设计内容：

本实用新型包括两大系统：硬件系统和软件监控系统。硬件系统主要包括电流、电压等电量参数采集设备、温湿度传感器设备、报警输出设备、彩色液晶触摸屏等。监控系统由电力监测软件组成，对电源的状况进行全方位的监视和记录，检测各个部位的电流、电压、无功功率和有功功率等。　　

本实用新型总进线参数的采集：包括三项相电压、三项线电压、三项有功功率、总有功功率三项、三项无功功率、总无功功率、三项视在功率、总视在功率、分相电能、总电能、谐波含量，总开关工作状态、零序电流等参数。

本实用新型支路参数的采集：包括支路电流、支路功率、支路电能、支路开关状态。

本实用新型温湿度的采集：包括柜内温湿度，各支路温度。

本实用新型报警和事件处理：包括总线电压、总线电流、支路电流，开关状态的变化来触发报警器，系统能将历史事件记录并存储最多可以存储30天，也可以存储到U盘内以备查阅。

采用大屏幕液晶触摸屏：对电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能、谐波等电力品质做全方位的监控，用户对机房配电系统运行状况一目了然，以便于及早发现安全隐患，及早规避风险。

本实用新型的电参数采集器：对电参数的采集包括对总进线三相电参数和各支路电参数的采集。在本本实用新型的设计过程中，选用可以节省成本的高质量多路电量采集仪，舍弃昂贵的非标设计的电参数采集器。

①总进线三相电采集仪的配置

·在总进线三相电采集的配置上，本实用新型采用了双路三相四线交流电参数采集模块，该模块小体积、低成本、微功耗；

·模块工作电源支持直流5-24V接入；

·支持一路RS485或RS232串行总线，支持电力通讯规约DLT645-2007或通用的MODBUS协议；

·支持各相电压、电流、有功功率、功率因数上下限报警；

·工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；

·两路三相四线电流互感器外接输入端，互感器比值可软件编程设定，可对两路三相负载进行电参数监控，监控包括三相总有功电能、每相有功电能、总有功功率、毎相有功功率、总功率因数、每相功率因数、毎相电压、毎相电流；

·两路三相监控，既可以作为柜内的一主一备电源监控，也可以作为其他三相负载的监控；

·外接标准互感器，一次负载容量可任意选择；

·输入-输出隔离，电流输入、电压输入、电源输入、通讯接口输出之间均相互隔离，两个三相通道之间也相互隔离。

②多路单相电采集仪的配置

·对于单路电参数采用集成了21路的单相电参数采集模块，该模块是一款智能型多路单相电参数数据综合采集模块，在一个模块内集中了21路单相交流电参数采集功能，能准确测量输入的三相电压、频率和模块工作温度；也能准确测量每一路的电流、有功功率、视在功率、功率因数、有功电能等电参数，其输入为三相交流电压直接输入（0-500V）、每路电流（0-63A）直接穿过模块内互感器输入；输出为RS-485或RS-232接口的数字信号，支持MODBUS-RTU协议；

·工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；

·21路模块外形和安装尺寸完全按19英寸标准机柜设计，电流互感器都采用穿心互感器，间距为标准的18mm，安装接线后美观漂亮（见下面典型应用图片）；

·能准确测量输入的三相电压、频率和模块工作温度；也能准确测量每一路的电流、有功功率、视在功率、功率因数、有功电能等电参数；

·穿过电流互感器的方向既可以是正向也可以是反向，极大的方便电源柜内布线，能使柜内布线整齐美观；

·输入-输出隔离，电流输入、电压输入、电源输入、通讯接口输出之间均相互隔离；

③温湿度传感器和开关温度传感器

·温湿度传感器用来测试机柜内的实时温湿度，防止温度过高对配电柜内的器件造成损坏；

·支路开关温度传感器在配电柜里的配电开关，随着使用时间的推移，会出现触点老化、接触不良等现象，从外观看难以判断，不能有效保证其正常工作。通过在开关的输入端设置温度传感器，当开关因大电流、老化、接触不良等原因而造成温度升高时，告警功能报警，从而避免因开关温度过高烧毁、线路起火等安全隐患，保障供电系统安全、可靠地运行；

④液晶触摸屏

·本实用新型触摸屏(液晶显示器)显示系统内置的ARM嵌入式系统，把数据采集单元采集的数据通过RS485接口，上传到触摸屏上，经过软件的处理，把所有的监测数据及告警信息在屏上显示，并留有RS232/485标准串行接口或网络接口，方便配电柜纳入数据中心专用的动力及环境监测系统，进行统一的管理，并具备远程监测能力； 

软件监控系统

对电源的状况进行全方位的监视和记录，检测各个部位的电流、电压、无功功率和有功功率等。该软件即为内嵌在本实用新型触摸屏的软件监控系统，本系统是基于Linux开发的，采用模块化的方式进行程序设计，具有灵活方便的特性，便于增减不同的软件功能模块。

本实用新型具有的功能特点如下：

1.完善的监控系统：测量完整的电气信息，为供电系统提供有效管理及风险预警提供主/备电源进线及每条分支回路运行的电流、电能及谐波等完整信息。同时温度传感器附件对列头柜内温度进行实时监视，极大完善了机房供电系统的安全性。

2. 先进的报警功能：多层报警设置可以预防潜在的故障，以保证提前采取措施响应

对回路过负荷，过电压，欠电压，三相不平衡，隔离变压器过温等参数进行多层报警设置。通过显示单元或专业网关配合可以第一时间将报警信息通过显示、声光报警、短信及邮件等方式告之管理者。

3.智能化系统监控：让操作及电能的管理更高效让用户及时了解负载运行情况，并可实现对电源的监控和报警，多层报警设置预防潜在的电源故障，便于用户及早发现安全隐患，规避配电风险。报警全面，实现精密配电，降低用户因误操作引起的局部断电事故。系统本地可保存5000条历史记录与故障信息，数据采集有较强的实时性，提供关键数据分析，便于用户分析故障原因。

本说明书出现的名词术语解释：LCD:是液晶显示器，Liquid Crystal Display 的简称, LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。现在，LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。

RS485:RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示，接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接；RS-485的数据最高传输速率为10Mbps；RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

RS232: RS-232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准，RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，RS-232总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。

ARM: ARM公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业。ARM公司通过出售芯片技术授权，建立起新型的微处理器设计、生产和销售商业模式。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的ARM公司(6张)都是一套独一无二的ARM相关技术及服务，利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

DLT645-2007:多功能智能电表的标准通信协议。MODBUS: Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。

Linux: Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

Claims (2)

1.一种智能精密配电柜，包括柜壳(1)和具有总开关、支路开关的配电装置，安装在柜壳(1)内的配电装置电源输入端通过总进线和总开关连接三相四线电源且电源输出端通过分支回路输出电能，其特征在于：还包括液晶显示器(2)、用于检测并记录总进线电参数和总开关工作状态的三相四线电参数采集模块(4)、用于记录温度、湿度值的温湿度传感器模块(6)、用于检测并记录分支回路电参数和支路开关工作状态的单相电参数采集模块(3)、用于检测支路开关温度的温度传感器(7)、用于检测柜壳(1)内部温度、湿度的温湿度传感器(5)及报警器(8)，三相四线电参数采集模块(4)、温湿度传感器模块(6)、单相电参数采集模块(3)各自的信号输出端分别对应连接液晶显示器(2)的信号输入端，温度传感器(7)、温湿度传感器(5)各自的信号输出端连接温湿度传感器模块(6)的信号输入端；三相四线电参数采集模块(4)及所采集到的电参数及温度传感器(7)和温湿度传感器(5)其各自通过温湿度传感器模块(6)所采集到的温度、湿度值信号均输入给液晶显示器(2)并由液晶显示器(2)显示，三相四线电参数采集模块(4)或单相电参数采集模块(3)根据相应所采集到的电参数值和/或开关工作状态判断是否启动报警器(8)报警，温湿度传感器模块(6)根据温度传感器(7)和温湿度传感器(5)各自所采集的温度值判断是否启动报警器(8)报警且还根据温湿度传感器(5)所采集到的湿度值判断是否启动报警器(8)报警。

2.根据权利要求1所述的智能精密配电柜，其特征是：液晶显示器(2)、三相四线电参数采集模块(4)、温湿度传感器模块(7)、单相电参数采集模块(3)、温度传感器(7)与温湿度传感器(5)安装在柜壳(1)内。

Images