CN209544829U - 配电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种配电系统。在本申请实施例中，通过配电母线和开关设备将多个机柜列连接在一起，使机柜列配电不再以单列为限制，有助于实现多个机柜列之间电力资源共享，进而提高电力资源利用率。

Description

配电系统

技术领域

本申请涉及互联网技术领域，尤其涉及一种配电系统。

背景技术

随着互联网技术的不断发展，产生了海量的互联网数据，为了对海量数据进行有效的管理，数据中心应运而生。

随着数据中心对海量数据的托管能力的不断提升，数据中心中的信息技术(Information technology，IT)设备的功率密度不断提高，单个机柜和单个列的功率需求量大幅度增加。然而现有的数据中心用电不平衡越来越严重，电力资源利用率较低。

实用新型内容

本申请的多个方面提供一种配电系统，用以提高电力资源利用率。

本申请实施例提供一种配电系统，包括：配电母线和多个机柜列，每个机柜列包含至少一个机柜；其中，所述配电母线与每个机柜列之间连接有开关设备；每个开关设备包括至少一个出线端，所述至少一个出线端与其所属开关设备所连接的机柜列中的至少一个机柜电连接形成至少一个出线回路，以由所述配电母线供电。

在一可选实施例中，所述的配电系统还包括：控制设备以及与每个开关设备对应的电流检测电路；

每个电流检测电路，用于检测与其对应的开关设备的各出线回路上的电流，并经所述配电母线上报给所述控制设备；

所述控制设备，与所述配电母线的始端电连接，用于根据每个电流检测电路上报的各出线回路上的电流，对每个电流检测电路对应的开关设备的各出线回路进行关断控制。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，所述控制设备具体用于：

根据每个电流检测电路上报的各出线回路上的电流，计算各出线回路上的实际功率；

若各出线回路中存在实际功率大于最大功率的目标出线回路，控制所述目标出线回路所属开关设备断开所述目标出线回路。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，每个开关设备包括：主开关以及与所述主开关连接的至少一个子开关；所述主开关与所述配电母线电连接；所述至少一个子开关与其所属开关设备所连接的机柜列中至少一个机柜电连接，形成至少一个出线回路。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，所述控制设备在控制所述目标出线回路所属开关设备断开所述目标出线回路时，具体用于：控制所述目标出线回路对应的开关设备断开所述目标出线回路上的子开关。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，每个电流检测电路包括：部署在与其对应的开关设备的每个出线回路上的电流互感器。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，每个电流互感器的一次侧与其所在出线回路上的子开关电连接，二次侧与其所在出线回路上的机柜电连接。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，所述配电母线与每个开关设备的进线端之间连接有不间断电源。

在一可选实施例中，所述的配电系统还包括：至少一台配电设备，所述至少一台配电设备与所述配电母线的始端电连接，用于通过所述配电母线为所述多个机柜列供电。

在一可选实施例中，在所述的配电系统中，每个机柜包括：电源分配单元和至少一台待配电设备；所述至少一台待配电设备与所述电源分配单元电连接，所述电源分配单元与其所属的机柜列所连接的开关设备中的一个出线端电连接，以形成一个出线回路。

在本申请实施例中，通过配电母线和开关设备将多个机柜列中的各机柜连接在一起，使机柜列配电不再以单列为限制，有助于实现多个机柜列之间电力资源共享，进而提高电力资源利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1a为本申请一示例性实施例提供的一种配电系统的结构示意图；

图1b为本申请一示例性实施例提供的另一种配电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对现有的数据中心电力资源利用率较低的技术问题，本申请一些实施例通过配电母线和开关设备将多个机柜列连接在一起，使机柜列配电不再以单列为限制，有助于实现多个机柜列之间电力资源共享，进而提高电力资源利用率。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

应注意到：相同的标号在下面的附图以及实施例中表示同一物体，因此，一旦某一物体在一个附图或实施例中被定义，则在随后的附图和实施例中不需要对其进行进一步讨论。

图1a为本申请实施例提供的一种配电系统的结构示意图。如图1a所示，该配电系统包括：配电母线10和多个机柜列11。每个机柜列11包含至少一个机柜11a。

在本实施例中，如图1a所示，配电母线10与每个机柜列11之间连接有开关设备12。其中，每个开关设备12包括至少一个出线端，至少一个出线端与其所属开关设备所连接的机柜列中的至少一个机柜11a电连接，进而形成至少一个出线回路，以由配电母线10供电。

在本实施例中，每个机柜列11都与配电母线10连接，有助于实现多个机柜列之间的电力资源共享。为了便于理解，在本申请实施例中，以多个机柜列11中的第一机柜列为例，进行示例性说明。假设第一机柜列与第一开关设备连接，则第一机柜列11中的每个机柜11a与第一开关设备的出线端一一连接，进而形成多个出线回路。这样，配电母线不仅可为各机柜列供电，而且还可实现各机柜列之间的电力资源共享。这是因为：配电母线将各机柜列连接在一起，而开关设备又将一个机柜列中的各机柜连接在一起，这样，多个机柜列中的各机柜便连接在一起，进而使得机柜列配电不再以单列为限制，有助于实现多个机柜列之间电力资源共享，进而提高电力资源利用率。

值得说明的是，在本申请实施例中，配电母线的数量可以根据实际情况进行灵活设置，其可以为1条，也可以为多条，在图1a中仅以1条进行图示。当配电母线为多条时，每条配电母线与开关设备以及多个机柜的连接方式相同，具体可参见上述图1a的相关内容，在此不再赘述。其中，配电母线10 可输送单相交流电、双相交流电或三相交流电等，但不限于此。当配电母线 10输送三相交流电时，一条配电母线10包括：3根火线和1根地线。可选地，配电母线10可采用常三相三线制或三相四线制方式进行电力输送。

还需要说明的是，上述图1a中配电母线、机柜列、机柜以及开关设备的实现形态、数量等只是示例性说明，并不对其进行限定。

在本申请实施例中，如图1b所示，配电系统还包括：至少一台配电设备 15。其中至少一台配电设备15与配电母线10的始端电连接，用于通过配电母线10为多个机柜列11供电。可选地，配电设备15可作为配电母线10的始端箱，用于将高压电或市电配送到配电母线10上，以供配电母线10将电力输送给多个机柜列11。可选地，配电母线10可采用直插式与配电设备15 电连接，但不限于此。相应地，配电母线10的末端还包括终端箱16。终端箱16使配电母线10的导体不暴露，可保护工作人员人身安全。

在本申请实施例中，每个机柜列11包括多个机柜11a。每个机柜11a包括：电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)11a1和至少一台待配电设备。其中，至少一台待配电设备与PDU 11a1电连接，PDU 11a1与其所属的机柜列所连接的开关设备中的一个出线端电连接，以形成一个出线回路。

可选地，待配电设备可为IT设备，例如服务器、路由器、交换机等，但不限于此。在本实施例中，PDU为机柜用电源分配插座，它是为机柜中的至少一台待配电设备提供电力分配。其中，PDU的功能、安装方式和插位组合等可根据机柜的结构以及机柜中的待配电设备的实际需求，进行灵活设置。 PDU的应用，可使机柜中的电源分配更加整齐、可靠、安全、专业和美观，并使得机柜中电源的维护更加便利和可靠。

在一可选实施例中，为了防止机柜超负载工作，可对机柜进行过流保护。如图1b所示，配电系统还包括：控制设备13以及与每个开关设备12对应的电流检测电路14。每个出线回路上设置有一个电流检测电路14。其中，电流检测电路14，用于检测与其对应的开关设备12的各出线回路上的电流，并经配电母线10上报给控制设备13。相应地，控制设备13与配电母线10的始端电连接，用于根据每个电流检测电路14上报的各出线回路上的电流，对每个电流检测电路14对应的开关设备的各出线回路进行关断控制。这样，可防止各机柜超负载工作，有助于提高机柜寿命。为了便于理解，以多个机柜列11中的第一机柜列为例，进行示例性说明。其中，第一机柜列为多个机柜列中的任一机柜列。假设第一机柜列与第一开关设备连接，则第一机柜列11 中的每个机柜11a与第一开关设备的出线端一一连接，进而形成多个出线回路，且每个出线回路上设置一个电流检测电路14。

其中，控制设备13对第一开关设备的出线回路进行关断控制，可采用多种关断方式，下面进行示例性说明。

实施方式1：以机柜列为单位进行关断控制。对于一个机柜列，其具有额定功率和最大功率。当机柜列的实际消耗功率大于最大功率时，说明该机柜列存在超负荷工作的情况。基于此，控制设备13可根据每个电流检测电路 14上报的各出线回路上的电流，计算每个开关设备对应出线回路上的实际功率之和，即得到每个机柜列消耗的实际功率。若各机柜列中存在实际功率大于该机柜列对应的最大功率的目标机柜列，则控制设备13控制目标机柜列所连接的开关设备断开，进而实现对各电流检测电路对应的开关设备的各出线回路的关断控制。

对于实施方式1可能还存在一定的误判。例如，假设机柜列中只有一台机柜超负载工作，而该机柜列中的其他机柜正常工作，但是该机柜列的实际总功率大于最大功率，这样，对整个机柜列进行断电保护，则影响其他正常工作的机柜的运行。又例如，假设机柜列中只有一台机柜超负载工作，而该机柜列中的其他机柜正常工作，但是该机柜列的实际总功率却小于最大功率，这样，控制设备13便无法对整个机柜列进行断电保护，而使得超负载工作的机柜继续超负载工作，则降低了该机柜的使用寿命。

基于上述实施方式1中的问题，本申请实施例还提供另一种以机柜对单元进行关断控制的出线回路关断控制方式，具体如下实施方式2所述。

实施方式2：以机柜对单元进行关断控制。对于一个机柜，其具有额定功率和最大功率。当机柜的实际消耗功率大于最大功率时，说明该机柜存在超负荷工作的情况。控制设备13可根据每个电流检测电路14上报的各出线回路上的电流，计算各出线回路上的实际功率；若各出线回路中存在实际功率大于最大功率的目标出线回路，控制目标出线回路所属开关设备断开目标出线回路。

相较于实施方式1，实施方式2对出线回路的关断控制精确到每个机柜，有助于提高关断控制地精确度，进而有助于提高每个机柜的使用寿命。

进一步，如图1b所示，开关设备12包括：主开关12a以及与主开关12a 连接的至少一个子开关12b。其中，主开关12a与配电母线10电连接，至少一个子开关12b与其所属开关设备所连接的机柜列中至少一个机柜电连接，进而形成至少一个出线回路。为了便于理解，以多个机柜列11中的第一机柜列为例，进行示例性说明。其中，第一机柜列为多个机柜列中的任一机柜列。假设第一机柜列与第一开关设备连接，则第一机柜列11中的一个机柜11a与第一开关设备的一个子开关连接，进而形成一个出线回路。第一机柜列11 中的每个机柜都与一个子开关连接，这样就形成多个出线回路。

对于开关设备12包括主开关12a以及与主开关12a连接的至少一个子开关12c的实现方式，在上述实施方式2中，控制设备13可控制目标出线回路对应的开关设备断开目标出线回路上的子开关，进而断开目标出线回路，实现对目标出线回路上的机柜的过流保护。

在本申请实施例中，电流检测电路14具有多种实施形式。下面以电流检测电路14实现为电流互感器为了进行示例性说明。如图1b所示，电流互感器部署在每个出线回路上，且电流互感器的一次侧与其所在出线回路上的子开关电连接，电流互感器的二次侧与其所在出线回路上的机柜电连接。其中，电流互感器不仅能使机柜等二次电气设备与高压电器装置有效的隔离，保证工作人员的安全，还能使机柜列和开关设备标准化和小型化，并可采用小截面的电线、电缆进行远距离的测量；而且当高压侧发生断路时，电流互感器还能保护机柜不受大电流的损害。确切地说，是保护机柜中的待配电设备不受大电流损害。

在另一可选实施例中，为了防止突然断电，对各机柜列中的待配电设备造成损害，如图1b所示，可在为了配电母线与每个开关设备的进线端之间连接不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)17。这样，当市电输入正常时，UPS 17将市电稳压后供应给负载(机柜列，确切地说为机柜中的待配电设备)使用，此时的UPS 17就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS 17立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载(机柜列，确切地说为机柜中的待配电设备)继续供应220V交流电，使负载(机柜列，确切地说为机柜中的待配电设备)维持正常工作并保护负载(机柜列，确切地说为机柜中的待配电设备) 软、硬件不受损坏。而且，UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

值得说明的是，在本申请实施例中，配电母线10和UPS 17为机柜列供电，或对机柜列进行保护等，确切地说是为机柜中的待配电设备供电，且对机柜中的待配电设备进行保护。

还值得说明的是，上述图1b中配电母线、机柜列、机柜以及开关设备的实现形态、数量等只是示例性说明，并不对其进行限定。在图1b中仅以一个机柜列进行图示。

本申请实施例提供的配电系统可应用于多种场合，进而实现不同场合之间的电力资源共享。例如，当本申请实施例提供的配电系统应用于不同数据中心时，可实现不同数据中心间的电力资源共享。又例如，当将本申请实施例提供的配电系统应用于同一数据中间的不同包间时，可实现整个数据中心的电力资源共享。又例如，当将本申请实施例提供的配电系统应用于同一数据中间的数个包间时，可实现这些包间之间的电力资源共享。又例如，当将本申请实施例提供的配电系统应用于同一数据中间的数个机柜列时，可实现这些机柜列之间的电力资源共享。

下面以一个数据中心为例，对本申请实施例提供的配电系统进行示例性说明。假设该数据中心包括10个机柜列，每个机柜列包括10个机柜，假设该数据中心的总功率容量为1000kW，每个机柜列可分得的功率为100kW。进一步，假设第一机柜列实际消耗总功率为80kW，而第二机柜列实际需要总功率为120kW，则基于本申请实施例提供的配电系统，第一机柜列剩余的 20kW的功率则可被第二机柜列所使用。

需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种配电系统，其特征在于，包括：配电母线和多个机柜列，每个机柜列包含至少一个机柜；

其中，所述配电母线与每个机柜列之间连接有开关设备；每个开关设备包括至少一个出线端，所述至少一个出线端与其所属开关设备所连接的机柜列中的至少一个机柜电连接形成至少一个出线回路，以由所述配电母线供电。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，还包括：控制设备以及与每个开关设备对应的电流检测电路；

每个电流检测电路，用于检测与其对应的开关设备的各出线回路上的电流，并经所述配电母线上报给所述控制设备；

所述控制设备，与所述配电母线的始端电连接，用于根据每个电流检测电路上报的各出线回路上的电流，对每个电流检测电路对应的开关设备的各出线回路进行关断控制。

3.根据权利要求2所述的配电系统，其特征在于，所述控制设备具体用于：

根据每个电流检测电路上报的各出线回路上的电流，计算各出线回路上的实际功率；

若各出线回路中存在实际功率大于最大功率的目标出线回路，控制所述目标出线回路所属开关设备断开所述目标出线回路。

4.根据权利要求3所述的配电系统，其特征在于，每个开关设备包括：主开关以及与所述主开关连接的至少一个子开关；所述主开关与所述配电母线电连接；所述至少一个子开关与其所属开关设备所连接的机柜列中至少一个机柜电连接，形成至少一个出线回路。

5.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述控制设备在控制所述目标出线回路所属开关设备断开所述目标出线回路时，具体用于：

控制所述目标出线回路对应的开关设备断开所述目标出线回路上的子开关。

6.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，每个电流检测电路包括：部署在与其对应的开关设备的每个出线回路上的电流互感器。

7.根据权利要求6所述的配电系统，其特征在于，每个电流互感器的一次侧与其所在出线回路上的子开关电连接，二次侧与其所在出线回路上的机柜电连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的配电系统，其特征在于，所述配电母线与每个开关设备的进线端之间连接有不间断电源。

9.根据权利要求1-7任一项所述的配电系统，其特征在于，还包括：至少一台配电设备，所述至少一台配电设备与所述配电母线的始端电连接，用于通过所述配电母线为所述多个机柜列供电。

10.根据权利要求1-7任一项所述的配电系统，其特征在于，每个机柜包括：电源分配单元和至少一台待配电设备；所述至少一台待配电设备与所述电源分配单元电连接，所述电源分配单元与其所属的机柜列所连接的开关设备中的一个出线端电连接，以形成一个出线回路。