CN216530442U - 数据中心小母线智能插接箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数据中心小母线智能插接箱，所述小母线上设置插接母座，插接箱上设置插接公座，插接箱通过公母座插接连接小母线；插接箱设置有供电分配单元，供电分配单元连接多个输出单元，供电分配单元与每个输出单元之间设置单独的断路器。所述能插接箱从小母线供电系统引入电源，再分配给多个机柜使用。插接箱可测量、记录、显示多种电参数、工作状态，并实时进行智能分析各机柜内设备的健康状况，支持RS485通讯，便于用户进行集中监控与管理。

Description

数据中心小母线智能插接箱

技术领域

本实用新型涉及一种机柜电源技术领域，具体的来说涉及一种数据中心用可插接的电源插接箱。

背景技术

当前数据中心的机柜供电，大多采用从列头柜集中取电的方式。即楼层配电通过大电缆传输至列头柜，列头柜再通过若干根电缆输出至每个机柜。这种供配电方式在数据中心飞速发展的今天，暴露出了诸多缺点。1、扩展性差：在数据中心的设计和施工阶段，就基本确定了列头柜的内部配置，如此当数据中心在实际投入使用后，若出现业务调整、服务器升级换代等变更时，当时配置的列头柜就会无法直接胜任，需要进行大刀阔斧的改造，极为不便，而且如此一来，那些未做变更的服务器也会跟着遭殃，被迫停机。而插接箱扩展性则很灵活，有变更需求时可直接带电热拔插，增加插接箱、替换大容量插接箱等都非常方便，而且不影响其他“无辜”的机柜正常使用。2、节省空间：列头柜往往需要占用一个到多个正常机柜的空间来摆放，这对于寸土寸金的数据中心机房来说，是一种极大的浪费。而母线插接箱则安装在机柜的上方，不占用机柜空间，节省的空间可用来多放置几组机柜，增大产出和投资收益。

当前少部分数据中心已采用母线插接箱的方式为机柜供电，但现有产品仍然存在很多缺点。安装方式，有的纵向尺寸较大，导致需要较大的层高才能安装，有的横向尺寸较大，当机柜排布较密时，安装空间不够。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种数据中心小母线智能插接箱。

为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：

数据中心小母线智能插接箱，所述小母线上设置插接母座，插接箱上设置插接公座，插接箱通过公母座插接连接小母线；插接箱设置有供电分配单元，供电分配单元连接多个输出单元，供电分配单元与每个输出单元之间设置单独的断路器。

插接箱上还设置有数据采集单元，数据采集单元分别连接公母座、供电分配单元、断路器并实时采集数据；数据采集单元连接一中央处理器，中央处理器还连接人机通讯单元、集控通讯单元、存储单元、温控单元、时钟单元。

插接箱上还设置有用于弱电供电的电源单元，电源单元连接插接公座，电源单元将小母线电源转换为5VDC和3.3VDC用于弱电供电。

人机通讯单元还连接一人机显示屏。

小母线为三相五线电源，经供电分配单元后，分配为六路单相三线220V电源。

六路单相三线220V电源，每路设置有用于供采集单元进行电参数测量的电压互感器和电流互感器。

人机通讯单元通过RS485通讯接口连接人机显示屏。

集控通讯单元设置两线制RS485通讯模组，内设端口保护电路，支持标准Modbus协议。

插接箱内设多个温度传感器，实时测量温度情况；温度传感器与温控单元连接，温控单元还连接风冷风扇；当温度传感器检测到温度过高时，启动风冷风扇，强制吹风换气；当温度传感器检测到温度不高时，停止启动风冷风扇。

小母线设置在一母线槽内，插接箱上设置有滑块，滑块可在母线槽内滑动，插接箱箱体截面“L”型；插接箱箱体前面设置人机显示屏，插接箱箱体侧面设置风冷风扇出风口和集控通讯单元的接口；插接箱箱体背面设置输出单元出线接口。

插接箱箱体内部设置插接公座、供电分配单元、断路器、数据采集单元、中央处理器，中央处理器还连接人机通讯单元、集控通讯单元、存储单元、温控单元、时钟单元。

有益效果，本实用新型所述的该能插接箱从小母线供电系统引入电源，再分配给多个机柜使用。插接箱可测量、记录、显示多种电参数、工作状态，并实时进行智能分析各机柜内设备的健康状况，支持RS485通讯，便于用户进行集中监控与管理。支持热插拔，即插即用：用户可根据实际的机柜用电需求，动态调整插接箱数量，按需配置。

1、独有的L型插接箱设计，将安装后尺寸做到了均衡，大大提升了可安装性，几乎适用于所有数据中心。

2、人机显示：独有的人机显示屏设计，使得运维人员可就地查看机柜用电情况，极大提升了运维方的工作效率。

3、尺寸最小：独有的智能箱内温控系统，使得我们的插接箱在同样配置情况下外形尺寸最小，或者说在相同空间下，我们的插接箱可以安装的数据最多。

4、智能诊断：本方案插接箱具有一套独有的智能诊断系统，它不仅能实时采集多种电参数，而且将数据进行大量存储，并进行智能对比，可以第一时间诊断出可能存在故障隐患的用电设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型所述的插接箱系统架构图。

图2为本实用新型所述的插接箱与母线外部连接结构图。

图3为本实用新型所述的插接箱内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参看图1-3，小母线线槽1设一个Harting母座，插接箱2设一个Harting公头，插接箱2通过Harting连接器与小母线进行电气连接，将3相5线电源即L1、L2、L3、N、E引入插接箱，每条相线最大可承受70A电流，因此单个插接箱最大可带载15.4x3＝46.2kW。

小母线，母线是用来传输电力的，就像电线电缆一样，但在很多场合，母线比电线电缆更具优势。比如一栋大楼的电力输送，只需一条母线从底楼一直穿到顶楼，那么每层的用电只需从本层的母线处取电即可。这种大块头的母线我们叫它大母线或母线，来这取电的是一整个楼层。而小母线是为机房内各个机柜供电的，来取电的是一个机柜或一个单独的设备，它的尺寸小，电流小，我们行业内俗称它为小母线。

Harting连接器，一套分为一公一母，即俗称的插头与插座，母座指的就是插座，它装在母线槽上，插头则装在插接箱上。

电源单元：

从Harting连接器引出一组220VAC，转成5VDC及3.3VDC，供内部各采集、控制部件使用。

供电分配单元：

将Harting引入的3相5线电源，分配成6路单相3线220VAC电源，每路均配置一个断路器，因此每个机柜可单独上电、断电，及过载和短路保护。每路设置一个电压互感器和电流互感器，供采集单元进行电参数测量。

采集单元:

将每路的电压互感器和电流互感器的输出信号，经独立的信号隔离放大电路、滤波电路，送至电参数专用测量芯片，最终将测量数据传送至中央处理器进行运算。

测量参数包括：电压频率、电压相位角、全波电压、基波电压、谐波电压、全波电流、基波电流、谐波电流、全波有功功率、全波无功功率、全波视在功率、全波功率因素、全波有功电能、全波无功电能、全波视在电能、基波有功功率、基波无功功率、基波视在功率、基波功率因素、基波有功电能、基波无功电能、基波视在电能等。

中央处理器、存储单元、智能分析：

中央处理器将所测量的大量数据通过存储单元进行实时存储，可随时供用户查阅，同时，插接箱根据这些数据进行动态智能分析及学习，任何测量参数的异常增大或减小，都可能预示着机柜内设备存在故障隐患，因此可对机柜内设备的健康情况作出参考性判定，并将结果即时通过通讯传送至集控系统，告之管理员。

现有市面上现有的所谓智能插接箱仅仅是采集电参数，比如某机柜当前功率7kW，这个数据并没有特别之处，但智能诊断系统通过查阅该机柜的历史大数据，发现以往该机柜耗电最大时的功率才6kW，那么此时的7kW显然是不正常的，可能是机柜内某个服务器出了问题，硬件故障或者中了病毒等，智能诊断系统及时通知运维人员，及时排查将损失降到最小。

人机通讯单元：

人机通讯单元采用RS485通讯，人机为一液晶触摸屏，其通过人机通讯单元与中央处理器实现对话。液晶触摸屏可查看实时数据，设定各类工作参数等。

通讯单元：

采用两线制RS485通讯模组，内设端口保护电路，通讯参数可通过人机设定，支持标准Modbus协议。

温控单元：

插接箱内设多个温度传感器安装在内部的关键部位上，实时测量温度升高情况。当机柜内设备用电增大时，插接箱内温度升高，插接箱检测到温度升高超过安全值时，自动启动风冷风扇，强制吹风换气，实现内部降温。因此当机柜内设备用电提升时，仍可确保用电安全，而当用电负荷较小时，也能避免无畏的启动风冷风扇而浪费能耗。

智能插接箱从小母线供电系统引入电源，再分配给多个机柜使用。插接箱可测量、记录、显示多种电参数、工作状态，并实时进行智能分析各机柜内设备的健康状况，支持RS485通讯，便于用户进行集中监控与管理。

即插即用：用户可根据实际的机柜用电需求，动态调整插接箱数量，按需配置。-热拔插：插接箱可随时插入到小母线上，可带电拔插，无需事先给小母线断电。

6通道输出：每个插接箱可为6个机柜独立供电，且每个通道都设置独立的断路器。

电参数测量：插接箱实时全面地、精确地测量各个机柜的电参数，并进行数据存储。

智能分析：插接箱根据其不断存储的大量数据进行智能分析及自学习，并实时诊断各机柜设备的运转情况，可提前预知设备可能存在的故障隐患。

智能温控：插接箱可实时测量内部敏感点的温度，温度过高时自动进行风冷降温，使用更安全。

电能计费：插接箱实时分峰平谷记录各个机柜电能的使用情况，对于IDC机房的用户，可提供电费收费依据。

人机显示：所有电参数、运转状态、诊断结果等信息实时通过人机显示屏进行显示。

安装灵活：插接箱的L型设计，使其全方位降低了对安装空间的要求，配合滑块式固定，使得安装非常便捷，且牢固。

参看图2-3所示，插接箱2通过滑块3固定在母线上，图2所示两个滑块已经将插接箱固定在了母线上。若将这两个滑块左右滑开，插接箱才能从母线上取下来。

Harting母座设置在母线槽上，(朝下的那一面)，一般每隔0.6米-1.2米放置一个，可根据项目实际情况选择。

插接箱2外部正面设置液晶触摸屏5，触摸屏5下方的箱体上设置指示灯6，插接箱2外部侧面具有排风口，排风口内设置冷风扇7。

参看图3，插接箱2内部，箱体截面L型，L型的内台阶上设置Harting连接器4，插接箱面板内侧设置数据采集器21、智能处理器22、互感器23、断路器24；供电分配器25设置在L型底部，六路输出单元出线口26设置在箱体背面；集控通讯接口27也设置在箱体背面，箱体内部的关键部位设置温度传感器28。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (11)

1.数据中心小母线智能插接箱，其特征是，所述小母线上设置插接母座，插接箱上设置插接公座，插接箱通过公母座插接连接小母线；插接箱设置有供电分配单元，供电分配单元连接多个输出单元，供电分配单元与每个输出单元之间设置单独的断路器。

2.根据权利要求1所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，插接箱上还设置有数据采集单元，数据采集单元分别连接公母座、供电分配单元、断路器并实时采集数据；数据采集单元连接一中央处理器，中央处理器还连接人机通讯单元、集控通讯单元、存储单元、温控单元、时钟单元。

3.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，插接箱上还设置有用于弱电供电的电源单元，电源单元连接插接公座，电源单元将小母线电源转换为5VDC和3.3VDC用于弱电供电。

4.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，人机通讯单元还连接一人机显示屏。

5.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，小母线为三相五线电源，经供电分配单元后，分配为六路单相三线220V电源。

6.根据权利要求5所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，所述六路单相三线220V电源，每路设置有用于供采集单元进行电参数测量的电压互感器和电流互感器。

7.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，人机通讯单元通过RS485通讯接口连接人机显示屏。

8.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，集控通讯单元设置两线制RS485通讯模组，内设端口保护电路，支持标准Modbus协议。

9.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，插接箱内设多个温度传感器，实时测量温度情况；温度传感器与温控单元连接，温控单元还连接风冷风扇；当温度传感器检测到温度过高时，启动风冷风扇，强制吹风换气；当温度传感器检测到温度不高时，停止启动风冷风扇。

10.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，小母线设置在一母线槽内，插接箱上设置有滑块，滑块可在母线槽内滑动，插接箱箱体截面“L”型；插接箱箱体前面设置人机显示屏，插接箱箱体侧面设置风冷风扇出风口和集控通讯单元的接口；插接箱箱体背面设置输出单元出线接口。

11.根据权利要求2所述的数据中心小母线智能插接箱，其特征是，插接箱箱体内部设置插接公座、供电分配单元、断路器、数据采集单元、中央处理器，中央处理器还连接人机通讯单元、集控通讯单元、存储单元、温控单元、时钟单元。

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