專利名稱：基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，本實用新型 包含有不間斷電源、智能監(jiān)控等單元裝置。本實用新型涉及不間斷電源的裝置化設(shè)計方法、 電壓/電流/功率的數(shù)字計算方法、微型斷路器的熱插拔技術(shù)、各單元裝置的裝置化設(shè)計等 方法，屬于一體化配電裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的電子信息系統(tǒng)的機房內(nèi)，機房內(nèi)的不間斷電源配電系統(tǒng)一般包含有如下 的組成部分市電配電箱、不間斷電源、不間斷電源配套儲能蓄電池系統(tǒng)、不間斷電源輸出 配電柜、配電系統(tǒng)監(jiān)控單元、防浪涌防雷裝置等。各組成單元分別安裝于機房各處，如
圖1 所示。在現(xiàn)有的電子信息系統(tǒng)的機房內(nèi)，機房內(nèi)的不間斷電源配電系統(tǒng)一般包含有如下的 組成部分市電配電箱、不間斷電源102、不間斷電源配套的儲能蓄電池系統(tǒng)202、不間斷電 源輸出配電柜107、配電系統(tǒng)監(jiān)控單元、防浪涌防雷裝置等，房間內(nèi)擺放IT設(shè)備機柜300和 精密空調(diào)400。這種傳統(tǒng)的機房內(nèi)不間斷電源供配電系統(tǒng)存在著如下的缺點1、各組成部分之間電氣連接復(fù)雜，存在著單點故障，降低系統(tǒng)的安全可靠性。2、各組成部分分散安裝，散布于機房各處，會占用過多的機房空間，而且連接電纜 的用量過大造成了成本的增加。尤其是功率較大的不間斷電源系統(tǒng)使用的供配電電纜的線 徑很粗，在當前金屬制品價格高企的時候，機房建設(shè)的成本會增加很多。3、UPS不間斷電源多為獨立式、輸出功率為固定值的設(shè)備。如果用戶在機房使用 一段時間后需要添加IT設(shè)備，則需要再另行購置一臺UPS不間斷電源設(shè)備，造成運營成本 大幅度增加。4、各組成部分的造型不一，設(shè)備的寬度、深度、高度等指標各異。與機房內(nèi)的大多 數(shù)IT設(shè)備機柜放置在一起不夠協(xié)調(diào)、美觀。甚至在極端情況下有可能對機房空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的氣流組織造成一定的阻礙和影響。5、系統(tǒng)的可監(jiān)控參數(shù)較少，無法為運維管理人員提供詳細的運營資訊。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是解決當前電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的UPS不間斷電源供配電系 統(tǒng)的電氣連接易發(fā)故障點多、設(shè)備分散性、UPS設(shè)備擴容難度大、物理尺寸不規(guī)范性、監(jiān)控參 數(shù)少的不足之處，在解決以上問題的同時提供一體化設(shè)計、高集成度和智能供配電管理功 能的外觀為IT機柜風格式的“機房一體化精密配電系統(tǒng)”。本實用新型的主旨是一體化、集 成化、模塊化。本實用新型所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，包括電氣柜100和電池柜200，其 特征在于，市電輸入的電纜與所述電氣柜連接，電氣柜100與電池柜連接；電池柜通過電纜
3與IT設(shè)備機柜300連接；所述電氣柜100包括電氣柜柜體110和電氣柜柜門120 ；所述電氣柜柜門120上設(shè)置電氣柜控制面板130 ；所述電氣柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括以下一控制UPS不間斷電源裝置輸入開關(guān)、輸出主開關(guān)和維修旁路開關(guān)的主開關(guān)配電 單元101 ；一不間斷電源裝置102;一可插拔旁路裝置的旁路電源裝置103 ；一不間斷電源輸出配電單元(至負載)的智能微型斷路器配電裝置104 ；一用于實現(xiàn)智能負載配電監(jiān)控的單元的智能配電管理單元106 ；主開關(guān)配電單元101、不間斷電源裝置102、旁路電源裝置103、智能微型斷路器配 電裝置104、盲板105、智能配電管理單元106通過并聯(lián)母排連接；所述電池柜200包括電池柜柜體210和電池柜柜門220 ；所述電池柜柜門220上設(shè)置電池柜控制面板230 ；所述電池柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括以下一儲能蓄電池系統(tǒng)202;一用于電池柜或儲能蓄電池系統(tǒng)并聯(lián)的并聯(lián)母排。所述電氣柜內(nèi)設(shè)置一用于遮擋住未安裝裝置的空出部位的盲板105。所述不間斷電源裝置102為UPS不間斷電源裝置，單體30KVA，數(shù)量為1_5個。所述電池柜內(nèi)設(shè)置3極400A直流空開，采用90mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)202連接。所述電池柜內(nèi)設(shè)置3極250A直流開關(guān)，采用50mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)202連接。對現(xiàn)有技術(shù)缺點的解決說明(1)電氣柜100和電池柜200設(shè)計為標準的19英寸機架、42U高的IT機柜式風格， 可與機房內(nèi)的IT設(shè)備機柜300并列排放，整個機房內(nèi)設(shè)備布置整齊美觀。(2)本實用新型除市電輸入的電纜和輸出至各個IT設(shè)備機柜的配電電纜外，本實 用新型內(nèi)部用合理設(shè)計的銅排(即，采用并聯(lián)母排的方式)取代了以往分散的各部分之間 的連接電纜，一方面減少了電纜的用量，另一方面極大地提高了電氣的安全可靠性。(3)UPS不間斷電源裝置為模塊式設(shè)計，單個模塊輸出功率30KVA，用戶可以根據(jù) 機房的擴容需求隨時加裝電源裝置為無需另外購置單獨的UPS不間斷電源設(shè)備。此裝置最 多可安裝5個，最高輸出功率為150KVA。(4)電氣柜100中包含有專門開發(fā)的智能電源監(jiān)控管理裝置，如智能微型斷路器 配電裝置104 ；以及用于實現(xiàn)智能負載配電監(jiān)控的單元的智能配電管理單元106 ；其可監(jiān)控 的參數(shù)遠遠多于正常的機房監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型的有益效果1、機房可用面積的提升在現(xiàn)有的電子信息系統(tǒng)的機房內(nèi)，機房內(nèi)的不間斷電源配電系統(tǒng)一般包含有如下 的組成部分市電配電箱、不間斷電源102、不間斷電源配套的儲能蓄電池系統(tǒng)202、不間斷
4電源輸出配電柜107、配電系統(tǒng)監(jiān)控單元、防浪涌防雷裝置等，該區(qū)塊約占地3. 68m2。房間 內(nèi)擺放IT設(shè)備機柜300和精密空調(diào)400。而使用本實用新型產(chǎn)品后，本產(chǎn)品占地面積為0.96m2，但卻為機房節(jié)約了 3. 68-0. 96 = 2. 72m2的可用空間，可以多再放置4_8個IT設(shè)備機柜。2、系統(tǒng)電氣性能和運維方便性的提高。本實用新型產(chǎn)品將系統(tǒng)的各組成部分由電纜連接更改為大部分由銅排(S卩，并聯(lián) 母排)連接，極大地增加了電氣可靠性和安全性；本實用新型產(chǎn)品使用的裝置，如主開關(guān)配電單元101、不間斷電源裝置102、旁路 電源裝置103、智能微型斷路器配電裝置104、微斷輸出裝置及所有的空氣開關(guān)和微型斷路 器都是插拔或熱插拔式設(shè)計，可以在線便捷地更換，大大提高了運維的便捷性，縮短了更換 組件或故障的處理時間。3、配電系統(tǒng)監(jiān)控功能的提升。本實用新型產(chǎn)品內(nèi)含有專門開發(fā)的智能配電管理單元106，比傳統(tǒng)的機房監(jiān)控系 統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)顯著增多，并且具備安全管理和運營成本管理功能。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進一步說明本實用新型。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的使用分布示意圖。圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型的使用分布示意圖。圖中標號電氣柜100，電氣柜柜體110，電氣柜柜門120，電氣柜控制面板130，主開關(guān)配電單 元101、不間斷電源裝置102、旁路電源裝置103、智能微型斷路器配電裝置104、盲板105、智 能配電管理單元106、配電柜107、電池柜200，電池柜柜體210，電池柜柜門220，電池柜控制 面板230，儲能蓄電池系統(tǒng)202，IT設(shè)備機柜300、空調(diào)400。
具體實施方式
為了使本實用新型的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進一步闡述本實用新型。實施例基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，如圖2所示，包括電氣柜100和電 池柜200，市電輸入的電纜與電氣柜100連接，電氣柜100與電池柜200連接；電池柜200通 過電纜與IT設(shè)備機柜300連接；電氣柜100和電池柜200設(shè)計為19英寸、42U高的IT機 柜式風格，標準配置為2個機柜，即1個電氣柜100和1個電池柜200，電氣柜100和電池柜 200內(nèi)部裝置為機架式安裝，并可熱插拔、在線更換。如圖2和圖3所示，所述電氣柜100包括電氣柜柜體110和電氣柜柜門120 ；所述電氣柜柜門120上設(shè)置電氣柜控制面板130 ；所述電氣柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括主開關(guān)配電單元101、不間斷電源裝置102、旁路電源裝置103、智能微型斷路器配電裝置104、盲板105、智能配電管理單元 106，上述部件通過并聯(lián)母排連接。主開關(guān)配電單元101控制UPS不間斷電源裝置輸入開關(guān)、輸出主開關(guān)和維修旁路 開關(guān)。不間斷電源裝置102為UPS不間斷電源裝置，單體30KVA，數(shù)量為1_5個。UPS不 間斷電源為裝置19英寸機架式設(shè)計，可串聯(lián)疊加輸出功率。如果用戶對UPS不間斷電源的 后備儲能時間有長時間的要求，則可適當?shù)卦黾与姵毓竦臄?shù)量，但總量不建議超過3個。旁路電源裝置103可插拔旁路裝置的。智能微型斷路器配電裝置104控制不間斷電源輸出配電單元(至負載)。智能配電管理單元106用于實現(xiàn)智能負載配電監(jiān)控的單元的。電氣柜100內(nèi)還設(shè)置遮擋住未安裝裝置的空出部位的盲板105和防浪涌防雷裝置。如圖2所示，電池柜200包括電池柜柜體210和電池柜柜門220。所述電池柜柜門220上設(shè)置電池柜控制面板230。所述電池柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括以下儲能蓄電池系統(tǒng)202 ；和用 于電池柜或儲能蓄電池系統(tǒng)并聯(lián)的并聯(lián)母排。電池柜200內(nèi)設(shè)置3極400A直流空開，采用90mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)202連接。或者電池柜200內(nèi)設(shè)置3極250A直流開關(guān)，采用50mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)202連接。本實用新型詳細技術(shù)參數(shù)見表1。表1、詳細技術(shù)參數(shù)
6[0070]
功率30、 60、 90、 120、 150KVA物理參數(shù)寬深高(ran)600*1100*20000重量450KG輸入特性額定輸入電壓380V/400V/415Vac,三相四線制額定工作頻率50/60Hz輸入電壓范圍±20%輸入頻率范圍40-70Hz輸入功率因數(shù)滿載>0.99，半載彡0.96輸入電流諧波(THD)<3%輸入功率啟動功能5-30秒可設(shè)置直流特性充電器輸出穩(wěn)壓精度1%直流紋波電壓^1%
7[0071]
輸出特性輸出電壓380V/400V/415Vac，三相四線制輸出功率因數(shù)0.98電壓穩(wěn) 定性穩(wěn)態(tài)典型值<±1%瞬態(tài)典型值<±5%穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時間<20ms系統(tǒng)過載能力110%_1 小時;150%—1 分鐘； >150%-200ms相移 特性100%均衡負載<1°100%不均衡負載<1°THDv100%線性負載1%100%非線性負載3%旁路旁路輸入電壓380V/400V/415Vac,三相四線制旁路電壓范圍±30%旁路過載能力135% -長期；170% 一 1 小時； 1000%-IOOms系統(tǒng)頻率50Hz/60Hz,用戶可自行設(shè)置市電同步跟蹤范圍土 2Hz，士 0. 5Hz 土 3Hz 每 0. 5Hz 可調(diào)系統(tǒng)頻率精度±0. 02Hz系統(tǒng)效率50%以上負載時>96%; 25%以上負載時>95%輸出配電裝置分路開關(guān)數(shù)量20 路*3分路開關(guān)容量標配25A，可選裝16—63A監(jiān)測功能主路分路開關(guān)狀態(tài)、電壓、電流、功 率因數(shù)、諧波、用電量、2級電流預(yù)警[0072]
工作環(huán)境運行溫度范圍0-40 "C存儲溫度-25 70°C (不含電池)相對濕度0-95%無凝露最大運行高度<海拔1000米噪音(設(shè)備前1米處)50—60dB，隨負載率調(diào)整保護等級IP20,建議內(nèi)置防塵濾網(wǎng)符合標準安規(guī)IEC60950-1/IEC62040-1 電磁兼容IEC62040-2/EN50091-2CA 設(shè)計與測試IEC62040-3/AS62040-3與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的改進1、機房可用面積的提升在現(xiàn)有的電子信息系統(tǒng)的機房內(nèi)，機房內(nèi)的不間斷電源配電系統(tǒng)一般包含有如下 的組成部分市電配電箱、不間斷電源102、不間斷電源配套的儲能蓄電池系統(tǒng)202、不間斷 電源輸出配電柜107、配電系統(tǒng)監(jiān)控單元、防浪涌防雷裝置等，該區(qū)塊約占地3. 68m2。房間 內(nèi)擺放IT設(shè)備機柜300和空調(diào)400。如圖1所示。如，圖4所示，使用本實用新型產(chǎn)品后，本產(chǎn)品占地面積為0.96m2，但卻為機房節(jié)約 了 3. 68-0. 96 = 2. 72m2的可用空間，可以多再放置4_8個IT設(shè)備機柜。2、系統(tǒng)電氣性能和運維方便性的提高本實用新型產(chǎn)品將系統(tǒng)的各組成部分由電纜連接更改為大部分由銅排(S卩，并聯(lián) 母排)連接，極大地增加了電氣可靠性和安全性；本實用新型產(chǎn)品使用的裝置，如主開關(guān)配電單元101、不間斷電源裝置102、旁路 電源裝置103、智能微型斷路器配電裝置104、微斷輸出裝置及所有的空氣開關(guān)和微型斷路 器都是插拔或熱插拔式設(shè)計，可以在線便捷地更換，大大提高了運維的便捷性，縮短了更換 組件或故障的處理時間。3、配電系統(tǒng)監(jiān)控功能的提升。本實用新型產(chǎn)品內(nèi)含有專門開發(fā)的智能配電管理單元106，比傳統(tǒng)的機房監(jiān)控系 統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)顯著增多，并且具備安全管理和運營成本管理功能，詳細如下(1)特點監(jiān)控、安全管理全面的電源管理功能，將配電系統(tǒng)完全納入監(jiān)控監(jiān)測內(nèi)容豐富，監(jiān)控所有回路 (包括每一個輸出支路)斷路器電流、開關(guān)狀態(tài)、運行負載率等，使用戶對機房配電系統(tǒng)運 行狀況一目了然，同時也便于用戶及早的發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，以便有效規(guī)避風險。運營成本管理IT經(jīng)理們越來越關(guān)注數(shù)據(jù)中心運行成本，本產(chǎn)品中的智能負載配電監(jiān)控單元可以
9實時偵測每一服務(wù)器機架的運營成本，精確計算及測量每一服務(wù)器機柜、每一路開關(guān)的用 電功率和用電量。(2)監(jiān)控的參數(shù)母線監(jiān)測參數(shù) 三相輸入電壓、電流、頻率， 總功、有功功率、功率因數(shù)， ·諧波百分比、負載百分比，·電量(可根據(jù)客戶需要按月計量等)。支路監(jiān)測參數(shù) 支路額定電流、實際電流， 支路負載百分比， 支路開關(guān)狀態(tài)，眷支路電量(月度電量)。報警信號 主路欠壓、過壓報警， 支路開關(guān)狀態(tài)變化過載， 支路負載兩段閾值報警， 變壓器過熱報警等。輕松納入機房監(jiān)控系統(tǒng) 提供RS232/485或SNMP多種智能接口通訊方式， 所有信息通過一個接口上傳，系統(tǒng)更加可靠，節(jié)省監(jiān)控投資， 面板保存1000條報警信息，便于故障分析。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會 有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要 求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，包括電氣柜(100)和電池柜(200)，其特征在于，市電輸入的電纜與所述電氣柜連接，電氣柜(100)與電池柜連接；電池柜通過電纜與IT設(shè)備機柜(300)連接；所述電氣柜(100)包括電氣柜柜體(110)和電氣柜柜門(120)；所述電氣柜柜門(120)上設(shè)置電氣柜控制面板(130)；所述電氣柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括以下一控制UPS不間斷電源裝置輸入開關(guān)、輸出主開關(guān)和維修旁路開關(guān)的主開關(guān)配電單元(101)；一不間斷電源裝置(102)；一可插拔旁路裝置的旁路電源裝置(103)；一不間斷電源輸出配電單元的智能微型斷路器配電裝置(104)；一用于實現(xiàn)智能負載配電監(jiān)控的單元的智能配電管理單元(106)；主開關(guān)配電單元101、不間斷電源裝置102、旁路電源裝置103、智能微型斷路器配電裝置104、盲板105、智能配電管理單元106通過并聯(lián)母排連接；所述電池柜(200)包括電池柜柜體(210)和電池柜柜門(220)；所述電池柜柜門(220)上設(shè)置電池柜控制面板(230)；所述電池柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的裝置，包括以下一儲能蓄電池系統(tǒng)(202)；一用于電池柜或儲能蓄電池系統(tǒng)并聯(lián)的并聯(lián)母排。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，其特征在 于，所述電氣柜內(nèi)設(shè)置一用于遮擋住未安裝裝置的空出部位的盲板(105)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，其特征在 于，所述不間斷電源裝置(102)為UPS不間斷電源裝置，單體30KVA，數(shù)量為1_5個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，其特征在 于，所述電池柜內(nèi)設(shè)置3極400A直流空開，采用90mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)(202)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，其特征在 于，所述電池柜內(nèi)設(shè)置3極250A直流開關(guān)，采用50mm2電纜與儲能蓄電池系統(tǒng)(202)連接。
專利摘要基于一體化集成設(shè)計的機房專用精密配電系統(tǒng)，包括電氣柜和電池柜，市電輸入的電纜與所述電氣柜連接，電氣柜與電池柜連接；電池柜通過電纜與IT設(shè)備機柜連接；電氣柜包括電氣柜柜體和電氣柜柜門；電氣柜柜門上設(shè)置電氣柜控制面板；電氣柜內(nèi)設(shè)置采用機架式安裝的主開關(guān)配電單元、不間斷電源裝置、旁路電源裝置、智能微型斷路器配電裝置、盲板、智能配電管理單元，這些裝置通過并聯(lián)母排連接；電池柜包括電池柜柜體和電池柜柜門；電池柜柜門上設(shè)置電池柜控制面板；電池柜內(nèi)設(shè)置采用并聯(lián)母排的儲能蓄電池系統(tǒng)。本實用新型機房可用面積的提升，系統(tǒng)電氣性能和運維方便性的提高，配電系統(tǒng)監(jiān)控功能的提升。
文檔編號H02J13/00GK201742146SQ20102021300
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者姚磊, 徐才進, 施偉, 李靖, 蔡煒東, 錢軼, 高遠 申請人:上海金曜電子工程有限公司