专利名称：基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，本实用新型 包含有不间断电源、智能监控等单元装置。本实用新型涉及不间断电源的装置化设计方法、 电压/电流/功率的数字计算方法、微型断路器的热插拔技术、各单元装置的装置化设计等 方法，属于一体化配电装置的技术领域。
背景技术：
在现有的电子信息系统的机房内，机房内的不间断电源配电系统一般包含有如下 的组成部分市电配电箱、不间断电源、不间断电源配套储能蓄电池系统、不间断电源输出 配电柜、配电系统监控单元、防浪涌防雷装置等。各组成单元分别安装于机房各处，如
图1 所示。在现有的电子信息系统的机房内，机房内的不间断电源配电系统一般包含有如下的 组成部分市电配电箱、不间断电源102、不间断电源配套的储能蓄电池系统202、不间断电 源输出配电柜107、配电系统监控单元、防浪涌防雷装置等，房间内摆放IT设备机柜300和 精密空调400。这种传统的机房内不间断电源供配电系统存在着如下的缺点1、各组成部分之间电气连接复杂，存在着单点故障，降低系统的安全可靠性。2、各组成部分分散安装，散布于机房各处，会占用过多的机房空间，而且连接电缆 的用量过大造成了成本的增加。尤其是功率较大的不间断电源系统使用的供配电电缆的线 径很粗，在当前金属制品价格高企的时候，机房建设的成本会增加很多。3、UPS不间断电源多为独立式、输出功率为固定值的设备。如果用户在机房使用 一段时间后需要添加IT设备，则需要再另行购置一台UPS不间断电源设备，造成运营成本 大幅度增加。4、各组成部分的造型不一，设备的宽度、深度、高度等指标各异。与机房内的大多 数IT设备机柜放置在一起不够协调、美观。甚至在极端情况下有可能对机房空气调节系统 的气流组织造成一定的阻碍和影响。5、系统的可监控参数较少，无法为运维管理人员提供详细的运营资讯。
实用新型内容本实用新型的目的是解决当前电子信息系统机房内的UPS不间断电源供配电系 统的电气连接易发故障点多、设备分散性、UPS设备扩容难度大、物理尺寸不规范性、监控参 数少的不足之处，在解决以上问题的同时提供一体化设计、高集成度和智能供配电管理功 能的外观为IT机柜风格式的“机房一体化精密配电系统”。本实用新型的主旨是一体化、集 成化、模块化。本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，包括电气柜100和电池柜200，其 特征在于，市电输入的电缆与所述电气柜连接，电气柜100与电池柜连接；电池柜通过电缆
3与IT设备机柜300连接；所述电气柜100包括电气柜柜体110和电气柜柜门120 ；所述电气柜柜门120上设置电气柜控制面板130 ；所述电气柜内设置采用机架式安装的装置，包括以下一控制UPS不间断电源装置输入开关、输出主开关和维修旁路开关的主开关配电 单元101 ；一不间断电源装置102;一可插拔旁路装置的旁路电源装置103 ；一不间断电源输出配电单元(至负载)的智能微型断路器配电装置104 ；一用于实现智能负载配电监控的单元的智能配电管理单元106 ；主开关配电单元101、不间断电源装置102、旁路电源装置103、智能微型断路器配 电装置104、盲板105、智能配电管理单元106通过并联母排连接；所述电池柜200包括电池柜柜体210和电池柜柜门220 ；所述电池柜柜门220上设置电池柜控制面板230 ；所述电池柜内设置采用机架式安装的装置，包括以下一储能蓄电池系统202;一用于电池柜或储能蓄电池系统并联的并联母排。所述电气柜内设置一用于遮挡住未安装装置的空出部位的盲板105。所述不间断电源装置102为UPS不间断电源装置，单体30KVA，数量为1_5个。所述电池柜内设置3极400A直流空开，采用90mm2电缆与储能蓄电池系统202连接。所述电池柜内设置3极250A直流开关，采用50mm2电缆与储能蓄电池系统202连接。对现有技术缺点的解决说明(1)电气柜100和电池柜200设计为标准的19英寸机架、42U高的IT机柜式风格， 可与机房内的IT设备机柜300并列排放，整个机房内设备布置整齐美观。(2)本实用新型除市电输入的电缆和输出至各个IT设备机柜的配电电缆外，本实 用新型内部用合理设计的铜排(即，采用并联母排的方式)取代了以往分散的各部分之间 的连接电缆，一方面减少了电缆的用量，另一方面极大地提高了电气的安全可靠性。(3)UPS不间断电源装置为模块式设计，单个模块输出功率30KVA，用户可以根据 机房的扩容需求随时加装电源装置为无需另外购置单独的UPS不间断电源设备。此装置最 多可安装5个，最高输出功率为150KVA。(4)电气柜100中包含有专门开发的智能电源监控管理装置，如智能微型断路器 配电装置104 ；以及用于实现智能负载配电监控的单元的智能配电管理单元106 ；其可监控 的参数远远多于正常的机房监控系统。本实用新型的有益效果1、机房可用面积的提升在现有的电子信息系统的机房内，机房内的不间断电源配电系统一般包含有如下 的组成部分市电配电箱、不间断电源102、不间断电源配套的储能蓄电池系统202、不间断
4电源输出配电柜107、配电系统监控单元、防浪涌防雷装置等，该区块约占地3. 68m2。房间 内摆放IT设备机柜300和精密空调400。而使用本实用新型产品后，本产品占地面积为0.96m2，但却为机房节约了 3. 68-0. 96 = 2. 72m2的可用空间，可以多再放置4_8个IT设备机柜。2、系统电气性能和运维方便性的提高。本实用新型产品将系统的各组成部分由电缆连接更改为大部分由铜排(S卩，并联 母排)连接，极大地增加了电气可靠性和安全性；本实用新型产品使用的装置，如主开关配电单元101、不间断电源装置102、旁路 电源装置103、智能微型断路器配电装置104、微断输出装置及所有的空气开关和微型断路 器都是插拔或热插拔式设计，可以在线便捷地更换，大大提高了运维的便捷性，缩短了更换 组件或故障的处理时间。3、配电系统监控功能的提升。本实用新型产品内含有专门开发的智能配电管理单元106，比传统的机房监控系 统的监控参数显著增多，并且具备安全管理和运营成本管理功能。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。图1为现有技术的使用分布示意图。图2为本实用新型的结构示意图。图3为本实用新型的局部结构示意图。图4为本实用新型的使用分布示意图。图中标号电气柜100，电气柜柜体110，电气柜柜门120，电气柜控制面板130，主开关配电单 元101、不间断电源装置102、旁路电源装置103、智能微型断路器配电装置104、盲板105、智 能配电管理单元106、配电柜107、电池柜200，电池柜柜体210，电池柜柜门220，电池柜控制 面板230，储能蓄电池系统202，IT设备机柜300、空调400。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术手段、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。实施例基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，如图2所示，包括电气柜100和电 池柜200，市电输入的电缆与电气柜100连接，电气柜100与电池柜200连接；电池柜200通 过电缆与IT设备机柜300连接；电气柜100和电池柜200设计为19英寸、42U高的IT机 柜式风格，标准配置为2个机柜，即1个电气柜100和1个电池柜200，电气柜100和电池柜 200内部装置为机架式安装，并可热插拔、在线更换。如图2和图3所示，所述电气柜100包括电气柜柜体110和电气柜柜门120 ；所述电气柜柜门120上设置电气柜控制面板130 ；所述电气柜内设置采用机架式安装的装置，包括主开关配电单元101、不间断电源装置102、旁路电源装置103、智能微型断路器配电装置104、盲板105、智能配电管理单元 106，上述部件通过并联母排连接。主开关配电单元101控制UPS不间断电源装置输入开关、输出主开关和维修旁路 开关。不间断电源装置102为UPS不间断电源装置，单体30KVA，数量为1_5个。UPS不 间断电源为装置19英寸机架式设计，可串联叠加输出功率。如果用户对UPS不间断电源的 后备储能时间有长时间的要求，则可适当地增加电池柜的数量，但总量不建议超过3个。旁路电源装置103可插拔旁路装置的。智能微型断路器配电装置104控制不间断电源输出配电单元(至负载)。智能配电管理单元106用于实现智能负载配电监控的单元的。电气柜100内还设置遮挡住未安装装置的空出部位的盲板105和防浪涌防雷装置。如图2所示，电池柜200包括电池柜柜体210和电池柜柜门220。所述电池柜柜门220上设置电池柜控制面板230。所述电池柜内设置采用机架式安装的装置，包括以下储能蓄电池系统202 ；和用 于电池柜或储能蓄电池系统并联的并联母排。电池柜200内设置3极400A直流空开，采用90mm2电缆与储能蓄电池系统202连接。或者电池柜200内设置3极250A直流开关，采用50mm2电缆与储能蓄电池系统202连接。本实用新型详细技术参数见表1。表1、详细技术参数
6[0070]
功率30、 60、 90、 120、 150KVA物理参数宽深高(ran)600*1100*20000重量450KG输入特性额定输入电压380V/400V/415Vac,三相四线制额定工作频率50/60Hz输入电压范围±20%输入频率范围40-70Hz输入功率因数满载>0.99，半载彡0.96输入电流谐波(THD)<3%输入功率启动功能5-30秒可设置直流特性充电器输出稳压精度1%直流纹波电压^1%
7[0071]
输出特性输出电压380V/400V/415Vac，三相四线制输出功率因数0.98电压稳 定性稳态典型值<±1%瞬态典型值<±5%稳态响应时间<20ms系统过载能力110%_1 小时;150%—1 分钟； >150%-200ms相移 特性100%均衡负载<1°100%不均衡负载<1°THDv100%线性负载1%100%非线性负载3%旁路旁路输入电压380V/400V/415Vac,三相四线制旁路电压范围±30%旁路过载能力135% -长期；170% 一 1 小时； 1000%-IOOms系统频率50Hz/60Hz,用户可自行设置市电同步跟踪范围土 2Hz，士 0. 5Hz 土 3Hz 每 0. 5Hz 可调系统频率精度±0. 02Hz系统效率50%以上负载时>96%; 25%以上负载时>95%输出配电装置分路开关数量20 路*3分路开关容量标配25A，可选装16—63A监测功能主路分路开关状态、电压、电流、功 率因数、谐波、用电量、2级电流预警[0072]
工作环境运行温度范围0-40 "C存储温度-25 70°C (不含电池)相对湿度0-95%无凝露最大运行高度<海拔1000米噪音(设备前1米处)50—60dB，随负载率调整保护等级IP20,建议内置防尘滤网符合标准安规IEC60950-1/IEC62040-1 电磁兼容IEC62040-2/EN50091-2CA 设计与测试IEC62040-3/AS62040-3与现有技术相比，本实用新型的改进1、机房可用面积的提升在现有的电子信息系统的机房内，机房内的不间断电源配电系统一般包含有如下 的组成部分市电配电箱、不间断电源102、不间断电源配套的储能蓄电池系统202、不间断 电源输出配电柜107、配电系统监控单元、防浪涌防雷装置等，该区块约占地3. 68m2。房间 内摆放IT设备机柜300和空调400。如图1所示。如，图4所示，使用本实用新型产品后，本产品占地面积为0.96m2，但却为机房节约 了 3. 68-0. 96 = 2. 72m2的可用空间，可以多再放置4_8个IT设备机柜。2、系统电气性能和运维方便性的提高本实用新型产品将系统的各组成部分由电缆连接更改为大部分由铜排(S卩，并联 母排)连接，极大地增加了电气可靠性和安全性；本实用新型产品使用的装置，如主开关配电单元101、不间断电源装置102、旁路 电源装置103、智能微型断路器配电装置104、微断输出装置及所有的空气开关和微型断路 器都是插拔或热插拔式设计，可以在线便捷地更换，大大提高了运维的便捷性，缩短了更换 组件或故障的处理时间。3、配电系统监控功能的提升。本实用新型产品内含有专门开发的智能配电管理单元106，比传统的机房监控系 统的监控参数显著增多，并且具备安全管理和运营成本管理功能，详细如下(1)特点监控、安全管理全面的电源管理功能，将配电系统完全纳入监控监测内容丰富，监控所有回路 (包括每一个输出支路)断路器电流、开关状态、运行负载率等，使用户对机房配电系统运 行状况一目了然，同时也便于用户及早的发现存在的安全隐患，以便有效规避风险。运营成本管理IT经理们越来越关注数据中心运行成本，本产品中的智能负载配电监控单元可以
9实时侦测每一服务器机架的运营成本，精确计算及测量每一服务器机柜、每一路开关的用 电功率和用电量。(2)监控的参数母线监测参数 三相输入电压、电流、频率， 总功、有功功率、功率因数， ·谐波百分比、负载百分比，·电量(可根据客户需要按月计量等)。支路监测参数 支路额定电流、实际电流， 支路负载百分比， 支路开关状态，眷支路电量(月度电量)。报警信号 主路欠压、过压报警， 支路开关状态变化过载， 支路负载两段阈值报警， 变压器过热报警等。轻松纳入机房监控系统 提供RS232/485或SNMP多种智能接口通讯方式， 所有信息通过一个接口上传，系统更加可靠，节省监控投资， 面板保存1000条报警信息，便于故障分析。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。本实用新型要 求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，包括电气柜(100)和电池柜(200)，其特征在于，市电输入的电缆与所述电气柜连接，电气柜(100)与电池柜连接；电池柜通过电缆与IT设备机柜(300)连接；所述电气柜(100)包括电气柜柜体(110)和电气柜柜门(120)；所述电气柜柜门(120)上设置电气柜控制面板(130)；所述电气柜内设置采用机架式安装的装置，包括以下一控制UPS不间断电源装置输入开关、输出主开关和维修旁路开关的主开关配电单元(101)；一不间断电源装置(102)；一可插拔旁路装置的旁路电源装置(103)；一不间断电源输出配电单元的智能微型断路器配电装置(104)；一用于实现智能负载配电监控的单元的智能配电管理单元(106)；主开关配电单元101、不间断电源装置102、旁路电源装置103、智能微型断路器配电装置104、盲板105、智能配电管理单元106通过并联母排连接；所述电池柜(200)包括电池柜柜体(210)和电池柜柜门(220)；所述电池柜柜门(220)上设置电池柜控制面板(230)；所述电池柜内设置采用机架式安装的装置，包括以下一储能蓄电池系统(202)；一用于电池柜或储能蓄电池系统并联的并联母排。
2.根据权利要求1所述的基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，其特征在 于，所述电气柜内设置一用于遮挡住未安装装置的空出部位的盲板(105)。
3.根据权利要求1所述的基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，其特征在 于，所述不间断电源装置(102)为UPS不间断电源装置，单体30KVA，数量为1_5个。
4.根据权利要求1所述的基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，其特征在 于，所述电池柜内设置3极400A直流空开，采用90mm2电缆与储能蓄电池系统(202)连接。
5.根据权利要求1所述的基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，其特征在 于，所述电池柜内设置3极250A直流开关，采用50mm2电缆与储能蓄电池系统(202)连接。
专利摘要基于一体化集成设计的机房专用精密配电系统，包括电气柜和电池柜，市电输入的电缆与所述电气柜连接，电气柜与电池柜连接；电池柜通过电缆与IT设备机柜连接；电气柜包括电气柜柜体和电气柜柜门；电气柜柜门上设置电气柜控制面板；电气柜内设置采用机架式安装的主开关配电单元、不间断电源装置、旁路电源装置、智能微型断路器配电装置、盲板、智能配电管理单元，这些装置通过并联母排连接；电池柜包括电池柜柜体和电池柜柜门；电池柜柜门上设置电池柜控制面板；电池柜内设置采用并联母排的储能蓄电池系统。本实用新型机房可用面积的提升，系统电气性能和运维方便性的提高，配电系统监控功能的提升。
文档编号H02J13/00GK201742146SQ20102021300
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者姚磊, 徐才进, 施伟, 李靖, 蔡炜东, 钱轶, 高远 申请人:上海金曜电子工程有限公司