CN220254190U - Pdu电源控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PDU电源控制***，应用于电源控制领域，其中，该PDU电源控制***包括：N个电源插座模块，每个电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，电源插座模块内部包括电路板，N为大于等于1的整数；电路板包括：场效应管、采集模块，场效应管用于控制电源插座模块的负极的通断状态，采集模块用于采集电流信号，并将每路电源插座模块的电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片；处理芯片，与N个电源插座模块中各个电源插座模块连接，用于基于电流信号和电压信号模拟量输出每路电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。本实用新型解决了现有PDU设备无法实现对每个插座上连接的用电设备进行有效监测的技术问题。

Description

PDU电源控制***

技术领域

本实用新型涉及电源控制领域，具体而言，涉及一种PDU电源控制***。

背景技术

目前，新建及改建的数据中心都需要满足规定的电能利用效率(PUE)要求，满足规范中的三个能效等级指标要求，并对耗电量进行实时在线监测。为满足上述要求，需要采用高精度用电设备对数据中心的信息设备、冷却***、供配电***和其他辅助设施等进行实时的耗电量在线监测与分析输出，该高精度用电设备需要能够做到对数据中心的IDC机柜中的每一台设备进行针对性用电监测，并对单台设备进行远程开关控制，例如，远程关闭不需要使用的某台设备，远程开关控制可以有效减少能耗，达到电能利用率的要求，实现节能减排。

相关技术中，传统PDU的电源管理方式只能实现对所有机柜的总电压和总电流进行监测，不能做到对每个设备插座上的负载进行电流、电压、电量的监测，也不能对每一台设备进行远程开关控制；另外，传统PDU电源在向用户设备供电时，其不能根据故障情况对单台设备所在支路执行停止供电的操作，不能对其他无故障的设备进行分路保护，而需要将整个PDU电源停机，导致机柜中其他正常运行的主机都不能工作，扩大了故障的范围。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种PDU电源控制***，以至少解决现有PDU设备无法实现对每个插座上连接的用电设备进行有效监测的技术问题。

本实用新型实施例的一个方面，提供了一种PDU电源控制***，包括：N个电源插座模块，每个所述电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，所述电源插座模块内部包括电路板，N为大于等于1的整数；其中，所述电路板包括：场效应管、采集模块，其中，所述场效应管用于控制电源插座模块的负极的通断状态，所述采集模块用于采集电流信号，并将每路电源插座模块的所述电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片；所述处理芯片，与所述N个电源插座模块中各个电源插座模块连接，用于基于所述电流信号和所述电压信号模拟量输出每路所述电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。

可选地，所述电路板还包括：继电器，所述继电器的一端连接所述电源插座模块的正极，另一端与直流正极母排线连接，其中，所述场效应管在控制所述电源插座模块的负极的通断过程中，在接收到分闸指令的情况下，所述场效应管断开，在所述场效应管断开之后联动控制所述继电器断开。

可选地，所述电路板还包括：电感，所述电感的一端连接所述电源插座模块的负极，另一端连接所述场效应管，所述电感用于减缓短路电流的上升速率。

可选地，所述场效应管与所述采集模块设置在所述电源插座模块的负极，所述采集模块连接直流负极母排线，所述场效应管连接所述采集模块。

可选地，所述采集模块的类型为分流器或者霍尔传感器。

可选地，所述电源插座模块通过尾部的直连插头分别与直流正极母排线、直流负极母排线和直流地级母排线相连接，实现对所述电源插座模块的带电插拔和带电更换。

可选地，所述电源插座模块设置于***机箱外壳上。

可选地，所述***机箱外壳还包括：外接电源接口，连接机箱输入电源，为PDU电源控制***供电；显示屏，用于显示各项监控信息，所述监控信息至少包括以下之一：每个所述电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值，所有电源插座模块的总电流参数和总电量值，每个所述电源插座模块的内部温度值、各支路绝缘监测值、所述电源插座模块是否在位；显示屏操控按钮，与所述显示屏通过数据线连接，用于响应按压操作对所述显示屏进行操控；以太网接口，与外部监控设备相连接。

可选地，所述***机箱外壳还包括：防雷模块，通过尾部的直连插头与各直流母排线相连接，为所述各直流母排线以及各所述电源插座模块提供防雷保护，其中，所述各直流母排线至少包括：所述直流正极母排线、所述直流负极母排线，所述防雷模块的类型至少包括：直流防雷器。

可选地，还包括：通讯模块，与外部设备通过网口或无线路由设备进行通讯，并将各项监控信息传输至显示屏。

可选地，所述处理芯片还包括：第一接收模块，所述第一接收模块用于接收电流采样单元采集的实时支路电流数值；第一控制模块，与所述第一接收模块连接，所述第一控制模块用于在所述实时支路电流数值大于预设电流保护阈值的情况下，基于第一预设保护延时参数控制所述场效应管断开电路；或者，第二控制模块，与所述第一控制模块连接，所述第二控制模块用于比较所述实时支路电流数值与历史支路电流数值之间的电流变化率，在所述电流变化率大于预设短路保护电流变化阈值的情况下，确认所述电源插座模块所属的电路发生电流短路，控制所述场效应管断开电路。

可选地，所述处理芯片还包括：第二接收模块，用于接收电压采样单元采集的实时支路电压数值，在所述实时支路电压数值大于第一预设电压保护阈值或者低于第二预设电压保护阈值的情况下，基于第二预设保护延时参数控制所述场效应管断开电路，其中，所述第一预设电压保护阈值大于所述第二预设电压保护阈值。

可选地，所述PDU电源控制***还包括：测量模块，所述测量模块用于测量所述电源插座模块内部的正负直流母排线的对地绝缘电阻，得到所述电源插座模块所属支路的绝缘监测值；比对模块，所述比对模块用于将所述对地绝缘电阻与预设整定值比对，基于比对结果，确定正负直流母线是否存在接地故障。

在本申请中提供的PDU电源控制***，包括以下模块：N个电源插座模块，每个电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，电源插座模块内部包括电路板，N为大于等于1的整数；其中，电路板包括：场效应管、采集模块，其中，场效应管用于控制电源插座模块的负极的通断状态，采集模块用于采集电流信号，并将每路电源插座模块的电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片；处理芯片，与N个电源插座模块中各个电源插座模块连接，用于基于电流信号和电压信号模拟量输出每路电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。本申请在每个电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，通过智能插座中电路板上的采集模块采集正极和负极电流信号，并将电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片，通过处理芯片输出每路电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值，能够实现对每个插座上连接的用电设备的进行电压、电流、电量的检测的技术效果，达到对每个插座上连接的用电设备的有效监测的效果，进而解决了现有PDU设备无法实现对每个插座上连接的用电设备进行有效监测的技术问题。

附图说明

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

图1是本实用新型实施例提供的一种PDU电源控制***的示意图；

图2是根据本实用新型实施例提供的一种电源插座模块的内部电路图；

图3是根据本实用新型实施例提供的一种绝缘监测等效电路的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种PDU电源控制***的示意图，

附图标记：

电源插座模块101、处理芯片102、电路板103、指示灯104、显示屏105、通讯模块106、防雷模块107、绝缘监测模块108；

场效应管201、采集模块202、继电器203、电感204；

传感器301和负载302。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为使本领域技术人员理解本实用新型，下面对本实用新型各实施例中涉及的部分术语或名词作出解释：

PDU，power distribution unit，电源分配单元，常用作机柜用电源的分配插座。

MOSFET，一种场效应管，利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路的电流。

IGBT，绝缘栅双极型晶体管，可以控制电路的通断，通过加正向栅极电压实现电路导通，加反向门极电压实现关断。

本实用新型下述各实施例可以应用于电源控制领域中各类型设备的电源控制方面，相比于传统PDU电源设备在供电时的弊端，本实用新型可以实现对设备插座上的负载进行电流、电压、电量的监测，对每台设备进行远程开关控制，根据故障情况对单台设备所在支路执行停止供电的操作，对其他无故障的设备进行分路保护，提升了数据中心电源设备的整体工作性能。

下面结合各个实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

根据本实用新型实施例，提供了一种PDU电源控制***的实施例，需要说明的是，在附图示出的步骤可以在诸如一组输出机可执行指令的输出机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是本实用新型实施例提供的一种PDU电源控制***的示意图，如图1所示，该PDU电源控制***包括：N个电源插座模块101(如图1中通过101-1、101-2...101-N示意说明)、处理芯片102，其中，

N个电源插座模块101，每个电源插座模块101均连接有直流正极、负极和地线，电源插座模块内部包含电路板103(如图1中每个电源插座模块对应一个电路板，包括103-1、103-2...103-N示意说明)，N为大于等于1的整数，其中，电路板103至少包括场效应管以及采集模块，场效应管用于控制电源插座模块101的负极的通断状态，采集模块用于采集电流信号，并将每路电源插座模块101的电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片102。

需要说明的是，本实用新型实施例一中的场效应管的功能是控制所在支路的通断，可以为不同型号的场效应管，例如：MOSFET、JFET等，另外，可以控制电路通断的的元器件还有：低压断路器、继电器、IGBT、晶体管等，在本实用新型实施例一中，对元器件的选用类型不做限制。

可选地，采集模块的类型为分流器或者霍尔传感器，其中，分流器可以选用一般分流器或网络分流器。另外，采集模块的类型还可以为电流互感器。

通过采集模块(分流器或者霍尔传感器)采集电流信号，与电压信号模拟量通过A/D转换器上传至处理芯片，通过处理芯片可以输出每路电源插座模块的电压、电流和电量值，以及整个PDU设备总的电流值和电量值。

图2是根据本实用新型实施例提供的一种电源插座模块的内部电路图，如图2所示，电源插座模块101内部电路板103上集成的主要元器件包括：场效应管201(即图2中的MOSFET)、采集模块202(类型为分流器或者霍尔元件)、继电器203、电感204。这些元器件被连接在电源插座模块101的电极(如图2所示，包括插座正极、插座负极以及插座PE)与PDU电源设备的直流母排之间，起到控制电源通断和监测电源每路参数的作用。

如图2所示，插座负极与PDU负排之间连接的器件有：电感204、场效应管201(图2中通过MOSFET管示意)、采集模块202，其中，MOSFET201的作用是：接收分闸指令，控制负极的通断，并对位于正极的继电器发起联动请求，断开正极电路；电感204的作用是：在电流快速上升时，利用自身特性减缓直流电流上升速率，在电路断开之前保护电路上的设备；采集模块202的作用是：采集电流信号，并将电流信号与电压模拟量通过交直转换器上传至处理芯片102进行后续输出(该采集电流信号与上传的功能也可以由霍尔元件来实现)。

如图2所示，插座正极与PDU正排之间连接的器件有：继电器203，继电器的作用是：接收场效应管在电路故障时发起的联动请求，响应该请求断开正极电路。

如图2所示，插座PE与PDU地排之间直接连接。

处理芯片102，与N个电源插座模块中各个电源插座模块连接，用于基于电流信号和电压信号模拟量，输出每路电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。本实用新型实施例一需要说明的是，处理芯片102还可以：输出插座总电量、自定义一些电源保护功能(包括用户名称、额定电流、保护参数、保护延时参数、预设时间值等)。

可选地，每个电源插座模块101对应设置一个指示模块，指示模块用于指示电源插座模块的开关状态和告警信息，指示模块的类型包括：指示灯。

本实用新型实施例一中提供的电源插座模块101，其类型包括但不限于：智能插座、智能电源插座。

需要说明的是，上述的电源插座模块101的开关状态包括但不限于以下状态：1，热备用状态，指电源插座模块的开关在断开位置，相应保护投入运行，表明设备处于一键启动状态；2，冷备用状态，指电源插座模块的开关在断开位置，相应保护退出运行；3，检修状态，指电源插座模块的开关在断开位置，在有可能来电端挂好接地线，挂好安全标示牌；4，工作状态，指电源插座模块的开关在合入位置。

需要说明的是，在本实用新型实施例一中的告警信息包括但不限于：故障告警(例如，主输入电源故障、整流输入开关断开、电池低电压、电池放电、电源过载)、设备告警(例如，电源插座模块101过热)。

需要说明的是，指示模块的类型还可以包括：蜂鸣器。

当电源插座模块101所在的***连接的电源或者电气设备出现上述故障，指示模块将作出反应指示现场人员，例如，当指示模块为指示灯时，设置不同颜色的灯光或不同频率的闪烁灯光组合指示不同的故障，若某一电源插座模块故障，闪烁红灯。

可选地，电路板还包含：继电器203，继电器203的一端连接电源插座模块的正极(如图2中的插座正极)，另一端与直流正极母排线(如图2中示意的PDU正排)连接，其中，场效应管201在控制电源插座模块101的负极的通断过程中，在接收到分闸指令的情况下，场效应管201断开电路，在场效应管201断开电路之后联动控制继电器203断开。

在本实用新型实施例一中，场效应管201负责控制负极的通断，收到分闸指令时，场效应管201先断开，随后位于正极的继电器203收到联动断开。

需要说明的是，上述继电器203的类型包括但不限于：电磁继电器、电压继电器、压力继电器、热继电器、过电压继电器。

可选地，电路板还包括：电感204，电感204的一端连接电源插座模块的负极，另一端连接场效应管，电感204用于减缓短路电流的上升速率。

同时，需要说明的是，在本实用新型实施例一中提供的减缓电流上升速率的方法还有：使用感应变阻器增大电阻、使用电源监控器注入反向电流等。

可选地，场效应管201与采集模块202的设置位置在电源插座模块101的负极，采集模块202连接直流负极母排线，场效应管201连接采集模块。

可选地，电源插座模块101通过尾部的直连插头分别与直流正极母排线、直流负极母排线和直流地级母排线相连接，能够实现带电插拔和带电更换的功能。

在本实用新型实施例一中的电源插座模块通过尾部的快插头与PDU的直流正负母排及地排相连接，可以实现热插拔和带电更换。

可选地，本实用新型实施例一中的各个电源插座模块设置于***机箱外壳上。

可选地，***机箱外壳还包括：外接电源接口，连接机箱输入电源，为PDU电源控制***供电；显示屏，用于显示各项监控信息，监控信息至少包括以下之一：每个电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值，所有电源插座模块的总电流参数和总电量值，每个电源插座模块的内部温度值、各支路绝缘监测值、电源插座模块是否在位；显示屏操控按钮，与显示屏通过数据线连接，用于响应按压操作对显示屏进行操控；以太网接口，与外部监控设备相连接。

需要说明的是，上述的显示屏的类型可以为：LED显示器，除此之外，显示屏还可以为：液晶显示器、CRT显示器。

需要说明的是，监控信息还可以包括：漏电电流值、温度值、温度变化值、湿度值、湿度变化值、特殊气体浓度值、视频监控信息、门禁信息等。

可选地，***机箱外壳上布置的模块设备还可以包括：可带电插拔(即热插拔)的防雷模块，通过尾部的直连插头与各直流母排线相连接，为各直流母排线以及各电源插座模块提供防雷保护，其中，各直流母排线至少包括：直流正极母排线、直流负极母排线，防雷模块的类型至少包括：直流防雷器。

需要说明的是，本实用新型实施例一提供的防雷模块还可以使用下述产品替代：直流电源防雷器、电涌保护器、浪涌抑制器、AM40系列电源避雷器等。

可选地，本实用新型实施例一还包括：通讯模块，与外部设备通过网口或无线路由设备进行通讯，并将各项监控信息传输至显示屏。

可选地，处理芯片还包括：第一接收模块，第一接收模块用于接收电流采样单元采集的实时支路电流数值；第一控制模块，与第一接收模块连接，第一控制模块用于在实时支路电流数值大于预设电流保护阈值的情况下，基于第一预设保护延时参数控制场效应管断开电路；或者，第二控制模块，与第一控制模块连接，第二控制模块用于比较实时支路电流数值与历史支路电流数值之间的电流变化率，在电流变化率大于预设短路保护电流变化阈值的情况下，确认电源插座模块所属的电路发生电流短路，控制场效应管断开电路。

需要说明的是，在本实用新型实施例一中涉及的实时支路电流数值与历史支路电流数值之间的电流变化率的输出公式可以为：

需要说明的是，预设电流保护阈值、第一预设保护延时参数、预设短路保护电流变化阈值利用处理芯片的自定义功能预先设定。

可选地，处理芯片还包括：第二接收模块，用于接收电压采样单元采集的实时支路电压数值，在实时支路电压数值大于第一预设电压保护阈值或者低于第二预设电压保护阈值的情况下，基于第二预设保护延时参数控制场效应管断开电路，其中，第一预设电压保护阈值大于第二预设电压保护阈值。

可选地，处理芯片还用于：在控制场效应管断开电路之后，间隔指定时长后，重新进行电路合闸。即在本实用新型实施例一中的处理芯片具备自动重合闸功能，当发生过流、过压、欠压、短路等故障时，在设置的时长内或者间隔指定时长进行合闸尝试，避免瞬时故障导致用电设备失电。

需要说明的是，第一预设电压保护阈值、第二预设电压保护阈值、第二预设保护延时参数、间隔指定时长，可利用上述处理芯片的自定义功能预先设定。

综上，本实用新型实施例一提供的处理芯片，其能够实现功能包括：

1，控制通讯模块，将采集到的相关信息上传至用户端；

2，电量计量功能，通过处理芯片内部的积分器对电源插座模块的每一路支路电量及干路总电量进行输出，并通过通讯模块将输出结果上传至用户端；

3，过流保护功能，通过电流采样模块实时监测某支路的电流数值，与预设过流保护值进行比较，当实时支路电流大于预设过流保护值时，按照预设保护延时控制采集模块断开电路；

4，过压、欠压保护功能，通过电压采样模块实时监测某支路的电压数值，与预设过压、欠压保护值进行比较，当出现过压、欠压情况时，按照预设保护延时，控制采集模块断开电路；

5，短路保护功能，通过电流采样模块实时监测某支路的电流变化，当电流变化率大于预设短路保护值时，控制采集模块断开电路；

6，自动重合闸功能，当发生上述过流、欠压、过压、短路等故障断开电路之后，在预设时间内进行自动重合闸尝试，避免瞬时故障导致设备失电；

7，自定义功能，用户可以通过处理芯片对某台设备/某条支路的用户名称、额定电流、保护参数、保护延时参数、预设时间值等进行自定义，并且，处理芯片还可以对设置为相同用户名称的用电支路/用电设备自动进行电量合并统计。

可选地，PDU电源控制***还包括：测量模块，用于测量电源插座模块内部的正负直流母排线的对地绝缘电阻，得到电源插座模块所属支路的绝缘监测值；比对模块，用于将对地绝缘电阻与预设整定值比对，基于比对结果，确定正负直流母线是否存在接地故障。

在本实用新型实施例一中的PDU电源控制***具备绝缘监测功能，可以通过两次投入平衡电阻来测量正负母排线对地绝缘电阻以及支路绝缘电阻，当出现正负母排线对地同时等值绝缘下降时，正负母排线对地投入非等值电阻进行检测。

在得到对地绝缘电阻的绝缘监测值后，将对地绝缘电阻监测值与预设整定值进行对比，可以判断PDU的直流母线及各负载支路是否存在接地故障。

图3是根据本实用新型实施例提供的一种绝缘监测等效电路的示意图，如图3所示，对于传感器301和负载302来说，U+、U-分别为直流正负母线对地电压，Rx+、Rx-为支路上的正负对地绝缘电阻(x为所在支路序号)，R+、R-为正负母线对地绝缘电阻，R为平衡电阻，K1、K2、K3、K4为控制平衡电桥投入的继电器，I为直流漏电流的传感器测量值，其中，R+、R-为各支路对地绝缘电阻的并联值，输出公式为：R+＝R1+//R2+//R3+//……//Rx+，R-＝R1-//R2-//R3-//……//Rx-。具体的绝缘监测步骤如下：

1，将K1、K2、K3、K4全部闭合，此时正负母线分别对地投入平衡电阻值为R，测量正负母线对地电压，并分别记为U1+、U1-，传感器301测得漏电流记为I1，由此可列出如下公式(1)和公式(2)示意的方程组：

2，保持K1、K2闭合，K3、K4断开，此时正负母线对地分别投入平衡电阻2R，测量正负母线对地电压，并分别记为U2+、U2-，传感器301测得漏电流记为I2，由此可列出如下公式(3)和公式(4)示意的方程组：

联立(1)(3)两式，可以算出正负母线对地绝缘电阻R+、R-；

联立(2)(4)两式，可以算出正负支路对地绝缘电阻Rx+、Rx-；

3，当U1+和U1-等值时，将K1、K2、K4闭合，K3断开，此时正母线对地投入电阻2R，负母线对地投入电阻1R，测得正负母线对地电压分别记为U3+、U3-，传感器301测得漏电流记为I3，由此可列出如下公式(5)和公式(6)示意的方程：

联立(3)(5)两式，可以算出正负母线对地绝缘电阻R+、R-；

联立(4)(6)两式，可以算出正负支路对地绝缘电阻Rx+、Rx-；

4，将对地绝缘电阻与整定值进行对比，可以判断PDU的直流母线及各负载支路是否存在接地故障。

另外，在本实用新型实施例一中的预设整定值可利用处理芯片的自定义功能预先设定。

上述实施例一，提供了一种PDU电源控制***，电源控制***的机箱外壳上装设有N个电源插座模块101，每个电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，电源插座模块101内部包括电路板103，其中，电路板103包括：场效应管、采集模块，场效应管用于控制电源插座模块的负极的通断状态，采集模块用于采集电流信号，并将电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片102，处理芯片102基于电流信号和电压信号模拟量，输出每路电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。在本实用新型实施例一中，每个电源插座模块101均连接有直流正极、负极和地线，通过智能插座中电路板上的采集模块采集正极和负极电流信号，并将电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片，通过处理芯片102能够实现对每个电源插座模块上的负载进行电压、电流、电量的检测的技术效果，实现对每个插座上连接的用电设备的有效监测的效果，进而解决了现有PDU设备无法实现对每个插座上连接的用电设备进行有效监测的技术问题。

通过上述实施例一，可以达到如下技术效果：

1.在本实用新型实施例一中，电源插座模块101中的集成电路板103可以实现对每一路插座连接的用电设备进行监测、计量、控制和保护，能够做到对某几台用电设备停机处理的同时，不影响其他设备的正常工作，实现了对用电设备的精细化管理，节省电能。

2.在本实用新型实施例一中，处理芯片102与通讯模块的配合可以实现远程平台、手机APP等对用电设备的远端监控和控制，实现了无人值守。

3.本实用新型实施例一中还采用了直流插头插头(也可定义为快插头)实现热插拔，实现了不断电维护和更换设备。

下面结合另一种可选的具体实施例进行详细说明。

实施例二

图4是本实用新型实施例提供的另一种PDU电源控制***的示意图，如图4所示，该设备主要包括的组件为：N个电源插座模块101(或者可表述为智能插座，如图4所示，如图4中通过101-1、101-2...101-N示意说明电源控制***能够对接多个电源插座模块)、指示灯104(对应于上述实施例一的指示模块，如图4所示，每个电源插座模块101对应一个指示灯104，通过104-1、104-2...104-N示意)、处理芯片102、显示屏105、通讯模块106、防雷模块107(对应于实施例一的直流防雷器)、绝缘监测模块108。

下面结合上述组件对本实用新型提供的实施例二的功能实现做详细说明。

本实用新型实施例二中的PDU设备，其内部组件包括：处理芯片102；其外部组件包括：电源插座模块101、指示灯104(如图4所示，与电源插座模块101一一对应)、通讯模块106、显示屏105、防雷模块107、绝缘监测模块108，这些外部组件均装设于该设备的机箱外壳上。

其中，每个电源插座模块101均连接有直流正极排线(如图4中通过“正极排”示意)、负极排线(如图4中通过“负极排”示意)和地线排线(如图4中通过“PE排”示意)。

在图2中示意提供一种电源插座模块101的内部电路图，如图2所示，电源插座模块101内部电路板103上集成的主要器件包括：场效应管201(MOSFET)、采集模块202(类型为分流器或者霍尔元件)、继电器203、电感204。这些元器件被连接在插座的电极与PDU电源设备的直流母排之间，起到控制电源通断和监测电源每路参数的作用。

如图2所示，插座负极与PDU负排之间连接的器件有：电感204、场效应管201、采集模块202，其中，场效应管201的作用是：接收分闸指令，控制负极的通断，并对位于正极的继电器203发起联动请求，断开正极电路；电感204的作用是：在电流快速上升时，利用自身特性减缓直流电流上升速率，在电路断开之前保护电路上的设备；采集模块202的作用是：采集电流信号，并将电流信号与电压模拟量通过交直转换器上传至处理芯片102进行后续输出(该采集电流信号与上传的功能也可以由霍尔元件来实现)。

如图2所示，插座正极与PDU正排之间连接的器件有：继电器203，继电器的作用是：接收场效应管在电路故障时发起的联动请求，响应该请求断开正极电路。

本实用新型实施例二提供的电源插座模块101尾部设有快插头，该快插头支持热插拔和带电更换，上述的N个电源插座模块101设于***机箱外壳上，通过快插头与母排相连，为智能电源供电。机壳上的电源插座模块101的数量根据现场实际情况装设，至少为一个，不设上限。

需要说明的是，每安装一个电源插座模块101可对应安装一个指示灯，该指示灯的作用是：指示电源插座模块101的开关状态和告警信息。

设备机箱外壳上还设有显示屏105，显示屏105用于显示各项监控信息，各项监控信息至少包括以下之一：各个插座的电压值、电流值、电量值，以及所有设备的总电流、总电量等，同时，显示屏105还能显示各个插座内部温度、插座是否在位、各个支路绝缘监测等现场情况。另外，机箱外壳上还设有显示屏操作按钮，通过数据线与显示屏相连接，用于对显示屏进行现场操作。

除了使用上述指示灯104和显示屏105在现场进行指示告警和控制外，本实用新型实施例二还可以通过处理芯片102与通讯模块106实现远端监测与控制。

对于图4中的通讯模块106，其功能包括：与外部设备通过网口或无线路由设备进行通讯，对外部上传相关信息量，接收外部的控制信号。通讯模块对外部设备上传的信息主要包括：每一支路上的电压值、电流值、电量值，所有支路的总电量值等。

需要说明的是，本实用新型实施例二的通讯模块106的功能可以让用户在远端接收到当前每一路插座监测到的电压、电流、电量信息，并根据相关信息判断电路状态(例如，空闲状态或者故障状态)，通过远程控制平台下发指令，控制设备的通断，例如，某设备的电流电压信息显示其当前处于空闲状态(或者故障状态)，则在远程控制平台对该设备下发停机指令，通讯模块106接收到该指令转发到智能电源插座上的MOSFET，断开电路，可以节省该电路上的设备的待机电耗。

需要说明的是，通讯模块106与远端设备之间的通信依靠以太网实现，以太网接口也装设于机箱外壳上。

机箱外壳上还设有外接电源接口，用来连接机箱的外部输入电源，为PDU设备供电。

本实用新型实施例二提供的直流智能PDU设备的内部组件包括：处理芯片，其主要功能包括：

1，控制通讯模块，将采集到的相关信息上传至用户端；

2，电量计量功能，通过芯片内部的积分器对每一路插座的支路电量及干路总电量进行输出，并通过通讯模块将输出结果上传至用户端；

3，过流保护功能，通过电流采样模块实时监测某支路的电流数值，与预设过流保护值进行比较，当实时支路电流大于预设过流保护值时，按照预设保护延时控制MOSFET断开电路；

4，过压、欠压保护功能，通过电压采样模块实时监测某支路的电压数值，与预设过压、欠压保护值进行比较，当出现过压、欠压情况时，按照预设保护延时，控制MOSFET断开电路；

5，短路保护功能，通过电流采样模块实时监测某支路的电流变化，当电流变化率大于预设短路保护值时，控制MOSFET断开电路；

6，自动重合闸功能，当发生上述过流、欠压、过压、短路等故障断开电路之后，在预设时间内进行自动重合闸尝试，避免瞬时故障导致设备失电；

7，自定义功能，用户可以通过处理芯片对某台设备/某条支路的用户名称、额定电流、保护参数、保护延时参数、预设时间值等进行自定义，并且，处理芯片还可以对设置为相同用户名称的用电支路/用电设备自动进行电量合并统计。

如图4所示，本实用新型实施例二提供的直流智能PDU设备在机箱外壳上还设有绝缘监测模块108，提供绝缘监测功能，在进行绝缘监测时，本实用新型实施例二通过改变每次投入的平衡电阻值来测量正负母线对地绝缘电阻，以及支路绝缘电阻。

在图3中示意提供了一种绝缘监测等效电路，如图3所示，U+、U-分别为直流正负母线对地电压，Rx+、Rx-为支路上的正负对地绝缘电阻(x为所在支路序号)，R+、R-为正负母线对地绝缘电阻，R为平衡电阻，K1、K2、K3、K4为控制平衡电桥投入的继电器，I为直流漏电流传感器测量值，其中，R+、R-为各支路对地绝缘电阻的并联值，输出公式为：R+＝R1+//R2+//R3+//……//Rx+，R-＝R1-//R2-//R3-//……//Rx-。具体的绝缘监测步骤如下：

1，将K1、K2、K3、K4全部闭合，此时正负母线分别对地投入平衡电阻值为R，测量正负母线对地电压，并分别记为U1+、U1-，传感器测得漏电流记为I1，由此可列出如下公式(1)和公式(2)示意的方程组：

2，保持K1、K2闭合，K3、K4断开，此时正负母线对地分别投入平衡电阻2R，测量正负母线对地电压，并分别记为U2+、U2-，传感器测得漏电流记为I2，由此可列出如下公式(3)和公式(4)示意的方程组：

联立(1)(3)两式，可以算出正负母线对地绝缘电阻R+、R-；

联立(2)(4)两式，可以算出正负支路对地绝缘电阻Rx+、Rx-；

3，当U1+和U1-等值时，将K1、K2、K4闭合，K3断开，此时正母线对地投入电阻2R，负母线对地投入电阻1R，测得正负母线对地电压分别记为U3+、U3-，传感器测得漏电流记为I3，由此可列出如下公式(5)和公式(6)示意的方程：

联立(3)(5)两式，可以算出正负母线对地绝缘电阻R+、R-；

联立(4)(6)两式，可以算出正负支路对地绝缘电阻Rx+、Rx-；

4，将对地绝缘电阻与整定值进行对比，可以判断PDU的直流母线及各负载支路是否存在接地故障。

如图4所示，为避免雷击，机箱外壳上还设有防雷模块107。本实用新型实施例二选用可以热插拔的直流防雷器，通过尾部的快插头与PDU的直流正负母排及地排相连接，为直流母线及插座提供防雷保护。

需要说明的是，本实用新型实施例二中提供的直流智能PDU设备可以根据用户的使用要求，将正极与负极的电路互换，不影响PDU设备的功能。

通过上述实施例，可以达到如下效果：

1，电源插座模块101中的集成电路板(每个电源插座模块101对应设置一个电路板103)可以实现对每一路插座连接的用电设备进行监测、计量、控制和保护，能够做到对某几台设备停机处理的同时，不影响其他设备的正常工作，实现了对用电设备的精细化管理，节省电能。

2，处理芯片与通讯模块的配合可以实现远程平台、手机APP等对用电设备的远端监控和控制，实现了无人值守。

3，采用了快插头实现热插拔，实现了不断电维护和更换设备。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个输出机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该输出机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台输出机设备(可为个人输出机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种PDU电源控制***，其特征在于，包括：

N个电源插座模块，每个所述电源插座模块均连接有直流正极、负极和地线，所述电源插座模块内部包括电路板，N为大于等于1的整数；其中，

所述电路板包括：场效应管、采集模块，其中，所述场效应管用于控制电源插座模块的负极的通断状态，所述采集模块用于采集电流信号，并将每路电源插座模块的所述电流信号以及电压信号模拟量上传至处理芯片；

所述处理芯片，与所述N个电源插座模块中各个电源插座模块连接，用于基于所述电流信号和所述电压信号模拟量输出每路所述电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值。

2.根据权利要求1所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述电路板中还包括：继电器，所述继电器的一端连接所述电源插座模块的正极，另一端与直流正极母排线连接，其中，所述场效应管在控制所述电源插座模块的负极的通断过程中，在收到分闸指令的情况下，所述场效应管断开电路，在所述场效应管断开电路之后联动控制所述继电器断开。

3.根据权利要求2所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述电路板还包含：电感，所述电感的一端连接所述电源插座模块的负极，另一端连接所述场效应管，所述电感用于减缓短路电流的上升速率。

4.根据权利要求2所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述场效应管与所述采集模块设置在所述电源插座模块的负极，所述采集模块连接直流负极母排线，所述场效应管连接所述采集模块。

5.根据权利要求4所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述采集模块的类型为分流器或者霍尔传感器。

6.根据权利要求4所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述电源插座模块通过尾部的直连插头分别与直流正极母排线、直流负极母排线和直流地级母排线相连接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述电源插座模块设置于***机箱外壳上。

8.根据权利要求7所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述***机箱外壳还包括：

外接电源接口，连接机箱输入电源，为PDU电源控制***供电；

显示屏，用于显示各项监控信息，所述监控信息至少包括以下之一：每个所述电源插座模块的电压参数、电流参数和电量值，所有电源插座模块的总电流参数和总电量值，每个所述电源插座模块的内部温度值、各支路绝缘监测值、所述电源插座模块是否在位；

显示屏操控按钮，与所述显示屏通过数据线连接，用于响应按压操作对所述显示屏进行操控；

以太网接口，与外部监控设备相连接。

9.根据权利要求7所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述***机箱外壳还包括：

防雷模块，通过尾部的直连插头与各直流母排线相连接，为所述各直流母排线以及各所述电源插座模块提供防雷保护，其中，所述各直流母排线至少包括：所述直流正极母排线、所述直流负极母排线，所述防雷模块的类型至少包括：直流防雷器。

10.根据权利要求8所述的PDU电源控制***，其特征在于，还包括：

通讯模块，与外部设备通过网口或无线路由设备进行通讯，并将各项所述监控信息传输至显示屏。

11.根据权利要求10所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述处理芯片包括：

第一接收模块，所述第一接收模块用于接收电流采样单元采集的实时支路电流数值；

第一控制模块，与所述第一接收模块连接，所述第一控制模块用于在所述实时支路电流数值大于预设电流保护阈值的情况下，基于第一预设保护延时参数控制所述场效应管断开电路；或者，

第二控制模块，与所述第一控制模块连接，所述第二控制模块用于比较所述实时支路电流数值与历史支路电流数值之间的电流变化率，在所述电流变化率大于预设短路保护电流变化阈值的情况下，确认所述电源插座模块所属的电路发生电流短路，控制所述场效应管断开电路。

12.根据权利要求10所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述处理芯片还包括：

第二接收模块，用于接收电压采样单元采集的实时支路电压数值，在所述实时支路电压数值大于第一预设电压保护阈值或者低于第二预设电压保护阈值的情况下，基于第二预设保护延时参数控制所述场效应管断开电路，其中，所述第一预设电压保护阈值大于所述第二预设电压保护阈值。

13.根据权利要求1所述的PDU电源控制***，其特征在于，所述PDU电源控制***还包括：

测量模块，所述测量模块用于测量所述电源插座模块内部的正负直流母排线的对地绝缘电阻，得到所述电源插座模块所属支路的绝缘监测值；

比对模块，所述比对模块用于将所述对地绝缘电阻与预设整定值比对，基于比对结果，确定正负直流母线是否存在接地故障。