专利名称：优化配电单元中电力负载的系统与方法
优化配电单元中电力负载的系统与方法公开的背景I.公开领域本公开通常涉及对配电系统与方法的改进，尤其涉及用于提高配电系统的稳定性和能源效率的先进电力计算和用户接口，比如智能电源板，以及用户或操作者与该系统的 交互。2.相关技术讨论安装在机架上的智能配电单元(PDU)，有时叫做“架式PDU”，可包括单相或三相的至少一支电力供给，且具有用于给附接的设备供电的插座。架式PDU通常包括用于测量和计算电压、电流、功率和环境数据的计量功能，以及用于远程通讯和管理的处理器、存储器和网络管理设备。以往，架式PDU根据相和/或者断路器组测量总的负载数据，通常供给多个插座的输出。新一代的架式rou目前可包括计量在每一个单独的插座输出处的负载。美国专利第6，741，442号公开了一种典型的架式rou，该专利受让于本公开的受让人美国罗得岛的American Power Conversion Corporation,在通过引用将其毫无保留地包含于此。例如，图I示出了一种现有的配电单元，总体上为10所指示的，其具有竖直的装配框架要件，适合装配在典型的装置架上(未示出)。如图所示，配电单元10连接到具有三相LI，L2，L3的3-极支路断路器12。在其他的实施例中，配电单元10可只有一个相LI。支路断路器12向配电单元10供电，配电单元10可配置成具有几个次级支路断路器，分别用BI，B2, B3, B4, B5, B6表示。在所示的例子中，供给支路14是三相的。在208伏特的例子中，将供给支路14分解为6个具有输出口插座的断路器组，用参考编号16标识，输出口编号标识与参考编号相关。布局是这样的配电单元10的每个2-极支路断路器(B1，B2，B3，B4，B5，B6)由输入相中的两相来供电，且在208伏情况下又为一个或多个输出口插座16供电。在所示的例子中，配电单元10包括6个支路断路器，每个支路断路器有两个输出口插座。这样，配电单元10就包括12个输出口插座16，这些输出口插座可连接到IT负载，比如服务器。电流由与支路断路器12相连的传感器对每一个输入支路断路器的相(LI，L2，L3)测量，以及由与架式配电单元上每一个电路断路器(BI，B2，B3, B4, B5, B6)相连的传感器来测量。实时的测量值可通过本地用户显示器18在本地显示，在图I中其与配电单元10分开示出。目前可得的架式配电单元提供原始测量数据，该数据可提供给外部数据记录或软件程序用于帮助用户计算必要的信息从而进行升级、作规划、应对最坏情况或者进行可信度计算。然而，这些架式配电单元中没有一个采用单相或三相输入及电路断路器的以往电流测量值来向操作者提供反馈来提高在将新的负载应用于配电单元时的架式配电单元的管理和效率。
发明内容
本公开的一个方面关于一种优化电源板中的电力负载的方法，该电源板为具有单相或三相电力输入部、多个电路断路器以及多个输出口的类型。其布局是这样的至少一个电路断路器与至少一个输出口关联。在一种实施例中，该方法包括获取电源板的单相或三相电力输入部的每一相的实时电流测量值；获取电源板的多个电路断路器中每一个电路断路器的实时电流测量值；记录单相或三相电力输入部中每一相以及多个电路断路器中每一个电路断路器的实时电流测量值；以及分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。该方法的实施方案可进一步包括在显示器上显示输出口的优先顺序，通过通讯网络向显示器发送输出口的优先顺序，以及/或者识别是否多个输出口中的特定的输出口被占用。分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值可包括识别最大允许附加负载。识别最大允许附加负载可包括确定下列量的最小值架式配电单元的断路器组的额定值减去该断路器的数据记录中最大的记录值；通向断路器组或输出口的第一供给相线上的最大允许负载减去该第一相线的数据记录中最大记录值；通向断路器组或输 出口的第二供给相线上的最大允许负载减去该第二供给相线的数据记录中最大记录值；以及输出口的最大安培值。分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值包括在防止该多个电路断路器中的一个超载和在使用三相电力输入部时平衡单相和三相的电力输入部的相负载之间识别用户的优先选择。本公开的另一方面关于一种计算机可读介质，其具有存储于其上指令序列，该指令序列包括可引起处理器进行以下处理的指令获取电源板的单相或三相电力输入部中每一相的实时电流测量值；获取电源板的多个断路器中每个断路器的实时电流测量值；记录该单相或三相电力输入部中每一相和该多个电路断路器中每一个断路器的实时电流测量值；以及分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。计算机可读介质的实施例可进一步包括配置处理器来向显示器发送输出口的优先顺序。该处理器可进一步配置成通过通讯网络向显示器发送输出口的优先顺序。该处理器可进一步配置成，当分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值时，识别最大允许附加负载。该处理器可进一步配置成，当识别最大允许附加负载时，确定下列量的最小值架式配电单元的断路器组的额定值减去断路器的数据记录中最大记录值；通向断路器组或输出口的第一供给相线上的最大允许负载减去该第一供给相线的数据记录中最大记录值；通向断路器组或输出口的第二供给相线上的最大允许负载减去该第二供给相线的最大记录值；以及该输出口的最大安培值。该处理器可配置成，当分析该单相或三相电力输入部和该多个断路器的实时电流测量值时，在防止该多个断路器中的一个超载和当使用三相电力输入部时平衡单相或三相电力输入部的相负载之间识别用户的优先选择。该处理器可配置成识别是否该多个输出口中的特定的输出口被占用。本公开的又一方面关于一种电源板，其包括单相或三相电力输入部、与该单相或三相电力输入部连通的多个电路断路器以及多个输出口。其布局是这样的至少一个电路断路器与至少一个输出口关联。该电源板进一步包括控制器，该控制器配置成分析该单相或三相电力输入部和电路断路器的实时电流测量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。该电源板的实施方案可进一步包括显示输出口的优先顺序的显示器，以及/或者经其发送输出口的优先顺序的通信网络。该处理器可进一步配置成获取该电源板的该单相或三相电力输入部中每一相的电流实时测量值，获取该电源板的多个电路断路器中每一个的实时电流测量值，以及记录该单相或三相电力输入部中每一相以及该电路断路器的实时电流测量值。该处理器，当分析该单相或三相电力输入部和该电路断路器实时电流测量值时，在防止该多个电路断路器中的一个超载和当采用三相电力输入部时平衡该单相或三相电力输入部的相负载之间识别出用户的优先选择。此电源板可进一步包括用于识别是否该多个输出口中的特定的输出口被占用。看了下面的图、详细描述和权利要求后，将会更充分的理解本公开。
附图中，在各图中示出的每个相同或者近似相同的部件用相近的数字来表示。为了清楚起见，可能不是对每一幅图中的每一个部件都进行了标识。为了更好的理解本发明，参考了附图，并通过引用将其包含于此，其中图I是配电单元的一个实施例； 图2是可用于图I所示的配电单元的用户接口的一种可替代的实施方式；图3是示出用户接口的显示的视图；以及图4是示出优化电源板的电力负载的方法的流程图。优选实施的详细描述仅是出于说明的目的，而不限制它的一般性，下面结合附图对本公开进行详细描述。本公开不局限于其在下面的描述中所阐述的或在附图中所示出的结构及部件布置的细节上的应用。此公开能够适用于其他的实施方式并且能够以各种各样的方式得以实践或实施。而在此使用的措辞和术语是出于描述的目的，不能视作限制。“包括”、“构成”、“具有”、“包含”、“涉及”及其变形的在此使用旨在涵盖其后列举出的条目、其等同替换以及附加条目。根据本公开的几个实施方式，配电单元阐述为可向一个或多个计算机系统及其相关的外围设备提供电力和电力管理。该配电单元可体现为设置成包括内部电力管理线路和外部电力输出口插座的电源板。在本公开的保护范围内，该电源板可结合电力管理程序来运行，以在架式装备环境中为常规的计算机系统提供电力管理系统。电力管理系统可在具有架式安装设备的一般用途的计算机系统中实施，以提供具有自动的以及/或者用户可编程的电力管理特征的计算机系统。例如，在此公开的系统和方法的示例性应用可用于确定如何以及/或者在何处将设备的电力连接附加到架式配电单元(单个输出口或者输出口群组)，以通过平衡单相或三相输入架式配电单元中的输电相来达到最优效率。该系统和方法还可进一步用于确定如何以及/或者在何处将设备的电力连接附加到架式配电单元中来平衡多个电路断路器组(单个输出口或者输出口群组)的负载，以减小电路断路器超载的几率，从而提高系统的可靠性。在某些实施方式中，每个架式配电单元都可配置成与上游馈线分配面板以及/或者外部设备一包括其他架式配电单元进行通讯，以收集可包括实时或以往使用数据的数据。这些数据可用于进行计算来确定是否有足够的电力可被架式配电单元用以向额外的架式设备提供电力。在其他的实施方式中，每个架式配电单元允许用户根据输出口数据给该架式配电单元中的输出口群组配置其他的架式配电单元。该架式配电单元可配置成为附加到比如多余电力配置中的电力附接装置上的输出口群组收集电力数据，以通过使用相同的多个架式配电单元进行电力分配的一件设备或者设备群组来提供总的电力用量。其他实施方式可针对通过具有网络系统的远程设备通讯方法，或者通过串行通讯方法，以及/或者通过构建入架式配电单元上内显示器，以及/或者附加到架式配电单元的外部显示器，以及/或者通过嵌入到架式配电单元本身的信号装置，来提供用户接口的情况，以向用户显示关于建议、警告，以及/或者基于该新信息的相关信息的信息。在此公开的系统和方法部分目的在于使选择过程自动化，以确定哪个(些)插座以及/或者插座组来插入一件或多件新的或额外的装置从而将三相平衡到最好来最优化负载平衡和防止电路断路器超载。设计该平衡的目的是提高效率以及/或者平衡架式配电单元上的每一个断路器组的最大负载，用以减小电路断路器超载的几率，提高可靠性。该过程可包括，可选地，基于用户输入偏好，采用算法利用架式配电单元上的实时的和/或以往的和/或记录的测量数据，比如实时的或以往的数据，来确定最佳配备。具体地，在一种实施方式中，该系统和方法可包含这样一个过程，该过程通过比较实时的和历史记录的电力数据来确定如何配置附接设备负载才能使加在3相或多个断路器组上的负载达到最佳负载 平衡，从而得到最大的能量效率和可靠度。对于具有通过单独的输出口来实现电力计量的架式配电单元，可提供一个过程来评估以往的和实时的数据，从而表明插座负载所附加到的变化以最优化负载平衡，从而提高电能效率和得到最大化的系统可靠性。可提供网络通讯来从上游供电线路收集电力数据，从而确定是否在上游存在额外的电力来向连接到架式PDU上的额外负载供电。可以配备这样的网络通讯用于收集时实的数据以及/或者根据以往的平均值及/或最大用量数据来计算负载和容量。本公开的实施方式可包括通过网络或者串行接口与附加的架式配电单元通信来(通过输出口插座或总线)收集实时的和以往的电力数据的方法。这种方法可设计成处理和显示附接的设备的总的电力特征，该附接的设备可通过多个架式配电单元上的多个输出口插座来提供电力，用以表明单个配电单元或多个配电单元上的多个输出口插座的总的负载。如果多个配电单元中的一个的源丢失并且单个配电单元必须为所有的附接的装置的所有负载提供电能，在此公开的系统和方法还可进一步计算冗余的架式配电单元上的总的负载。如果剩余的架式配电单元能够给附接设备提供必要的电力而不引起超载电路和具有负载掉线的危险，该过程可提醒用户或操作者。可通过各种各样的可选接口向操作者显示计算数据的易于使用的输出和/或建议，该可选接口可包括下列中的一个或多个(a)安装在架式配电单元上的用户显示器，比如LCD或LED显示器；(b)识别每个输出口插座以及，可选地，识别那些最适合插入新的负载的插座的LED或者其他信号装置；(c)网络或者串行连接方法,可以是SNMP、网络接口 ；或者(d)任何其他的通讯方法，比如网络管理卡。许多的用户或者操作者并未考虑将额外的负载附加到现有的架式配电单元上的最佳的位置，从而面临负载不平衡的风险，而这又会导致更低效率的电力传送(不平衡的负载)以及/或者会导致电路断路器在电力消耗的巅峰阶段超载以及/或者在冗余电力传送设计中会有源的损失。在有冗余电力传输配备中，在有源损失的情况下，用户可不计算或者考虑架式配电单元的容量。在这些情况期间，这样一个疏忽可导致电路超载和掉电。
有的用户或者操作者可使用架式配电单元的电力测量数据，这些数据来自现有的架式配电单元的用户显示器，这些用户显示器可能在架式配电单元上以及/或者来自外部用户接口，或者使用本公开实施方式中的数据记录。以前的系统和方法要求用户要么人工计算最优配置要么使用外部软件工具来确定上面所描述的配置。在这样的以前的系统和方法中，用户手动记录该配置并根据该信息在架式配电单元上手动执行必要的升级或变化。该过程耗时且/或需要多名用户来收集数据，进行计算，并提供建议。参照图1，它在前面已经讨论过，示出了一个示例性配电单元。美国专利第6，741，442号提供了另外一个实施例，其公开了另一个示例性电源板。在美国专利第6，741，442号中，电源板包括一个细长的长方形的外壳，该外壳具有第一端和第二端。该外壳可进一步包括多个可从外部接入的AC电源输出口，通过这些输出口，一个或多个计算机或者服务器以及与它们相连的外围设备，如果有的话，接收电力。该电源输出口可沿着该外壳一面的纵向长度安装。许多安装托架可耦合到该外壳上来使外壳能安装到装置架上。外壳的第一端可包括多个孔，这些孔适合于允许电力及信号导体进入外壳内部的 区域。外壳的第二端可包括多个可从外部接入的通讯端口。在一实施例中，第一个通讯端口适于允许外部控制设备比如计算机系统与限定在外壳里的电力管理线路进行通讯。第二个通讯端口，限定在外壳的第二端，适于允许电力管理线路与一个或多个外部设备进行通讯。外部设备可为一个或多个可被菊链在一起的智能电源板。在一个具体的实施例中，置于电源板外壳的内部区域中的电力管理线路包括电流传感器线路。该电流传感器线路通过AC输电线途经支路断路器从AC电源接收AC输入电倉泛。本公开的实施例的配电单元可进一步包括控制配电单元运行的处理器。目前，一个典型的计量的(或者转换的)架式配电单元接口为每一输入相电流(LI，L2，L3)和配电单元自身中的每个支路断路器显示实时测量结果。例如，图I显示了与配电单元10有关的6个支路断路器BI，B2, B3, B4, B5, B6以及12个输出口插座16_1到16-12中的每一个。如果标记为16-1,16-3,16-5,16-7,16-9和16-11的输出口插座中的每个都连接一个负载，那么支路断路器BI，B2，B3, B4, B5, B6中的每个都有一个相应的待测量的电流负载。每个支路断路器BI，B2，B3，B4, B5, B6都有一个最大电流额定值，在北美其通常是20安培。然而，20安培的最大额定值减小20%为16安培的最大电流额定值。如果操作者想向架式配电单元10增加一件附加装置，操作者目前能够直观地观看架式配电单元接口或显示器18，并确定实时的相电流和支路断路器电流。参考图2显示的是一个典型的显示器18。这样一个显示器18可以安置在配电单元10上，也可以与配电单元分开放置，分开放置时，提供显示器和配电单元之间的通讯。例如，可用线20表示通讯，其体现为电缆或者一个网络。如图2所示，当LED指示灯亮时，显示器“AMPS”显示与相或者支路断路器中的一个对应的实时电流测量值。如图所示，在示例性显示器中4号断路器组显示为亮的状态。在一些具体的实施例中，显示器的输出同时表示对多相以及/或者断路器组的实时测量值。在本公开之前，为了选择最实用的输出口插座用以插入一个新的负载，操作者需要人工确定最佳的断路器组/插座供新的附加负载使用。比如，假设为操作者提供以下数据
权利要求
1.一种优化电源板中的电カ负载的方法，所述电源板为具有单相或三相的电カ输入部、多个电路断路器和多个输出口的类型，布局为至少一个电路断路器与至少ー个输出口关联，所述方法包括 获取所述电源板的所述单相或三相电カ输入部中每ー相的实时电流測量值； 获取所述电源板的所述多个电路断路器中每个电路断路器的实时电流測量值； 记录所述单相或三相电カ输入部中每ー相和所述多个电路断路器中每个电路断路器的所述实时电流测量值；以及 分析所述单相或三相电カ输入部以及所述多个电路断路器的所述实时电流测量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。
2.如权利要求I所述的方法，还包括在显示器上显示所述输出口的优先顺序。
3.如权利要求2所述的方法，还包括通过通信网络向所述显示器发送所述输出口的优先顺序。
4.如权利要求I所述的方法，还包括识别是否所述多个输出口中的特定的输出ロ被占用。
5.如权利要求I所述的方法，其中分析所述单相或三相电カ输入部和所述多个电路断路器的实时电流测量值包括识别最大允许附加负载。
6.如权利要求5所述的方法，其中识别所述最大允许附加负载包括确定下列各量的最小值 所述架式配电单元的断路器组的额定值减去所述断路器的数据记录中最大记录值； 通向所述断路器组或输出口的第一供给相线上的最大允许负载减去所述第一相线的数据记录中的最大记录值； 通向所述断路器组或输出口的第二供给相线上的最大允许负载减去所述第二供给相线的数据记录中最大记录值；以及所述输出ロ的最大安培值。
7.如权利要求I所述的方法，其中分析所述单相或三相电カ输入部和所述多个电路断路器的实时电流测量值包括在防止所述多个电路断路器中一个超载和当使用三相电カ输入部时平衡所述单项或三相电カ输入部的相负载之间识别用户的优先选择。
8.一种计算机可读介质，其具有存储于其上的指令序列，所述指令序列包括会导致处理器进行下述处理的指令 获取电源板的単相或三相电カ输入部中每ー相的实时电流測量值； 获取所述电源板中多个电路断路器中每个电路断路器的实时电流測量值； 记录所述单相或三相电カ输入部中每ー相和所述多个电路断路器中每个电路断路器的所述实时电流测量值；以及 分析所述单相或三相电カ输入部和所述多个电路断路器的实时电流測量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。
9.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述处理器进ー步配置成向显示器发送所述输出口的优先顺序。
10.如权利要求9所述的计算机可读介质，其中所述处理器进ー步配置成通过通信网络向所述显示器发送所述输出口的优先顺序。
11.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述处理器进ー步配置成，当分析所述単相或三相电カ输入部和所述多个电路断路器的实时电流測量值时，识别最大允许附加负载。
12.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述处理器进ー步配置成，当识别所述最大允许附加负载时，确定下列量的最小值 所述架式配电单元的断路器组的额定值减去所述断路器的数据记录中最大记录值； 通向所述断路器组或输出口的第一供给相线上的最大允许负载减去所述第一相线的数据记录中的最大记录值； 通向所述断路器组或输出口的第二供给相线上的最大允许负载减去所述第二供给相线的数据记录中最大记录值；以及 所述输出ロ的最大安培值。
13.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述处理器配置成，当分析所述单相或三相电カ输入部和所述多个电路断路器的实时电流測量值时，在防止所述多个电路断路器中一个超载和当使用三相电カ输入部时平衡所述单相或三相电カ输入部中的相负载之间识别用户的优先选择。
14.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述处理器配置成识别是否所述多个输出口中特定的输出ロ被占用。
15.—种电源板,其包括 单相或三相的电カ输入部； 多个电路断路器，其与所述单相或三相电カ输入部连通； 多个输出ロ，其布局为至少ー个断路器与至少ー个输出ロ关联；以及 控制器，其配置成分析所述单相或三相电カ输入部或所述电路断路器的实时电流測量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。
16.如权利要求15所述的电源板，还包括用于显示所述输出口的优先顺序的显示器。
17.如权利要求15所述的电源板，还包括用于经其发送所述输出口的优先顺序的通信网络。
18.如权利要求15所述的电源板，其中所述处理器进ー步配置成获得所述电源板的所述单相或三相电カ输入部中每ー相的实时电流测量值、获得所述电源板的所述多个电路断路器中每ー个的实时电流測量值以及记录所述单相或三相电カ输入部的每ー相和所述电路断路器的实时电流測量值。
19.如权利要求15所述的电源板，其中，当分析所述单项或三相电カ输入部的每ー相和所述电路断路器的实时电流測量值时，所述处理器在防止所述多个断路器中的一个超载和当使用三相电カ输入部时平衡所述单相或三相电カ输入部的相负载之间识别用户的优先选择。
20.如权利要求15所述的电源板，还包括用于识别是否所述多个输出口中的特定的输出口被占用的传感器。
全文摘要
公开了一种优化电源板的电力负载的方法。该电源板为具有单相或三相的电力输入部、多个电路断路器和多个输出口的类型。其布局是这样的至少一个电路断路器与至少一个输出口关联。该方法包括获取电源板的单相或三相电力输入部中每一相的实时电流测量值；获取电源板的多个电路断路器中每个电路断路器的实时电流测量值；记录电源板的单相或三相电力输入部中每一相和多个电路断路器中每一个电路断路器的实时电流测量值；以及分析该单相或三相电力输入部和该多个电路断路器的实时电流测量值以确定将新的负载应用于其上的输出口的优先顺序。
文档编号G06F1/26GK102687362SQ201080059468
公开日2012年9月19日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年10月29日
发明者迈克尔·詹斯马 申请人:美国能量变换公司