[发明专利]一种用于数据中心列头柜的模块化监测监控装置和方法

权利要求书

1.一种用于数据中心列头柜的模块化监测监控装置，其特征在于，包括主路精密配电综合监控模块，支路精密配电综合监控模块，支路互感器模组，支路监控状态显示模块，以及人机交互智能显示模块；所述支路精密配电综合监控模块分别连接支路互感器模组和支路监控状态显示模块，所述主路精密配电综合监控模块和支路精密配电综合监控模块均与人机交互智能显示模块相连接；所述主路精密配电综合监控模块用于监测主进回路的电力运行参数，所述支路精密配电综合监控模块与支路互感器模组和支路监控状态显示模块配套使用完成多路支路出线的电力运行参数的监测，所述人机交互智能显示模块是用于监测参数集中显示的人机界面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主路精密配电综合监控模块包括分别与主路CPU芯片连接的电压采集单元、电流采集单元、温度采集单元、漏电采集单元、开出控制单元、开入控制单元、通讯与存储单元以及电源系统；用于监测主路主进电压并计算其不平衡率、主进电流并计算其不平衡率以及漏电、温度、开入信号、开出信号、计算主进回路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、需量等电参数的监测；统计主进回路的电量，监测主进回路的2—31次谐波值和总谐波失真THD。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述支路精密配电综合监控模块包括分别与支路CPU芯片连接的电压采集单元、电流采集单元、开入检测单元、开入状态LED显示控制单元、复位及存储单元、通讯单元以及电源系统；用于支路出线电压监测并计算其不平衡率、支路出线电流监测、支路出线电流的2—31次谐波监测和THD；支路出线的有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数的监测、支路出线的电量计算；且负载调相时能进行自适应调整。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支路互感器模组和支路监控状态显示模块分别通过DB25线与支路精密配电综合监控模块的DB25接口1和DB25接口2连接；所述支路互感器模组包括多个电流互感器，用于将需要监测的支路分别穿过各个电流互感器，所述支路监控状态显示模块具有显示相应各个支路状态的LED指示灯，由支路精密配电综合监控模块根据监测的各路开入状态控制其是否显示。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支路精密配电综合监控模块包括更换相序接线相位判断单元，用于当ABC三相交流电中某相负载过重导致的不平衡时，可在柜体出线端直接更换相序接线，智能判断相序并计算相应的电参量。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主路精密配电综合监控模块包括过零检测和局部线性化处理单元，用以提高交流电频率的测量精度。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主路精密配电综合监控模块和支路精密配电综合监控模块通过RS-485接口与人机交互智能显示模块相连接；所述RS-485接口上具有并联电阻以进行信号匹配。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述人机交互智能显示模块包括分别与显示CPU芯片连接的屏幕控制单元、存储单元、通信单元以及电源系统；用于实时显示主路以及支路采集到的各项数据。

9.采用权利要求1至8之一所述的装置，通过支路精密配电综合监控模块判断更换相序接线的相位并计算相应的电参量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集ABC三相以及工作零线参考输入端的电压信号并计算其幅值和相位角；

2)当某相位开入信号接入时，采集开入端电压信号并计算相应的幅值和相位角；

3)用计算得到的开入端相位角与参考输入端的ABC三相的相位角做比较，判断出采集到的开入端相位角属于ABC三相中的哪一相位；

4)同时采集当某相位开入信号接入时的电流信号，计算电流的幅值和相位角，并将采集到的电流信号转换成电压信号，根据不同开入端的电压幅值和相位角以及相对应的电流幅值和相位角，进一步计算功率等其他电参量。

10.采用权利要求1至8之一所述的装置，通过主路精密配电综合监控模块进行过零检测和局部线性化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)数据采集：首先采集过零点参考电压Ur，再采集ABC三相中的任意一相电压值，第一次采集值记为U1；第二次采集值记为U2；

(2)过零点判断：当(U2-Ur)*(U1-Ur)<0或者(U2-Ur)*(U1-Ur)＝0，表明有过零点；记录电压过零次数及经历的时间T；当(U2-Ur)*(U1-Ur)>0，则将U2的值赋值给U1，继续采集新的电压值U2，进行过零点判断；

(3)穿越电压检测：将预设的最大穿越电压记为Up，最小穿越电压记为Un，当(U2-Up)*(U1-Up)<0或者(U2-Up)*(U1-Up)＝0，表明有电压先穿越最大穿越电压Up；记录电压穿越次数及经历的时间T；当(U2-Up)*(U1-Up)>0，则将U2的值赋值给U1，继续采集新的电压值U2，进行穿越电压检测；

当(U2-Un)*(U1-Un)<0或者(U2-Un)*(U1-Un)＝0，表明有电压先穿越最小穿越电压记为Un，记录电压穿越次数及经历的时间T；当(U2-Un)*(U1-Un)>0，则将U2的值赋值给U1，继续采集新的电压值U2，进行穿越电压检测；

(4)局部线性化：当电压过零点时，对过零前后两个点之间进行线性化处理，对采样间隔时间进行补偿，补偿值Tb＝Tc*(U2-Ur)/(U2-U1)，其中，Tc为采样间隔时间，U2为第二次采集到的数据，U1为第一次采集到的数据，Ur为参考零点对应的数字量；周期采样结束同样可得Tb1，计算方式与Tb相同；则周期T1＝T+Tb-Tb1，频率f＝1/T1。