安科瑞霍爾直流電流傳感器在配電房列頭柜的應(yīng)用

　　摘要：數(shù)據(jù)中心供電電源質(zhì)量的好壞直接影響到IT設(shè)備的安全運行，因此對數(shù)據(jù)中心直流列頭柜電源進出線實行監(jiān)測非常重要，而通過霍爾電流傳感器可以采集主進線電流、多路支路直流電流和漏電流。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;直流列頭柜;霍爾電流傳感器

　　0.概述

　　直流列頭柜是一款針對數(shù)據(jù)中心機房能源末端，綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能配電柜。為終端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元，實時反映電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過 RS485 通訊將數(shù)據(jù)上傳至后臺環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控和運行質(zhì)量的管理。幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，加強能耗管理，提高服務(wù)器機架運行效率。其主要運用于各類數(shù)據(jù)中心或工業(yè)企業(yè)等重要客戶，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要設(shè)備提供電力分配，配電回路保護、計量、管理于計算機接地等服務(wù)。

　　霍爾電流傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理開發(fā)的新一代電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流。

　　霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向(即霍爾輸出端之間)，將產(chǎn)生一個電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控 制電流I。與磁感應(yīng)強度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定;I為控制電流;B為磁感應(yīng)強度;VH為霍爾電勢。

　　1.霍爾電流傳感器在直流列頭柜中的作用

　　直流列頭柜采用多回路監(jiān)控裝置，它既可以通過測量進線電流、電壓、功率、電能參數(shù)等，還可以同時監(jiān)測出多路支路電流、漏電流、電壓、功率、電能參數(shù)等。同時可顯示累積的電能和增量電能，監(jiān)測了系統(tǒng)運行的各項參數(shù)，并通過 HMI 綜合顯示，降低了對配電柜空間的占用，提高了配電柜的容積率。

　　霍爾電流傳感器可以采集主進線電流、多路支路直流電流及漏電流。霍爾電流傳感器將一次側(cè)直流電流轉(zhuǎn)化為模擬量信號輸出給多回路監(jiān)控裝置，多回路監(jiān)控裝置對模擬量信號進行采樣，計算出測量電流大小。直流列頭柜一次系統(tǒng)圖和實物圖分別如圖1、圖2所示。

　　圖1 直流列頭柜一次系統(tǒng)圖

　　圖2 直流列頭柜實物圖

　　2.霍爾電流傳感器

　　2.1概述

　　霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，廣泛應(yīng)用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動、電鍍、焊接應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號采集和反饋控制，具有響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強等優(yōu)點。

　　2.2技術(shù)指標(biāo)

　　2.3直流漏電流傳感器

　　直流漏電流傳感器是一種利用磁通門原理(Flux gate)將被測直流電流轉(zhuǎn)換成與該電流成比例輸出的直流電流或電壓信號的測量模塊，原副邊之間高度絕緣。通常輸出標(biāo)準(zhǔn)的直流DC 4-20mA、 DC0-5V、DC0-10V等信號，此標(biāo)準(zhǔn)信號可以被多種采集設(shè)備采集，如PLC、RTU、DAS卡等，用于多種電流監(jiān)控的場合。漏電流傳感器環(huán)繞安裝在直流回路的正負(fù)出線上，當(dāng)裝置運行時，實時檢測各支路傳感器輸出的信號，當(dāng)支路絕緣情況正常時，流過傳感器的電流大小相等，方向相反，其輸出信號為零;當(dāng)支路有接地時，漏電流傳感器有差流流過，傳感器的輸出不為零。因此通過檢測各支路傳感器的輸出信號，就可以判斷直流系統(tǒng)接地支路。該原理選線精度高，不受線路分布電容的影響。

　　測量方法

　　1.原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心，盡可能不要放偏;

　　2.原邊導(dǎo)線盡可能*放滿傳感器內(nèi)孔，不要留有空隙;

　　3.需要測量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個額定值很高的傳感器，而欲測量的電流值又低于額定值很多，為了提高測量精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時，為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞十圈(一般情況，NP=1;在內(nèi)孔中繞一圈，NP=2;……;繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度);

　　4.當(dāng)欲測量的電流值為IPN/10的時，在25℃仍然可以有較高的精度。

　　注意事項

　　1、霍爾傳感器在使用時，為了得到較好的動態(tài)特性和靈敏度，注意原邊線圈和副邊線圈之間的耦合，建議使用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線*填滿霍爾傳感器模塊過線孔;

　　2、霍爾傳感器在使用時，在額定輸入電流值下才能得到測量精度，當(dāng)被測電流遠(yuǎn)低于額定值時，若要獲得精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原邊饋線溫度不應(yīng)超過 80℃;

　　3、霍爾電流傳感器正常工作時的輔助電源不應(yīng)超過標(biāo)定值的±20%;

　　4、霍爾電流傳感器在安裝使用過程中嚴(yán)禁從高處摔落(≥1m);

　　5、不能調(diào)節(jié)零點、滿度調(diào)節(jié)電位器;

　　6、輔助電源需要自行配置;

　　7、電源正負(fù)極不能接反。

　　3.結(jié)束語

　　2020年，數(shù)據(jù)中心建設(shè)被正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國家重視，數(shù)據(jù)中心是新基建有序運行的基礎(chǔ)保障，被視為“新基建的基礎(chǔ)設(shè)施"。

　　在“十四五"規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，第十一章中明確指出，“構(gòu)建全國大數(shù)據(jù)中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群"。

　　裝有安科瑞霍爾電流傳感器的直流列頭柜已經(jīng)在多個數(shù)據(jù)中心正式投運，對數(shù)據(jù)中心各配電設(shè)備和用電設(shè)備的電力運行參數(shù)進行采集，實現(xiàn)多回路在線監(jiān)測以及故障報警，滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的需求。

作者介紹：黃飛蓉，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事光儲充等研發(fā)與應(yīng)用；

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