安科瑞霍爾直流電流傳感器在配電房列頭柜的應用

　　摘要：數據中心供電電源質量的好壞直接影響到IT設備的安全運行，因此對數據中心直流列頭柜電源進出線實行監測非常重要，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。

　　關鍵詞：數據中心;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據中心機房能源末端，綜合采集所有能源數據的智能配電柜。為終端能源監測系統提供高精度測量數據，通過顯示單元，實時反映電能質量數據，并通過 RS485 通訊將數據上傳至后臺環境監控系統，以達到對整個配電系統的實時監控和運行質量的管理。幫助用戶優化網絡數據中心，加強能耗管理，提高服務器機架運行效率。其主要運用于各類數據中心或工業企業等重要客戶，為網絡服務器等重要設備提供電力分配，配電回路保護、計量、管理于計算機接地等服務。

　　霍爾電流傳感器是應用霍爾效應原理開發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，根據霍爾效應原理，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。與磁感應強度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數，由霍爾元件的材料決定;I為控制電流;B為磁感應強度;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控裝置，它既可以通過測量進線電流、電壓、功率、電能參數等，還可以同時監測出多路支路電流、漏電流、電壓、功率、電能參數等。同時可顯示累積的電能和增量電能，監測了系統運行的各項參數，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直流電流轉化為模擬量信號輸出給多回路監控裝置，多回路監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、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應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，廣泛應用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器，UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制，具有響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強等優點。

　　2.2技術指標

　　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。通常輸出標準的直流DC 4-20mA、 DC0-5V、DC0-10V等信號，此標準信號可以被多種采集設備采集，如PLC、RTU、DAS卡等，用于多種電流監控的場合。漏電流傳感器環繞安裝在直流回路的正負出線上，當裝置運行時，實時檢測各支路傳感器輸出的信號，當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.原邊導線應放置于傳感器內孔中心，盡可能不要放偏;

　　2.原邊導線盡可能*放滿傳感器內孔，不要留有空隙;

　　3.需要測量的電流應接近于傳感器的標準額定值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，可以把原邊導線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時，為提高精度可將原邊導線在傳感器的內孔中心繞十圈(一般情況，NP=1;在內孔中繞一圈，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，建議使用單根導線且導線*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，當被測電流遠低于額定值時，若要獲得精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數。另外，原邊饋線溫度不應超過 80℃;

　　3、霍爾電流傳感器正常工作時的輔助電源不應超過標定值的±20%;

　　4、霍爾電流傳感器在安裝使用過程中嚴禁從高處摔落(≥1m);

　　5、不能調節零點、滿度調節電位器;

　　6、輔助電源需要自行配置;

　　7、電源正負極不能接反。

　　3.結束語

　　2020年，數據中心建設被正式列入新基建戰略。近幾年越來越受到國家重視，數據中心是新基建有序運行的基礎保障，被視為“新基建的基礎設施"。

　　在“十四五"規劃和2035年遠景目標綱要，第十一章中明確指出，“構建全國大數據中心體系，強化算力統籌智能調度，建設若干國家樞紐節點和大數據中心集群"。

　　裝有安科瑞霍爾電流傳感器的直流列頭柜已經在多個數據中心正式投運，對數據中心各配電設備和用電設備的電力運行參數進行采集，實現多回路在線監測以及故障報警，滿足絕大多數數據中心的需求。

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與應用；

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