CN102709611A - 通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法 - Google Patents

通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信基站蓄电池组精细维护方法,该方法包括步骤:监测蓄电池的实际容量;将蓄电池的实际容量与阈值容量进行比较;当蓄电池的实际容量大于该阈值容量时,进行蓄电池在线容量配组;以及当蓄电池的实际容量小于或等于该阈值容量时,进行蓄电池更换。本发明还公开了一种通信基站蓄电池组后备电源系统,其利用本发明的通信基站蓄电池组精细维护方法对蓄电池进行精细维护。

Description

通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及通信基站后备电源技术领域,特别涉及一种通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法。
背景技术
[0002] 通信基站蓄电池组作为通信基站内最重要的后备电源系统,承担着保障通讯畅通的重要作用。由于各地自然条件、维护规程的不同,一般蓄电池组使用寿命在3〜6年之间。从节能减排角度来说,蓄电池的报废对自然环境造成极大污染,从投资管理角度来说,采购、更换蓄电池都需要一定的费用,因蓄电池放电能力影响而引发的发电成本也相当巨大。因此,如何更好的延长蓄电池的使用寿命,如何更好的维护好蓄电池,使其充分发挥自身性能,是目前摆在运营商面前的一个重要课题。 [0003]目前移动基站停电频繁导致蓄电池容量失效性能下降比较严重,且2005年开始的大规模建站配套的蓄电池组也即将到了寿命年限。按照现行维护模式,未来几年内将出现大面积到达其使用极限需要更换的压力。同时,随着基站在线使用蓄电池年限不断延长,性能下降比较严重,基站维护中的发电费用越来越大,大大提高了基站的日常运维成本。如何有针对性的对蓄电池进行精细化维护,有效提升蓄电池性能,最大限度的延长其使用寿命已迫在眉睫。
[0004] 本发明从蓄电池组性能优化和日常开关电源参数的精细化调整和管理等多方面入手,解决上述通信基站在网蓄电池组使用过程中遇到的问题。目前所采用蓄电池充电技术出现的一些问题,主要是没有真正实现监控和充电方式与蓄电池实际使用状况和要求的完全统一。电池长期运行时的差错得不到及时纠正,因而影响了蓄电池的实际使用寿命。本发明从开关电源对阀控电池容量及寿命的影响角度,经过实践验证通过开关电源在线充放电的精细控制,来调整阀控电池充电状态的技术,达到对电池在线维护、改善性能、延长寿命的目的。
发明内容
[0005] 本发明的目的是公开一种通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法,以解决现有技术中通信基站蓄电池组的维护问题。
[0006] 为了实现以上目的,根据本发明的第一方面,公开了一种通信基站蓄电池组精细维护方法,该方法包括下述步骤:监测蓄电池的实际容量;将蓄电池的实际容量与阈值容量进行比较;当蓄电池的实际容量大于该阈值容量时,进行蓄电池在线容量配组;以及当蓄电池的实际容量小于或等于该阈值容量时,进行蓄电池更换。
[0007] 优选地,通过使用放电仪或者真负载进行在线放电测试,确定需要更换的蓄电池。
[0008] 优选地,蓄电池更换的方式为蓄电池单体更换。
[0009] 优选地,蓄电池更换的方式为蓄电池组整组更换。
[0010] 优选地,在蓄电池在线容量配组之后,或者在蓄电池更换之后,对蓄电池进行开关电源参数调整。
[0011] 优选地,开关电源参数调整包括调整蓄电池的定时均充周期、定时均充时间、转浮冲参考电流、恒压均充时间、转均充判断电池容量、转均充判断电池电压、转均充判断放电时间、蓄电池充电效率、蓄电池充电过流点、或者蓄电池充电限流点。
[0012] 优选地,对被更换的蓄电池进行蓄电池容量配组。
[0013] 优选地,将端电压为OV的物理损坏的蓄电池报废。
[0014] 优选地,对蓄电池进行循环充放电测试,当容量无法恢复到可接受容量时,对蓄电池加水、除硫,再对蓄电池进行循环充放电测试,将容量仍无法恢复到可接受容量的蓄电池报废。
[0015] 优选地,对蓄电池进行循环充放电测试,当容量可以恢复到可接受容量时,通过循环充放电将蓄电池修复到可接受容量。
[0016] 优选地,对于在加水、除硫后,再进行循环充放电测试,容量可以恢复到可接受容量的蓄电池,通过再次循环充放电将蓄电池修复到可接受容量。
[0017] 优选地,该阈值容量为标称容量的60-80%。更优选地,该阈值容量为标称容量的70%。
[0018] 优选地,该可接受容量为标称容量的80-90%。更优选地,该可接受容量为标称容量的85%。
[0019] 根据本发明的第二方面,公开了一种通信基站蓄电池组后备电源系统,该通信基站蓄电池组后备电源系统包括蓄电池组数据采集和分析模块,其用于采集和分析蓄电池组的历史运行数据;蓄电池组;电源,其用于对蓄电池组进行充电;充放电控制模块,其用于控制对蓄电池组的充放电,其特征在于,该通信基站蓄电池组后备电源系统利用本发明的通信基站蓄电池组精细维护方法对蓄电池进行精细维护。
[0020] 本发明公开的通信基站蓄电池组后备电源系统及其精细维护方法,从蓄电池组性能优化和日常开关电源参数的精细化调整和管理等多方面入手,解决基站在网蓄电池组使用过程中遇到的问题。目前所采用蓄电池充电技术出现的一些问题,主要是没有真正实现监控和充电方式与蓄电池实际使用状况和要求的完全统一。电池长期运行时的差错得不到及时纠正,因而影响了蓄电池的实际使用寿命。
[0021] 本发明从开关电源对阀控电池容量及寿命的影响角度,经过实践验证通过开关电源在线充放电的精细控制,来调整阀控电池充电状态的技术,达到对电池在线维护、改善性能、延长寿命的目的。同时,通过对退网蓄电池修复再利用来降低设备更新投资。开展蓄电池精细化维护工作可以有效延长蓄电池使用寿命,降低蓄电池报废率,每年可节省至少30%蓄电池更新替换资金。蓄电池的再利用可大量减少废弃蓄电池,降低通信基站应急发电时长,实现节能减排的环保目标。
附图说明
[0022] 图I是本发明通信基站蓄电池组后备电源系统的示意性框图;以及
[0023] 图2是本发明通信基站蓄电池组精细维护方法的示意性流程图。
具体实施方式[0024] 本发明的通信基站蓄电池组精细维护方法的基本思想是:以蓄电池组保有容量、电池充电电流为依据,控制电池由浮充转入均充(均衡充电)。以充电电流,充电时间为依据,控制电池由均充转入浮充。如果系统配有温度传感器,其均/浮充电压可根据温度作适当补偿。移动通信基站蓄电池日常充电维护管理主要靠高频开关电源设备,因此解决蓄电池容量下降问题的根本出路在于开关电源充电方式问题。每个基站的运行环境(包括负载电流、停电频次、停电时长、环境温度、纬度、蓄电池使用年限、开关电源特性等)是不同的,所以针对每个基站的电池充电策略都是不同的。蓄电池精细维护技术的精髓就在于:在对基站蓄电池组整体性能改善的基础上,通过对基站开关电源的精细化调整,力图实现对蓄电池组的养护式充电管理方式,从而充分延长蓄电池组的使用寿命。
[0025] 根据本发明第一方面,公开了一种通信基站蓄电池组后备电源系统。
[0026] 图I示出了根据本发明的通信基站蓄电池组后备电源系统的示意性框图。
[0027] 参考图1,本发明的通信基站蓄电池组后备电源系统I包含:蓄电池组数据采集和分析模块100,其用于采集和分析蓄电池组的历史运行数据;蓄电池组200 ;电源300,例如 为交流市电,其用于对蓄电池组200进行充电;充放电控制模块400,其用于控制对蓄电池组200的充放电,进行开关电源参数调整。该通信基站蓄电池组后备电源系统I可以对负载模块500进行供电。
[0028] 注意,根据本发明的通信基站蓄电池组后备电源系统I还可包含本领域技术人员所知晓的其它功能部件,例如电流电压采样模块、温度检测模块等。
[0029] 图2示出了根据本发明的通信基站蓄电池组精细维护方法的示意性流程图。
[0030] 通过通信基站历史数据及实际放电测试,对通信基站蓄电池组现有容量进行分析,将其与阈值容量比较,以蓄电池组标称容量的70%为判断依据:对于电池容量大于蓄电池组标称容量的70%的基站,一般采取在线调整维护方式;对于电池容量小于或等于蓄电池组标称容量的70 %的基站,一般采取整组替换维护方式,此处欲更换的蓄电池组来源于在库房内集中修复后容量恢复正常的蓄电池组。此处以蓄电池组标称容量的70%为例进行说明,实践中可以考虑经济成本等因素来设置此阈值容量。上述阈值容量可以是蓄电池组标称容量的60-80 %,优选地为蓄电池组标称容量的65-75 %,更优选地为蓄电池组标称容量的68-72%。本发明的发明构思并不受此阈值容量的具体数值所限制。
[0031] 在线维护优化:单体更换
[0032] 在基站内通过放电测试对蓄电池组进行在线容量配组,将容量下降较严重的单体蓄电池进行更换,然后根据基站停电频次/时长、开关电源均/浮充电压、基站负载电流、空调温度、电池温度、电池放电时长等因素对开关电源各项参数进行有针对性的调整。
[0033] 通常,当通信基站的蓄电池性能状况普遍比较良好时,采用单体更换的方式来更换容量下降较严重的单体蓄电池。
[0034] 蓄电池单体更换的操作步骤如下。
[0035] (I)携带若干修复好的蓄电池上站。
[0036] (2)根据基站的停电频次及重要度,选择负载柜放电(放电仪)或者是真负载进行3-5小时左右的在线放电测试并做好记录,根据电池电压的下降规律找出有问题的单体落后电池。
[0037] (3)针对落后电池进行单体更换,注意,需保持同批次同品牌同型号。[0038] (4)开关电源参数调整:目前在网使用的开关电源品牌较多,但需要调整的基本参数项目大致相同,但具体数值不同。根据不同的基础规则制定不同的参数调整策略并记录。
[0039] (5)后续需根据动环系统来监控已调基站的放电情况,有可能进行第二次、第三次开关电源参数调整。
[0040] (6)退下来的落后电池返回库房进行修复与报废处理。
[0041] 在线维护优化:整组更换
[0042] 在集中维护中心内对废旧电池、基站返回的落后电池等废旧电池,通过放电测试、加水、除硫等操作进行容量配组,集中修复,使其容量恢复至正常标称容量的80%左右,以组为单位对目标基站进行上站直接整组更换,然后根据替换上的蓄电池的放电能力、基站负载、停电频次、站内温度等综合设定开关电源参数。同时对替换下来的蓄电池组运回仓库 进行容量配组和集中修复,达到可上站使用的要求备用,无法修复的则进行报废处理。
[0043] 通常,当通信基站的蓄电池组容量失效情况相对严重时,采用整组更换的方式来进行修复。
[0044] 蓄电池组整组更换的操作步骤如下。
[0045] (I)按照电池调配计划在基站内进行电池整组更换,注意电池连接条的螺丝应全部拧紧,避免充电不均衡及火灾事故。
[0046] (2)根据电池的更换情况,酌情调整开关电源整流模块数量。
[0047] (3)开关电源参数调整。例如,当整组容量下降40-50%时,蓄电池出现早期失水,如此时环境温度过高或开关电源参数设置不合理,将造成蓄电池进一步大量失水,电解液比重增大,容量下降严重。此时应首先对单体蓄电池适当补充水分,再利用活化仪设备进单体硫化处理,活化循环2-4次后,重新调整开关电源充电参数,原厂家规定的浮充电压53. 5-54V调整为54. 3-54. 7V,原厂家规定的均充电压由原来的56. 4V调整为56V,充电限流值由原来的厂家规定的0. 15C调整为0. IOC0并增加相应的均充时间,由过去的12小时调整为14-16小时。衡压均充时间由过去的3-5小时调整为6-8小时。
[0048] (4)后续需根据动环监控已调基站的放电情况,酌情进行第二次、第三次开关电源参数调整。
[0049] (5)退下来的电池返回库房进行修复与报废处理。
[0050] 蓄电池容量配组与集中修复
[0051] 具体而言,将库存报废蓄电池组及基站返回的在网电池经过多次容量配组,得到应报废蓄电池组和可修复蓄电池组,前者直接报废处理即可,后者经过集中容量修复后,将容量提升到可接受容量,例如标称容量的80%左右,就可以直接上站替换现有运行不良电池组。应指出,此处的标称容量的80%这一可接受容量仅仅是示例性而非限制性的。实践中,该可接受容量可以是标称容量的80-90%,例如标称容量的85%。
[0052] 配组与集中修复的操作步骤如下:
[0053] (I)电池报废原则:首先挑选物理损坏严重的(包括外壳有裂纹漏液的、爬酸严重的、极板腐蚀损坏的、极板短路的、极柱破损的、鼓胀变形严重的等),通过端电压测试,电压为OV的,即可认为可直接报废。其余的需要进一步人工修复处理,来判定是否有再利用价值。[0054] (2)电池配组及修复过程I :把电池尽可能按同品牌、同批次、同型号的进行配组,并根据电池容量选择合适的电流用10小时率进行3次充放电循环测试,每次均需记录电池端电压的变化与放电时长。根据端电压的变化判断其容量变化。经过3次完全的充放电测试,挑出容量无法恢复正常的电池放在一边,其余的重新配组重复上述充放电流程。每组电池修复周期在60-70小时左右。由于在库房内用放电仪进行放电,每个放电仪发热功率为5000W,所以库房内会产生大量热能。因为蓄电池对环境温度非常敏感,其最佳环境温度为15-25度,需配置空调来降低室内温度,以保证蓄电池修复效果。
[0055] (3)电池配组及修复过程2 :针对经过3次充放电测试后仍无法恢复容量的电池,进行有针对性的加水、除硫等工作。注意:此处的加水、除硫需根据电池的损坏程度进行适量、适度的调整。比如加水的量、除硫脉冲的时长与强度等等,不要损坏电池的物理特性。通过加水、除硫措施后,重复上述步骤,即重新配组、充放电测试,如有确实不能修复的则判断为可报废,其余电池需修复到满足指标为止。
[0056] (4)最终形成以组或品牌型号为单位的修复好的蓄电池,等待上站替换。
[0057] 下面简要说明通信基站开关电源参数的调整方法。在实际维护工作中,由于缺乏有效的研究与指导,基站开关电源参数一般采用系统默认值,导致蓄电池的使用寿命可能大大缩短。发明人通过对大量基站进行总结,摸索出一套较为可行的参数调整方法。
[0058] 例如,典型参数调整原则如下,其中由于开关电源设备品牌不同,可能参数名称存在不一致的情况:
[0059] (I)定时均充周期:一般为60天;
[0060] (2)定时均充时间:6〜14小时;
[0061] (3)转浮冲参考电流:4〜IOA ;
[0062] (4)恒压均充时间:约4小时;
[0063] (5)转均充判断电池容量:70%〜85% ;
[0064] (6)转均充判断电池电压:48. 75V〜47. 8V ;
[0065] (7)转均充判断放电时间:0〜3小时;
[0066] (8)蓄电池充电效率:运行I年以上的蓄电池组可设定为97〜120%,运行2〜4年以上的蓄电池组可设定为93〜5% ;
[0067] (9)蓄电池充电过流点:限制在0. 3C10A以内;
[0068] (10)蓄电池充电限流点:充电最大电流应掌握到0. 10〜0. 25C10A。
[0069] 通过开关电源参数的调整,改善了蓄电池的充放电管理模式,在后续使用过程中可持续的对蓄电池进行养护式充电,延缓蓄电池容量下降速度,延长蓄电池使用周期。
[0070] 根据本发明的方法,约93%的基站蓄电池放电能力得到明显提升,约7%的基站蓄电池放电能力改善不明显,与项目实施时人为操作误差相关。本发明在报废电池利旧工作中覆盖约8100块报废电池,共利旧2736块报废电池,容量恢复至标称容量的80%以上,已全部上站使用。在网三年内报废电池的可利旧率为40%左右,在网三年以上报废电池的可利旧率约为10%〜15%左右(依各地实际应用更换情况及电池品牌不同而不同)。通过实施本发明的蓄电池精细化维护方法,平均每基站可节省更新资金30%。由于蓄电池寿命延长,容量得以保证使发电成本可下降60 %。蓄电池的再利用可大量减少废弃蓄电池,降低通信基站应急发电时长,实现节能减排的环保目标。[0071] 此处所使用的术语“均充(或均衡充电)”是指为确保蓄电池组中的所有单体蓄电池完全充电的一种延续充电。
[0072] 此处所使用的术语“标称电压”是指用来鉴别蓄电池类型的适当的电压近似值。
[0073] 此处所使用的术语“饱和电压”是指蓄电池允许的最高电压。
[0074] 此处所使用的术语“充电速率”是指用来表示电池充电时电流的大小数值。在本申请中,充电速率是以蓄电池额定容量(C)为单位的。例如,IOC的充电速率表示需要0. I小时将蓄电池充电至其额定容量。
[0075] 此处所使用的术语“涓流充电”是指为补偿自放电,使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。
[0076] 此处所使用的术语“急充电”是指以高充电速率短时间的一种部分充电。
[0077] 此处公开了本发明的详细实施例,但是应当理解,所公开的实施例仅仅是本发明的示例性实施例,且可以按照多种形式来具体实现本发明。因此,此处公开的具体结构和功能细节不应解读为对本发明进行限制。因此,在所附权利要求书的范围内进行诸多调整或改进都是可能,且所述调整或改进落在由所附权利要求书限定的本发明的范围内。

Claims (10)

1. 一种通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,该方法包括下述步骤: 监测蓄电池的实际容量; 将蓄电池的实际容量与阈值容量进行比较; 当蓄电池的实际容量大于该阈值容量时,进行蓄电池在线容量配组;以及 当蓄电池的实际容量小于或等于该阈值容量时,进行蓄电池更换。
2.根据权利要求I的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,通过使用放电仪或者真负载进行在线放电测试,确定需要更换的蓄电池。
3.根据权利要求2的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,蓄电池更换的方式为蓄电池单体更换或者蓄电池组整组更换。
4.根据权利要求I的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,在蓄电池在线容量配组之后,或者在蓄电池更换之后,对蓄电池进行开关电源参数调整。
5.根据权利要求4的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,开关电源参数调整包括调整蓄电池的定时均充周期、定时均充时间、转浮冲参考电流、恒压均充时间、转均充判断电池容量、转均充判断电池电压、转均充判断放电时间、蓄电池充电效率、蓄电池充电过流点、或者蓄电池充电限流点。
6.根据权利要求I的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,对被更换的蓄电池进行蓄电池容量配组。
7.根据权利要求6的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,对蓄电池进行循环充放电测试,当容量无法恢复到可接受容量时,对蓄电池加水、除硫,再对蓄电池进行循环充放电测试,将容量仍无法恢复到可接受容量的蓄电池报废。
8.根据权利要求6的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于,对蓄电池进行循环充放电测试,当容量可以恢复到可接受容量时,通过循环充放电将蓄电池修复到可接受容量。
9.根据权利要求7的通信基站蓄电池组精细维护方法,其特征在于, 对于在加水、除硫后,再进行循环充放电测试,容量可以恢复到可接受容量的蓄电池,通过再次循环充放电将蓄电池修复到可接受容量。
10. 一种通信基站蓄电池组后备电源系统,该通信基站蓄电池组后备电源系统包括蓄电池组数据采集和分析模块,其用于采集和分析蓄电池组的历史运行数据;蓄电池组;电源,其用于对蓄电池组进行充电;充放电控制模块,其用于控制对蓄电池组的充放电,其特征在于,该通信基站蓄电池组后备电源系统利用如权利要求1-9中任意一项的通信基站蓄电池组精细维护方法对蓄电池进行精细维护。
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