CN105048443B - 一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用直流供电装置，包括一个主站直流供电系统和至少一个副站直流供电系统，主站直流供电系统与副站直流供电系统之间通过输电线缆传输电能，并在主站直流供电系统内置有蓄电池，其特征在于，在所述副站直流供电系统中安装所述直流供电装置，和/或，在主站直流供电系统中安装所述直流供电装置。采用本发明所述基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，由于副站可不安装蓄电池，可在一定程度上降低运营成本及蓄电池被盗的风险；副基站没有蓄电池，基站内可以工作在更宽的温度范围，减少了空调使用，降低了电能损耗。

Description

一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统及方法，属于通信基站供电设备技术领域。

背景技术

目前，国内在一定区域内建有多个分属不同通信运营商的基站情况比较普遍，在此将方圆500米范围内的基站统称为“相邻”基站。每个基站均有独立的市电引入、直流供电、蓄电池、空调等配套设施。对于拥有国内全部基站配套设施产权的铁塔公司来说，相邻基站“超量”配置的开关电源、蓄电池、空调等配套设备，显著增加了电能消耗，特别是蓄电池对运行环境温度要求苛刻，基站环境温度通常控制25℃左右，每年基站空调耗电量占基站总用电量的50％左右，既不利于节能减排，也加大了日常维护及故障抢修工作量；同时相邻基站市电同时停电的概率很大，一台发电车辆往往难以保证相邻多个基站应急供电的需求。整合相邻基站配套设备资源势必成为基站节能减排工作的重点。

目前的宏基站内配套设备部署有以下特征：

1、每个基站均配置了独立、完整的市电引入、直流供电系统及空调等配套设备；

2、基站内蓄电池对温度较为敏感，机房内温度通常控制在25℃左右。每年机房空调制冷的耗电量约占整个机房耗电的50％，耗电量相当可观；

3、在一定区域内不同通信运营商多个基站相邻现象较为普遍；

4、相邻基站“超量”配置的开关电源、蓄电池、空调等配套设备增加了设备功耗，加大了配套设备日常维护及故障抢修工作量；当相邻基站市电同时停电时，需要多台发电车辆才能保证多个相邻基站应急供电需求。

基于上述描述，如何在保证相邻多个基站直流用电设备安全运行前提下，尽量减少相邻基站“超量”配置的配套设备、降低配套设备耗电量，避免占用过多维护资源，将成为运营商及铁塔公司亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统及方法，在保证相邻多个基站直流用电设备安全运行前提下，尽量减少相邻基站“超量”配置的配套设备、降低配套设备耗电量，避免占用过多维护资源。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种直流供电装置，包括稳压电路、电流检测电路、控制电路和电压检测电路，所述稳压电路与电流检测电路串接进入电路中，所述稳压电路外接所述控制电路，所述电压检测电路与所述控制电路连接。

所述稳压电路包括变压器T7，变压器的输入端与第一整流桥电路连接，变压器的输出端与第二整流桥电路连接。

所述第一整流桥电路由四个N-MOS管组成。

所述第二整流桥电路由四个二极管组成。

一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用所述直流供电装置，包括一个主站直流供电系统和至少一个副站直流供电系统，主站直流供电系统与副站直流供电系统之间通过输电线缆传输电能，并在主站直流供电系统内置有蓄电池，其特征在于，在所述主站直流供电系统中安装所述直流供电装置，和/或，在副站直流供电系统中安装所述直流供电装置。

主站直流供电系统包括蓄电池、开关组模块、一次下电开关、二次下电开关和若干个整流模块，蓄电池与开关组模块的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

副站直流供电系统包括开关组模块、一次下电开关、二次下电开关和若干个整流模块，输电线缆与开关组模块的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

所述直流供电装置可以连接在主站直流供电系统的开关组模块的任意端、直流母线或直流回路中的其他开关上，优选的，所述直流供电装置输入端接在主站直流供电系统的直流母线上，输出端接在输电线缆上，和/或，所述直流供电装置输出端接在副站直流供电系统的开关组模块一端上或直流母线或直流回路上任一开关上，输入端接在输电线缆上，和/或，所述直流供电装置安装在主站直流供电系统与副站直流供电系统之间的输电线缆上。

更进一步优选的，所述直流供电装置接在主站直流供电系统的直流母线上，或者所述直流供电装置接在副站直流供电系统的开关组模块的输入端。

一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统的供电方法，当副站直流供电系统正常供电时，为使输电线缆上电流尽量小，直流供电装置(若主副站均安装直流供电装置，则特指副站侧装置)会降低输出电压至低于副站直流供电系统电压，并高于某一阈值，当副站直流供电系统不能正常供电时，直流供电装置输出电压会继续下降至低于该阈值，此时即认为副站直流供电系统异常，并自动调整输出电压，以恒压形式或跟随主站直流供电电压的形式对副站供电。

所述直流供电装置，支持电能的单向流动，即从输入端到输出端，不支持电能的反向流动。具有隔离、短路保护等功能，避免因短路等原因造成基站之间的相互影响；通过判断输入、输出电压、电流等信息，能够判断出装置与主站或副站之间的连接是否正常，便于维护。

采用本发明所述基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，由于副站可不安装蓄电池，可在一定程度上降低运营成本及蓄电池被盗的风险；副基站没有蓄电池，基站内可以工作在更宽的温度范围，减少了空调使用，降低了电能损耗。

在一定范围内有多个相邻基站时，蓄电池可以集中安装在一个基站中，该基站称为主站，被移除蓄电池的基站被称为副站，主站充当副站的备电，主副站之间以直流线缆相连。主站直流供电系统输出回路通过直流供电装置及输电电缆接入副站直流供电系统，作为副站备电，在副基站内直流供电系统正常工作时主站不会向副站输出能量，故主副站之间的线缆损耗可以忽略不计，降低了电能损耗；可实现副站不安装蓄电池情况下，满足副站直流用电设备不间断运行的需求；由于副基站不安装蓄电池，也减少了蓄电池的维护费用和设备投资。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例二的结构图。

图2为本发明实施例三的结构图。

图3为本发明实施例四的结构图。

图4为直流供电装置的稳压模块的电路图。

具体实施方式

实施例一

如图1-4所示，本发明实施例一提供的一种直流供电装置3，包括稳压电路、电流检测电路、控制电路和电压检测电路，所述稳压电路与电流检测电路串接进入电路中，所述稳压电路外接所述控制电路，所述电压检测电路与所述控制电路连接。

所述稳压电路包括变压器T7，变压器的输入端与第一整流桥电路连接，变压器的输出端与第二整流桥电路连接。

所述第一整流桥电路由四个N-MOS管Q1组成。

所述第二整流桥电路由四个二极管D1组成。

实施例二

如图1所示，本发明实施例二提供的一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用所述直流供电装置3，包括一个主站直流供电系统1和至少一个副站直流供电系统2，主站直流供电系统1与副站直流供电系统2之间通过输电线缆8传输电能，并在主站直流供电系统1内置有蓄电池7，在主站直流供电系统1中安装所述直流供电装置3。

主站直流供电系统1包括蓄电池7、开关组模块4、一次下电开关6、二次下电开关5和若干个整流模块，蓄电池7与开关组模块4的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

副站直流供电系统包括开关组模块、一次下电开关、二次下电开关和若干个整流模块，输电线缆与开关组模块的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

优选的，所述直流供电装置3输入端接在主站直流供电系统1的直流母线上，或者直流回路中的某个开关上。输出端接在输电线缆上。

更进一步优选的，所述直流供电装置3输入端接在主站直流供电系统1的直流母线上。

实施例三

如图2所示，本发明实施例三提供的一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用所述直流供电装置3，包括一个主站直流供电系统1和至少一个副站直流供电系统2，主站直流供电系统1与副站直流供电系统2之间通过输电线缆8传输电能，并在主站直流供电系统1内置有蓄电池7，在所述副站直流供电系统2中安装所述直流供电装置。

主站直流供电系统1包括蓄电池7、开关组模块4、一次下电开关6、二次下电开关5和若干个整流模块，蓄电池7与开关组模块4的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

副站直流供电系统包括开关组模块、一次下电开关、二次下电开关和若干个整流模块，直流供电装置与开关组模块的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在一次下电开关与二次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

优选的，所述直流供电装置3输出端接在副站直流供电系统2的开关组模块输入端或直流母线上或直流回路中的某个开关上。

更进一步优选的，所述直流供电装置接在副站直流供电系统的开关组模块的输入端。

实施例四

如图3所示，本发明实施例四提供的一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用所述直流供电装置3，包括一个主站直流供电系统1和至少一个副站直流供电系统2，主站直流供电系统1与副站直流供电系统2之间通过输电线缆8传输电能，并在主站直流供电系统1内置有蓄电池7，在所述副站直流供电系统2中安装所述直流供电装置3，在主站直流供电系统1中安装所述直流供电装置3。

主站直流供电系统1包括蓄电池7、开关组模块4、一次下电开关6、二次下电开关5和若干个整流模块，蓄电池7与开关组模块4的一端连接，开关组模块的另一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，在二次下电开关与一次下电开关之间接直流母线，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

副站直流供电系统包括开关组模块、一次下电开关、二次下电开关和若干个整流模块，开关组模块的一端先后与二次下电开关、一次下电开关串联，直流母线接在一次下电开关和二次下电开关之间，一次下电开关通过直流母线与若干个整流模块连接。

优选的，主站侧，所述直流供电装置3输入端接在主站直流供电系统1的直流母线或直流母线上，或者直流回路中的某个开关上。输出端接在输电线缆上；副站侧，所述直流供电装置3输出端接在副站直流供电系统2的开关组模块输入端或直流母线上或直流回路中的某个开关上，输入端接在输电线缆上。

更进一步优选的，主站侧，所述直流供电装置3输入端接在主站直流供电系统1的直流母线上；副站侧，所述直流供电装置接在副站直流供电系统的开关组模块的输入端。

实施例五

所述一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统的供电方法，当副站直流供电系统正常供电时，为使直流线缆上电流尽量小，直流供电装置(若主副站均安装直流供电装置，则特指副站侧装置)会降低输出电压至低于副站直流供电系统电压，并高于某一阈值，当副站直流供电系统不能正常供电时，直流供电装置输出电压会继续下降至低于该阈值，此时即认为副站直流供电系统异常，并自动调整输出电压，以恒压形式或跟随主站直流供电电压的形式对副站供电。

所述直流供电装置，支持电能的单向流动，即从输入端到输出端，不支持电能的反向流动。具有隔离、短路保护等功能，避免因短路等原因造成基站之间的相互影响；通过判断输入、输出电压、电流等信息，能够判断出装置与主站或副站之间的连接是否正常，便于维护。

采用本发明所述基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，由于副站可不安装蓄电池，可在一定程度上降低运营成本及蓄电池被盗的风险；副基站没有蓄电池，基站内可以工作在更宽的温度范围，减少了空调使用，降低了电能损耗。

在一定范围内有多个相邻基站时，蓄电池可以集中安装在一个基站中，该基站称为主站，被移除蓄电池的基站被称为副站，主站充当副站的备电，主副站之间以直流线缆相连。主站直流供电系统输出回路通过直流供电装置及输电电缆接入副站直流供电系统，作为副站备电，在副基站内直流供电系统正常工作时主站不会向副站输出能量，故主副站之间的线缆损耗可以忽略不计，降低了电能损耗；可实现副站不安装蓄电池情况下，满足副站直流用电设备不间断运行的需求；由于副基站不安装蓄电池，也减少了蓄电池的维护费用和设备投资。

Claims (4)

1.一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，使用直流供电装置，包括一个主站直流供电系统和至少一个副站直流供电系统，主站直流供电系统与副站直流供电系统之间通过输电线缆传输电能，并在主站直流供电系统内置有蓄电池，其特征在于，在所述副站直流供电系统中安装所述直流供电装置，和/或，在主站直流供电系统中安装所述直流供电装置；

主站直流供电系统包括蓄电池、第一开关组模块、第一一次下电开关、第一二次下电开关和若干个第一整流模块，蓄电池与第一开关组模块的一端连接，第一开关组模块的另一端先后与第一二次下电开关、第一一次下电开关串联，在第一二次下电开关与第一一次下电开关之间接第一直流母线，第一一次下电开关通过第一直流母线与若干个第一整流模块连接；

副站直流供电系统包括第二开关组模块、第二一次下电开关、第二二次下电开关和若干个第二整流模块，输电线缆与第二开关组模块的一端连接，第二开关组模块的另一端先后与第二二次下电开关、第二一次下电开关串联，在第二二次下电开关与第二一次下电开关之间接第二直流母线，第二一次下电开关通过第二直流母线与若干个第二整流模块连接；

所述直流供电装置，包括稳压电路、电流检测电路、控制电路和电压检测电路，所述稳压电路与电流检测电路串接进入电路中，所述稳压电路外接所述控制电路，所述电压检测电路与所述控制电路连接；第一整流桥电路由四个N-MOS管组成；所述稳压电路包括变压器T7，变压器的输入端与第一整流桥电路连接，变压器的输出端与第二整流桥电路连接；所述第二整流桥电路由四个二极管组成。

2.如权利要求1所述的一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，其特征在于，主站侧，所述直流供电装置输入端接在主站直流供电系统的直流母线或直流回路上的任一开关上，输出端接在输电线缆上，和/或，副站侧，所述直流供电装置输出端接在副站直流供电系统的开关组模块一端或直流母线或直流回路上的任一开关上，输入端接在输电线缆上，和/或，所述直流供电装置安装在主站直流供电系统与副站直流供电系统之间的输电线缆上。

3.如权利要求1或2所述的一种基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统，其特征在于，所述直流供电装置输入端接在主站直流供电系统的直流母线上或直流回路中的任一开关上，或者所述直流供电装置输出端接在副站直流供电系统的开关组模块的输入端或直流母线上。

4.一种权利要求1至3任一项所述基于共享蓄电池组的分散式直流供电系统的供电方法，当副站直流供电系统正常供电时，为使直流线缆上电流尽量小，直流供电装置会降低输出电压至低于副站直流供电系统电压，并高于第一阈值，当副站直流供电系统不能正常供电时，直流供电装置输出电压会继续下降至低于该阈值，此时即认为副站直流供电系统异常，并自动调整输出电压，以恒压形式或跟随主站直流供电电压的形式对副站供电。