CN106961144A - 一种基站电源节能控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种基站电源节能控制装置及方法；基站电源节能控制装置包括智能控制单元、交流供电信息采集及控制单元、直流负载信息采集单元、安全保障单元、电源单元、状态指示单元、通信接口单元，控制方法是基于智能控制单元运行，包括系统状态初始化模块、电源整流模块开启及检测模块、电源整流模块功率差异判断模块、故障状态处理模块、电源整流模块开启数量调整模块、轮休单周期电源整流模块替换调整模块、通信模块7个软件功能模块；本发明通过分析电源系统内整流模块的耗能模式，降低系统的损耗达到节能的目的，设备运行状态更优良，从而延长各单元的使用寿命。

Description

一种基站电源节能控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种用于移动通信基站电源管理系统中，提高移动通信基站电源的运行效率、延长寿命的基站电源节能控制装置及方法。

背景技术

目前，大多数移动基站通信设备采用开关电源直流供电方式，出于对通信电源系统的安全、可靠性考虑，移动通信基站的开关电源系统容量配置大部分采用N+1冗余配置原则，即要保证负载供电需求又要保证蓄电池的充电需求，然而，因为蓄电池充电(均衡充电)的时间占整个运行时间的比例较小，绝大部分时间整流模块是处于浮充供电状态，单个整流模块的输出电流较小，负载率低，其自身能耗比例增大，造成较大的能源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，避免在基站电源运行过程中造成大量的能源浪费，而提供了一种基站电源节能控制装置及方法，本发明通过分析电源系统内整流模块的耗能模式，降低系统的损耗达到节能的目的，设备运行状态更优良，从而延长各单元的使用寿命。

本发明的目的是通过如下措施来实现的：一种基站电源节能控制装置，包括智能控制单元、交流供电信息采集及控制单元、直流负载信息采集单元、安全保障单元、电源单元、状态指示单元、通信接口单元；

所述的交流供电信息采集及控制单元与智能控制单元及外部的受控交流电路连接，交流供电信息采集及控制单元用于实现交流信息采集后传送给智能控制单元，智能控制单元分析处理做出判断后，发送控制命令给交流供电信息采集及控制单元实现交流电路的通断控制；

所述的安全保障单元与智能控制单元、交流供电信息采集及控制单元连接，用于侦测装置系统运行状态、电源电压信息，当所述的装置发生异常时向交流供电信息采集及控制单元发送继电器闭合控制命令；

所述的直流负载信息采集单元与智能控制单元连接，直流负载信息采集单元将直流电流数据发送给智能控制单元，作为其数据分析的依据；

所述的状态指示单元与智能控制单元连接，用于实现对系统的状态进行指示以及受控交流模块的工作状态的指示；

所述的通信接口单元与智能控制单元连接，用于实现上级监控系统的通信；

所述的电源单元用于实现高低压溢出保护功能和输入电压到板载使用电压的转换以及提供电源，所述的电源单元与各单元均有连接。

优选的，所述的交流供电信息采集及控制单元是通过交流互感器采集信息和继电器电路来控制通路，实现装置的交流供电模块的状态信息采集和通断控制功能。

优选的，所述的安全保障单元是以逻辑组合电路实现对继电器电路控制，确保继电器在系统故障和系统断电异常情况下实现所控通路闭合。

优选的，所述的直流负载信息采集单元是以直流霍尔互感器为主，结合直流电压信号数据实现直流负载信息采集功能。

优选的，所述的状态指示单元通过三色LED指示灯指示系统状态和受控交流模块的工作状态。

优选的，所述的通信接口单元具有干节点报警输出接口和485通信接口，实现与上级监控系统通信功能。

上述的一种基站电源节能控制装置的控制方法，所述的控制方法是基于智能控制单元运行，且控制方法包含7个软件功能模块：系统状态初始化模块、电源整流模块开启及检测模块、电源整流模块功率差异判断模块、故障状态处理模块、电源整流模块开启数量调整模块、轮休单周期电源整流模块替换调整模块、通信模块；操作步骤如下：

第一步，系统运行，系统状态初始化模块对初始状态进行检测和参数设定，确定所控制的交流电源整流模块的数量和负载信息，电源整流模块开启及检测模块读取基站电源系统总的直流负载信息；

第二步，所述的电源整流模块功率差异判断模块计算分析各交流电源整流模块输入功率的差异情况，如果各模块间差异小于等于20%，电源整流模块开启数量调整模块依据总电流调整各个电源整流模块的负载电流，使得负载控制在40%--80%之间，要保证最少工作模块数量不小于2，工作模块数量确定后，进入轮休周期，如果高于80%，则开启一个休息状态最久的一个电源整流模块，如果低于40%，则关闭一个工作时间最长的一个电源整流模块；

第三步，在轮休周期内，电源整流模块开启数量调整模块根据负载电流变化情况调整工作模块数量；所述的故障状态处理模块检测系统运行状况，发现异常后及时退出轮休模式，开通各电源整流模块；所述的通信模块实现将上级监控软件的查询信息上传和报警信息输出；

第四步，轮休周期结束，所述的轮休单周期电源整流模块替换调整模块根据工作时长和轮休周期进行模块间的替换调整。

本发明的有益效果是：本发明通过各个单元的连接与控制的方法，可以实现基站电源系统电源整流模块工作效率最佳，能耗降低。通过合理的调休方式，使得电源整流模块工作周期得到合理调配，降低了设备故障率，延长了设备正常使用时间，通过分析电源系统内整流模块的耗能模式，从其带载损耗和空载损耗两个方面，可以通过“软开关”技术实现开关电源整流模块智能休眠调控，从而实现降低系统的带载损耗和空载损耗，达到节能的目的，设备运行状态更优良，从而延长各单元的使用寿命。

附图说明

图1为一种电源节能控制装置的构成图。

图2-1为智能控制单元电路示意图。

图2-2为交流供电信息采集及控制单元电路示意图。

图2-3为直流负载信息采集单元电路示意图。

图2-4为安全保障单元电路示意图。

图2-5为电源单元电路示意图。

图2-6为状态指示单元。

图2-7通信单元电路示意图。

图3为智能控制单元的软件控制方法示意图。

图中：11-智能控制单元，12-交流供电信息采集及控制单元，13-直流负载信息采集单元，14-安全保障单元，15-电源单元，16-状态指示单元，17-通信接口单元；31-系统状态初始化模块，32-电源整流模块开启及检测模块，33-电源整流模块功率差异判断模块，34-故障状态处理模块，35-电源整流模块开启数量调整模块，36-轮休单周期电源整流模块替换调整模块，37-通信模块。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述。

实施例1：如图1所示，一种基站电源节能控制装置，包括智能控制单元1、交流供电信息采集及控制单元2、直流负载信息采集单元3、安全保障单元4、电源单元5、状态指示单元6、通信接口单元7；智能控制单元与交流供电信息采集及控制单元连接，智能控制单元与安全保障单元连接，安全保障电路与交流供电信息采集及控制单元连接，直流负载信息采集单元与智能控制单元连接，智能控制单元与状态指示单元连接，智能控制单元与通信接口单元连接。

如图2-1智能控制单元，由智能控制电路构成，以CPU为中心，连接报警接口、通信接口、控制输出电路、状态指示输出接口，直流信号A/D电路、交流信号A/D电路将信号传递给CPU，CPU 进行运算，实现装置的系统状态分析和控制功能。

如图2-2交流供电信息采集及控制单元，由交流供电信息采集及控制电路构成，交流供电信息采集及控制电路能够控制多路交流通路,交流供电信息采集及控制电路是通过交流互感器采集信息传达给信号处理电路，最终通过继电器电路来控制通路，实现该装置的交流供电模块的状态信息采集和通断控制功能，信号处理电路有信号输入接口和信号输出接口。

如图2-3，直流负载信息采集单元,由直流负载信息采集电路构成，直流负载信息采集电路是以直流霍尔互感器为主，结合直流电压信号数据实现直流负载信息采集功能。

如图2-4，安全保障单元，由安全保障电路构成，安全保障电路具有系统断电、运行异常时闭合所控继电器功能，安全保障电路是以逻辑组合电路实现对继电器电路控制，确保继电器在系统故障和系统断电等异常情况下实现所控通路闭合，继电器控制输出接口接收来自系统异常检测电路和端点检测电路发来的信号。

如图2-5，电源单元，由电源电路构成，电源输入保护电路连接电压检测电路、DC-DC转换电路，电源电路实现高低压溢出保护功能和输入电压到板载使用电压的转换；电源电路能够在输入电压范围DC-29V~DC-61V发生溢出时对电路进行保护的功能。

如图2-6，状态指示单元，由状态指示电路构成，指示灯电路连接指示灯译码电路，最终将信号传达给三色指示灯进行显示，三色LED指示灯指示系统状态和受控交流模块的工作状态。

如图2-7，通信接口单元，由通信接口电路构成，通信接口电路具有干节点报警输出接口和485通信接口，实现与上级监控系统通信功能。

智能控制电路是基站电源控制的核心，直流负载变化信息通过直流负载信息采集电路获取传送到智能控制电路，智能控制电路对直流负载信息数据进行分析，结合获取的交流负载信息进行综合判断，智能控制电路将控制命令发送到交流供电信息采集及控制电路实现对电源整流模块交流供电的控制，同时交流供电信息采集及控制电路将采集到的交流负载数据发送到智能控制电路，以实现对电源整流模块运行信息的判断。安全保障电路主要实现对停电、系统故障、硬件故障等信息的判断，能够及时对交流供电信息采集及控制电路发送接通命令，保障意外发生时所控电源整流模块是处于工作状态。电源电路实现电压范围溢出保护功能和宽电压范围输入到+5V、+3.3V的转换，为其他各部分供电。状态指示电路受控于智能控制电路，功能是显示系统状态和控制的电源整流模块的工作状态。通信接口电路连接到智能控制电路，实现报警输出和上级监控系统通信功能。

如图3所示，基站电源节能控制装置的控制方法，该方法是基于智能控制单元运行，控制方法包含7个软件功能模块，包括系统状态初始化模块31、电源整流模块开启及检测模块32、电源整流模块功率差异判断模块33、故障状态处理模块34、电源整流模块开启数量调整模块35、轮休单周期电源整流模块替换调整模块36和通信模块37。系统状态初始化模块31对系统参数进行设定，判定连接的电源整流模块数量信息，电源整流模块开启及检测模块32将电源整流模块开启并读取其输入功率数据，电源整流模块功率差异判断模块33判断开启各个电源整流模块间的功率差异情况，在功率差异小于20%情况下，电源整流模块开启数量调整模块35依据总电流调整各个电源整流模块的负载电流，使得负载控制在40%--80%之间。如果高于80%，则开启一个休息状态最久的一个电源整流模块；如果低于40%，则关闭一个工作时间最长的一个电源整流模块，单是要保证最少工作模块数量不小于2。电源整流模块设置合理后，系统进入轮休周期，轮休周期内判断输出总负载变化情况和电源整流模块输入功率变化情况，以能够及时调整电源系统适配情况。同时通信模块37侦测通信端口，应答数据轮询信息。轮休周期结束后，轮休单周期电源整流模块替换调整模块36将依据电源整流模块工作状态对其进行轮休调整。以上过程中如果有异常情况发生则进入故障状态处理模块34，故障处理措施是退出轮休机制，开启所有电源整流模块一个轮休周期，在下一周期再进入轮休模式。

Claims (7)

1.一种基站电源节能控制装置，其特征在于：包括智能控制单元、交流供电信息采集及控制单元、直流负载信息采集单元、安全保障单元、电源单元、状态指示单元、通信接口单元；

所述的交流供电信息采集及控制单元与智能控制单元及外部的受控交流电路连接，交流供电信息采集及控制单元用于实现交流信息采集后传送给智能控制单元，智能控制单元分析处理做出判断后，发送控制命令给交流供电信息采集及控制单元实现交流电路的通断控制；

所述的安全保障单元与智能控制单元、交流供电信息采集及控制单元连接，用于侦测装置系统运行状态、电源电压信息，当所述的装置发生异常时向交流供电信息采集及控制单元发送继电器闭合控制命令；

所述的直流负载信息采集单元与智能控制单元连接，直流负载信息采集单元将直流电流数据发送给智能控制单元，作为其数据分析的依据；

所述的状态指示单元与智能控制单元连接，用于实现对系统的状态进行指示以及受控交流模块的工作状态的指示；

所述的通信接口单元与智能控制单元连接，用于实现上级监控系统的通信；

所述的电源单元用于实现高低压溢出保护功能和输入电压到板载使用电压的转换以及提供电源，所述的电源单元与各单元均有连接。

2.根据权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置，其特征在于：所述的交流供电信息采集及控制单元是通过交流互感器采集信息和继电器电路来控制通路，实现装置的交流供电模块的状态信息采集和通断控制功能。

3.根据权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置，其特征在于：所述的安全保障单元是以逻辑组合电路实现对继电器电路控制，确保继电器在系统故障和系统断电异常情况下实现所控通路闭合。

4.根据权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置，其特征在于：所述的直流负载信息采集单元是以直流霍尔互感器为主，结合直流电压信号数据实现直流负载信息采集功能。

5.根据权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置，其特征在于：所述的状态指示单元通过三色LED指示灯指示系统状态和受控交流模块的工作状态。

6.根据权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置，其特征在于：所述的通信接口单元具有干节点报警输出接口和485通信接口，实现与上级监控系统通信功能。

7.如权利要求1所述的一种基站电源节能控制装置的控制方法，其特征在于：所述的控制方法是基于智能控制单元运行，且控制方法包含7个软件功能模块：系统状态初始化模块、电源整流模块开启及检测模块、电源整流模块功率差异判断模块、故障状态处理模块、电源整流模块开启数量调整模块、轮休单周期电源整流模块替换调整模块、通信模块；操作步骤如下：

第一步，系统运行，系统状态初始化模块对初始状态进行检测和参数设定，确定所控制的交流电源整流模块的数量和负载信息，电源整流模块开启及检测模块读取基站电源系统总的直流负载信息；

第二步，所述的电源整流模块功率差异判断模块计算分析各交流电源整流模块输入功率的差异情况，如果各模块间差异小于等于20%，电源整流模块开启数量调整模块依据总电流调整各个电源整流模块的负载电流，使得负载控制在40%--80%之间，要保证最少工作模块数量不小于2，工作模块数量确定后，进入轮休周期，如果高于80%，则开启一个休息状态最久的一个电源整流模块，如果低于40%，则关闭一个工作时间最长的一个电源整流模块；

第三步，在轮休周期内，电源整流模块开启数量调整模块根据负载电流变化情况调整工作模块数量；所述的故障状态处理模块检测系统运行状况，发现异常后及时退出轮休模式，开通各电源整流模块；所述的通信模块实现将上级监控软件的查询信息上传和报警信息输出；

第四步，轮休周期结束，所述的轮休单周期电源整流模块替换调整模块根据工作时长和轮休周期进行模块间的替换调整。