CN107294198A - 一种4g基站电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种4G基站电源系统，包括交流配电箱、交流配电单元、整流模块、直流配电单元、太阳能电池方阵、风力发电组、控制模块、蓄电池组和防雷装置；所述交流配电箱通过交流配电单元与整流模块连接，整流模块将交流配电单元分配的交流电进行整流滤波后，再输送至直流配电单元；所述太阳能电池方阵和风力发电组均通过控制模块与蓄电池连接，所述蓄电池模块为直流配电单元提供工作电源。

Description

一种4G基站电源系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是一种4G基站电源系统。

背景技术

随着4G通信网络的发展，4G基站电源系统对移动通信网络正常可靠运行发挥着至关重要的作用。现有的基站电源系统需要满足基站设备7×24小时不间断供电，又需要易维护、易扩展。随着移动通信网络的发展，对基站电源系统的要求也越来越高，特别是对于机房空间的有效利用，采用多个单机架基站电源并联供电，随意扩展容量成为大容量基站电源系统，成为基站电源发展的主流趋势。

且由于基站设备需要7×24小时不间断供电，由于基站位置选址的复杂性，一些基站机房提供市电接入的条件有限，一些新能源供电系统应运而生，但是目前新能源供电系统的防雷装置还是采用传统的SPD+空开的防雷装置，这种防雷装置SPD前端空开容易跳闸，由于SPD前端通用型的保护空开不能耐受＞35kA的雷电冲击，一次雷击后空开跳闸，SPD即脱离系统，导致开关电源、主设备失去保护，同时也加大了雷雨季的基站损坏机率和维护成本。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种4G基站电源系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种4G基站电源系统，包括交流配电箱、交流配电单元、整流模块、直流配电单元、太阳能电池方阵、风力发电组、控制模块、蓄电池组和防雷装置；

所述交流配电箱通过交流配电单元与整流模块连接，整流模块将交流配电单元分配的交流电进行整流滤波后，再输送至直流配电单元；

所述太阳能电池方阵和风力发电组均通过控制模块与蓄电池连接，所述蓄电池模块为直流配电单元提供工作电源；

所述防雷装置包括ALFB模块和TSPD模块，所述ALFB模块串接在市电引入及交流配电单元之间，所述TSPD模块包括6组分别并联在ALFB模块的高压侧和低压侧的TSPD模组，所述直流配电单元的接地端连接保护地后再与ALFB模块的防雷地连接，所述直流配电单元的输出负极与工作地连接后再与ALFB模块的防雷地连接。

ALFB模块为雷电流频率阻抗同步抑制单元，TSPD模块为带电子脱扣功能的浪涌保护器。

本发明中，所述监控模块与整流模块和控制模块电性连接，用于采集整流模块和监控模块上的信息参数，将信息参数进行阈值判定，并将判定结果返回至整流模块和控制模块。

本发明中，所述直流配电单元包括通信负荷电路和蓄电池保护电路，所述蓄电池保护电路与蓄电池组相连接，蓄电池保护电路为蓄电池组提供保护，防止蓄电池过放。

本发明中，所述交流配电箱包括移动发电机组应急接口，所述移动发电机组应急接口连接移动发电机组，移动发电机组用于在无市电引入的环境下提供交流电输入。

本发明中，所述交流配电箱输出开关配置微型断路器。用于接入开关电源、空调、机房墙面插座和照明设备。

本发明中，所述整流模块容量按本期负荷配置，整流模块数按n方式配置，并保证开关电源在最大负载功率工作时具备一个备份整流模块，其中：n＝MAX(n1，n2)，即n1和n2中取数值较大者；

n1＝{基站设备平均功率下直流负荷+蓄电池充电电流}/本期配置单个整流模块容量，进位取整数，

n2＝{基站设备额定直流负荷/本期配置单个整流模块容量}+1，进位取整数。

本发明中，包括交流供电系统，所述交流供电系统运行方式如下：

市电正常时，由市电供电；

市电停电后，移动油机未到站时，站内通信设备由蓄电池放电供电；

移动油机到站，待油机启动后，由油机供电；

市电恢复后，由市电供电。

本发明中，包括直流供电系统，所述直流供电系统运行方式如下：

当交流电源正常时，由整流器和蓄电池并联浮充供电；

当交流电源中断后，由蓄电池单独向通信设备供电；

当交流电源恢复供电时，开关电源的监控模块自动启动整流器向通信负荷供电，并对蓄电池进行充电；

蓄电池组既为备用电源，又可以吸收高频纹波电流。

有益效果：本发明采用全新的4G基站通信电源系统架构，采用全新的ALFB技术和TSPD技术结合，ALFB模块串接在雷电入侵通道中，TSPD电子脱扣更加迅速、有效，且无脱扣失效或脱扣后未能及时恢复的问题，相比更加可靠；能够有效提高4G基站电源系统的安全防护能力，并且降低建设成本和维护成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是结构示意图；

图2是防雷装置的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细说明。

实施例：

如图1，本实施例提供的一种4G基站电源系统，包括浪涌保护器、移动发电机组、交流配电箱、交流配电单元、整流模块、直流配电单元、太阳能电池方阵、风力发电组、控制模块、监控模块和蓄电池，交流配电箱输入总开关前端配置浪涌保护器，市电引入通过浪涌保护器引入交流配电箱。

市电引入优选从公共电网引入一路380V/220V交流电源，如无法引入，则在满足供电质量前提下，按以下两种方案引入：①从基站所在或附近的建筑物就近引入一路380V/220V交流电源；②自建变压器，引入一路高压市电。新建基站要求引入一路三类以上(年停电次数≤54，每次停电时长≤8小时)的市电电源。乡镇及农村基站交流电源引入容量建议为15kW(自建变压器的基站，变压器容量建议按照20KVA选定)；一般市区、城郊及县城基站交流市电引入容量建议为20kW；特大城市密集市区基站，交流市电引入容量建议为25kW～30kW；基站内电源电缆应采用铜芯非延燃聚氯乙稀绝缘及护套软电缆。

交流配电箱配置有移动发电机组应急接口，应急接口连接移动发电机组，移动发电机组用于在无市电引入的环境下提供交流电输入。

所述交流配电箱通过交流配电单元与整流模块连接，整流模块将交流配电单元分配的交流电进行整流滤波后，再输送至直流配电单元。

本实施例中，太阳能电池方阵和风力发电组均通过控制模块与蓄电池连接，所述蓄电池组直流配电单元提供工作电源，直流配电单元输出负载。

本实施例中，蓄电池组配置容量推荐选用150Ah、300Ah、500Ah、600Ah、800Ah、1000Ah六种容量规格。200Ah及以下蓄电池组可使用12V电池单体组成的蓄电池组。优先选用铅酸电池，在机房空间和承重不足或环境恶劣的基站，可选用磷酸铁锂电池，农村地区基站不宜配置磷酸铁锂电池。

本实施例中，交流配电箱配置有市电/发电机组切换开关和移动发电机组应急接口。基站交流配电箱输出开关配置微型断路器，用于开关电源、空调、机房墙面插座、照明等设备的接入。

如图2，本实施例还包括防雷装置，所述防雷装置包括ALFB模块和TSPD模块，所述ALFB模块串接在市电引入及交流配电单元之间，在交流配电单元中性线中串接ALFB的同步阻抗隔离器件，抑制地网地电位中性线反击，消除正变换过电压损坏。所述TSPD模块包括6组TSPD模组，6组TSPD模组分别并联在ALFB模块的高压侧和低压侧，在高压侧和低压侧并联TSPD模组，泄放从低压侧入侵雷电流，消除逆变换过电压损坏。所述直流配电单元的接地端连接保护地后再与ALFB模块的防雷地连接，所述直流配电单元的输出负极与工作地连接后再与ALFB模块的防雷地连接，所述防雷装置利用机房、一体化柜平台基础钢筋结构作为机房地网，不需要重新制作机房地网。防雷装置可在1个工作日内完成。

当无雷电入侵时没有阻抗，保证交流电源的正常供电及设备的正常接地；

当雷电浪涌通过时，在雷电浪涌不同频率的作用下呈现相应的高阻抗状态，同步抑制交流端口或接地系统反击的1KHz-1MHz的多脉冲雷电波，实现雷电能量通过SPD对地泄放，从而保护后端设备。

TSPD电子脱扣更加迅速、有效，且无脱扣失效或脱扣后未能及时恢复的问题，相比更加可靠；由于每片TSPD内置脱扣机构，每片TSPD在短路失效时能单独脱离系统，实现可靠的免空开热插拔备份技术，避免空开跳闸未能及时恢复的雷击风险；既能保证最大雷电冲击下(120KA)的TSPD系统通流能力，也能保证失效TSPD不会对负载空开的影响，实现TSPD之间的“1+1+1”备份；采用热插拔设计，可在不断电的情况下进行TSPD的操作维护；通过传感器与动环监控系统连接，SPD退服、劣化等工作状态可实时上传，实现智能化监控和管理。TSPD的智能化监测，可实现B+C级共6组TSPD模组的通断监测、性能劣化监测，同时实现了雷电强度、时间、次数的监测，并能通过RS485上送到动环系统FSU，从而实现了主动维护、智能维护和低成本维护，降低了雷击故障率，提高了基站稳定性。

本实施例中，所述直流配电单元包括通信负荷电路和蓄电池保护电路，所述蓄电池保护电路与蓄电池模块相连接，为蓄电池模块提供保护，防止蓄电池过放。

所述监控模块与整流模块和控制模块电性连接，所述控制模块为一体化控制器，控制模块用于采集整流模块和监控模块上的信息参数，并将信息参数进行阈值判定，从而将判定结果返回至整流模块和控制模块。

本实施例中，高频开关组合电源由交流配电单元、直流配电单元、整流模块、监控模块组成。

交流配电单元：输入市电或油机电源，将交流电能分配给开关电源整流模块使用；含有浪涌保护器，作为基站电源系统的第二级防雷保护。

直流配电单元：通过直流汇流母排，将开关电源整流模块输出的直流电能提供给通信设备用电，并对电池进行充电。

整流模块：从交流配电取得交流电能，将交流电整流成直流电，输出到直流母排。

监控模块：实时监测和控制电源系统各部分工作，对电池进行自动管理，具有标准的RS232或RS485通信口，作为后台监控的接口。

整流模块容量按本期负荷配置，整流模块数按n方式配置，并保证开关电源在最大负载功率工作(不含蓄电池充电电流)时具备一个备份整流模块。其中：n＝MAX(n1，n2)，即n1和n2中取数值较大者；n1＝{基站设备平均功率下直流负荷+蓄电池充电电流(按基站蓄电池组总容量/10进行计算)}/本期配置单个整流模块容量，进位取整数。n2＝{基站设备额定直流负荷/本期配置单个整流模块容量}+1，进位取整数。开关电源宜采用50A整流模块。开关电源具备发电机组供电模式，能顺序启动整流模块并按需限制输出功率。采用固定发电机组保障的基站，应配置市电/发电机组自动切换装置。本实施例中，为方便统一备件，降低备件库存与管理成本，开关电源统一采用业界产品最成熟的30A或50A整流模块，并选用高效整流模块降低能耗。为了适应特殊试点场景，匹配小型固定交流发电机组，开关电源还具备交流发电机组供电模式，能顺序启动整流模块并按需限制输出功率，防止小型固定交流发电机组发生超载意外停机。

本实施例的系统运行方式如下：

交流供电系统运行方式：

(1)市电正常时，由市电供电；

(2)市电停电后，移动油机未到站时，站内通信设备由蓄电池放电供电；

(3)移动油机到站，待油机启动后，由油机供电；

(4)市电恢复后，由市电供电。

直流供电系统的运行方式:

在线恒压充电的全浮充供电方式。

(1)当交流电源正常时，由整流器和蓄电池并联浮充供电(整流器一方面给通信设备，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因自放电而失去的电量)；

(2)当交流电源中断后，由蓄电池单独向通信设备供电；

(3)当交流电源恢复供电时，开关电源的监控模块自动启动整流器向通信负荷供电，并对蓄电池进行充电。

(4)蓄电池组既为备用电源，又可以吸收高频纹波电流。

本发明提供了一种4G基站电源系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种4G基站电源系统，其特征在于，包括交流配电箱、交流配电单元、整流模块、直流配电单元、太阳能电池方阵、风力发电组、控制模块、蓄电池组和防雷装置；

所述交流配电箱通过交流配电单元与整流模块连接，整流模块将交流配电单元分配的交流电进行整流滤波后，再输送至直流配电单元；

交流配电单元：输入市电或油机电源，将交流电能分配给开关电源整流模块使用；含有浪涌保护器，作为基站电源系统的第二级防雷保护；

所述太阳能电池方阵和风力发电组均通过控制模块与蓄电池连接，所述蓄电池模块为直流配电单元提供工作电源；

所述防雷装置包括ALFB模块和TSPD模块，所述ALFB模块串接在市电引入及交流配电单元之间，所述TSPD模块包括6组并联在ALFB模块的高压侧和低压侧的TSPD模组，所述直流配电单元的接地端连接保护地后再与ALFB模块的防雷地连接，所述直流配电单元的输出负极与工作地连接后再与ALFB模块的防雷地连接。

2.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，包括监控模块，所述监控模块与整流模块和控制模块电性连接，控制模块用于采集整流模块和监控模块上的信息参数，将信息参数进行阈值判定，并将判定结果返回至整流模块和控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，所述直流配电单元包括通信负荷电路和蓄电池保护电路，所述蓄电池保护电路与蓄电池组相连接，蓄电池保护电路为蓄电池组提供保护，防止蓄电池过放。

4.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，所述交流配电箱包括移动发电机组应急接口，所述移动发电机组应急接口连接移动发电机组，移动发电机组用于在无市电引入的环境下提供交流电输入。

5.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，所述交流配电箱输出开关配置微型断路器，用于接入开关电源、空调、机房墙面插座和照明设备。

6.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，所述整流模块容量按本期负荷配置，整流模块数按n方式配置，并保证开关电源在最大负载功率工作时具备一个备份整流模块，其中：n＝MAX(n1，n2)，即n1和n2中取数值较大者；

n1＝{基站设备平均功率下直流负荷+蓄电池充电电流}/本期配置单个整流模块容量，进位取整数，

n2＝{基站设备额定直流负荷/本期配置单个整流模块容量}+1，进位取整数。

7.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，包括交流供电系统，所述交流供电系统运行方式如下：

市电正常时，由市电供电；

市电停电后，移动油机未到站时，站内通信设备由蓄电池放电供电；

移动油机到站，待油机启动后，由油机供电；

市电恢复后，由市电供电。

8.根据权利要求1所述的一种4G基站电源系统，其特征在于，包括直流供电系统，所述直流供电系统运行方式如下：

当交流电源正常时，由整流器和蓄电池并联浮充供电；

当交流电源中断后，由蓄电池单独向通信设备供电；

当交流电源恢复供电时，开关电源的监控模块自动启动整流器向通信负荷供电，并对蓄电池进行充电；

蓄电池组既为备用电源，又可以吸收高频纹波电流。