CN116742635A - 一种5g通信基站电力供给方法 - Google Patents

一种5g通信基站电力供给方法 Download PDF

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牛毅
佴炜
王晓莹
邢移单
顾问鼎
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Abstract

本发明公开了一种5G通信基站电力供给方法。为了克服现有技术没有考虑到不同5G业务的消耗的问题，本发明，包括以下步骤：S1：将一天划分为若干个时间段，分别获取各时间段内不同基站的业务类型及其通信流量；S2：根据不同业务的系数，加权计算该时间段的能耗量；S3：将计算的能耗量与数据库中预设的阈值比较，确定该时间段的供电等级；S4：基站根据供电等级控制电源切换开关，从而改变储能系统的接入方式，实现基站的电力供给分配。充分考虑不同业务造成的能耗不同，根据其能耗确定该时段的电力供给模式，保证5G通信基站的稳定供电；划分不同的时段，分别进行电力公供给模式的控制，更加具有针对性。

Description

一种5G通信基站电力供给方法
技术领域
本发明涉及一种电力供给领域，尤其涉及一种5G通信基站电力供给方法。
背景技术
5G时代的到来给通信网络基础设备的构建带来巨大的挑战，而基站作为其中最为重要的组成部分，其供电的稳定性将直接影响整个通信网络的效率，作为通信电源的心脏，只有保证通信电源的可靠和安全，才能更好地保证通信系统的稳定，一旦基站电源出现供电问题势必会导致通信设备无法正常运行，导致通信电路瘫痪，进而造成较大的经济损失和社会影响。虽然5G技术的传输速率以及时延性均得到很大的提升，但与此同时也给供电需求提出更高的要求。5G基站不仅存在较大的能耗，且供电要求复杂，受传统供电模式限制，从而导致成本增加、供电不稳定等问题。
目前，通信基站的电力供给模式一般通过储能设备在基站交直流设备电网故障下紧急供电，不会根据不同基站当前时段的5G业务类型进行能源消耗的预测，从而有针对性的分配电力供给。例如，一种在中国专利文献上公开的“用于5G基站的混合供电系统及混合供电方法”，其公告号CN111082507A，混合供电系统包括光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、第一和第二下电管理单元、5G基站的重要负载和次要负载以及能量控制单元；光伏发电单元、风力发电单元和电池单元均与系统直流母排连接，市电单元和柴油机发电单元通过整流器与系统直流母排连接，系统直流母排通过第一下电管理单元与5G基站的重要负载连接，通过第二下电管理单元与5G基站的次要负载连接；能量控制单元均衡控制光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元和电池单元为5G 基站的重要负载和5G基站的次要负载进行供电，为5G基站的安全运行提供可靠保障。该方案没有考虑到不同5G业务类型的消耗，从而进行针对性的电力供给分配。
发明内容
本发明主要解决现有技术没有考虑到不同5G业务的消耗的问题，提供一种5G通信基站电力供给方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种5G通信基站电力供给方法，包括以下步骤：
S1：将一天划分为若干个时间段，分别获取各时间段内不同基站的业务类型及其通信流量；
S2：根据不同业务的系数，加权计算该时间段的能耗量；
S3：将计算的能耗量与数据库中预设的阈值比较，确定该时间段的供电等级；
S4：基站根据供电等级控制电源切换开关，从而改变储能系统的接入方式，实现基站的电力供给分配。
本方案充分考虑不同业务造成的能耗不同，根据其能耗确定该时段的电力供给模式，保证5G通信基站的稳定供电；划分不同的时段，分别进行电力公供给模式的控制，更加具有针对性。
作为优选，所述时间段的划分过程具体包括以下过程：
以一小时为最小单位，将一天划分为24个第一时间段；
将同一第一时间段内不同业务类型的流量数据及总流量数据分别拟合为折线图，以时间为横轴，流量为纵轴；
计算不同业务类型的流量数据折线图中各时间点的斜率的绝对值，判断是否存在斜率的绝对值大于预设的斜率值；若是，则将该时间点标记为疑似界点；
若该时间点在2/3及以上的业务类型流量数据折线图中被判定为疑似界点，则确定该时间为界点；
将第一时间段的两个时间端点确定为界点；两个相邻之间的界点之间的时间段为第二时间段；将第二时间段内总的流量数据拟合为折线图；判断相邻的两个第二时间段内的流量数据的平均值差是否在差值阈值内；若是，则合并两个第二时间段为第三时间段；
对相邻的第二时间段依次判断，获得最终的时间段划分结果。
灵活确定时间段的长短，确定调整频率，减少反馈次数，减少调整次数，提高效率。
作为优选，若业务类型为uRLLC的流量数据折线图标记的疑似界点，则该疑似界点直接确定为界点。对于高消耗的业务类型，直接用于划分时间的分界点，使得时间划分更加准确、可信。
作为优选，所述的能耗量计算过程为：
其中，wn为第n种业务类型的对应的系数；
Ts为时间段的开始时间点；
Te为时间段的结束时间点；
Knt为时间点t时第n种业务类型的流量数据。
根据不同业务类型及其流量确定能耗量，有针对性的进行供电分配。
作为优选，所述的供电等级包括：
峰时供电，投入混合所有来源的储能系统为基站供电；
谷时供电，储能系统接收所有混合来源的电力充电；
变时供电，根据能耗量投入部分来源储能系统为基站供电。
根据不同供电等级确定供电模式，更具有针对性。
作为优选，所述的电力供给分配过程包括：
单基站内的电力供给调配，通过电源切换开关控制储能系统的充放电模式，为基站提供稳定的电力供给，实时结算储能系统的电量余量；
判断同一台区内的各基站是否均处于稳定供电状态，若是，则结算储能系统电量余量；否则，跨基站调配电力，并实时计算储能系统的电量余量；
判断跨基站调配后的台区的电量余量是否低于预设的电量储备阈值，若是，则进行跨台区电力调配。
调配区域由小到大，依次递增调节，协同调整，使得供电均衡。
作为优选，单个基站内电力供给调配的过程为：
判断该时间段的供电等级控制储能系统的充放电状态；
若供电等级为峰时供电，则将该基站内的所有储能系统均投入到基站供电；
若供电等级为谷时供电，则通过混合来源为储能系统充电，混合来源包括太阳能、风能和市电；
若供电等级为变时供电，则判断该时间段的能耗量所处的储能开放区间，并投入对应的储能系统供电。
保证单个基站的稳定供电。
作为优选，所述的储能开放区间的确定过程为：
将峰时供电对应的阈值Pu和谷时供电对应的阈值Pd做差，确定阈值差Pa；
Pa＝Pu-Pd
将峰时供电和谷时供电的阈值区间均分为5个调整范围阈值，分别对应5个储能开放区间；
Pam＝Pu+m*Pa
其中，Pam为第m个调整范围阈值；
将能耗量与调整范围阈值匹配，向上取对应的调整范围阈值，确定对应的储能开放区间。
在变时供电状态下多级调控，供电更加精确。
作为优选，台区内基站间电力调配过程为：
判断台区内是否所有基站的电力供给满足支持基站能耗；若是，则统计该台区内储能系统电量及储能系统充放电情况；否则，查看相邻基站储能系统充放电情况；
若基站储能系统均处于放电状态，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，进行下一步判断；判断该基站储能系统的剩余电量是否低于最低保障阈值；若是，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，通过移动储能模块进行基站间的调控电力供给。
通过移动储能模块，例如电动汽车等，在同一台区中的基站间进行电能的分配，使得台区中的基站间电力供给平衡。
作为优选，台区间电力调配过程为：
判断经过基站间电力调配后的台区中是否仍存在基站电力供给不满足基站能耗的情况；若是，则查询相邻台区的基站供电情况以及储能系统电量；否则，结束；
若相邻台区中所有基站的电力供给满足支持基站能耗，且台区储能系统的剩余电量大于台区最低保障阈值，则进入下一步判断，否则，查询下一个台区；
判断台区内的储能系统是否均处于放电状态，若是，则查询下一台区的储能系统；否则，通过移动储能模块进行台区间的调控电力供给。
通过移动储能模块，例如电动汽车等，在台区间进行电能的分配，使得台区电力供给平衡。
本发明的有益效果是：
1.充分考虑不同业务造成的能耗不同，根据其能耗确定该时段的电力供给模式，保证5G通信基站的稳定供电。
2.划分不同的时段，分别进行电力公供给模式的控制，更加具有针对性。
3.灵活确定时间段的长短，确定调整频率，减少反馈次数，减少调整次数，提高效率。
4.调配区域由小到大，依次递增调节，协同调整，使得供电均衡。
附图说明
图1是本发明的电力供给方法流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例的一种5G通信基站电力供给方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：将一天划分为若干个时间段，分别获取各时间段内不同基站的业务类型及其通信流量。
5G基站的业务类型包括增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)、低时延高可靠(Ultra Reliable&LowLatency Communication，URLLC)和海量物联网通信(Massive Machine Type Communication，eMTC)。
时间段的划分过程具体包括以下过程：
A1：以一小时为最小单位，将一天划分为24个第一时间段。
A2：将同一第一时间段内不同业务类型的流量数据及总流量数据分别拟合为折线图，以时间为横轴，流量为纵轴。
A3：计算不同业务类型的流量数据折线图中各时间点的斜率的绝对值，判断是否存在斜率的绝对值大于预设的斜率值；若是，则将该时间点标记为疑似界点。
若业务类型为URLLC的流量数据折线图标记的疑似界点，则该疑似界点直接确定为界点。
对于高消耗的业务类型，直接用于划分时间的分界点，使得时间划分更加准确、可信。
A4：若该时间点在2/3及以上的业务类型流量数据折线图中被判定为疑似界点，则确定该时间为界点。
A5：将第一时间段的两个时间端点确定为界点；两个相邻之间的界点之间的时间段为第二时间段。
A6：将第二时间段内总的流量数据拟合为折线图。
判断相邻的两个第二时间段内的流量数据的平均值差是否在差值阈值内；若是，则合并两个第二时间段为第三时间段。
A7：对相邻的第二时间段按照步骤A7依次判断，获得最终的时间段划分结果。
若第二时间段与相邻的两个时间段不合并，则该第二时间段即为第三时间段；当所有时间段判断完成后，第三时间段为最终的时间段划分结果。
灵活确定时间段的长短，确定调整频率，减少反馈次数，减少调整次数，提高效率。
S2：根据不同业务的系数，加权计算该时间段的能耗量。在数据库中，将不同业务类型对应不同加权系数，通过查表能够获得业务对应的加权系数。
能耗量计算过程为：
其中，wn为第n种业务类型的对应的系数；
Ts为时间段的开始时间点；
Te为时间段的结束时间点；
Knt为时间点t时第n种业务类型的流量数据。
不同的业务类型单位流量的能耗量不同，根据不同业务类型及其流量确定能耗量，有针对性的进行供电分配。
充分考虑不同业务造成的能耗不同，根据其能耗确定该时段的电力供给模式，保证5G 通信基站的稳定供电。
S3：将计算的能耗量与数据库中预设的阈值比较，确定该时间段的供电等级。
供电等级包括：
峰时供电，投入混合所有来源的储能系统为基站供电；
谷时供电，储能系统接收所有混合来源的电力充电；
变时供电，根据能耗量投入部分来源储能系统为基站供电。
数据库中预设有峰时供电对应的阈值Pu和谷时供电对应的阈值Pd；当计算的能耗量大于等于阈值Pu时，确定该时间段的供电等级为峰时供电；当计算的能耗量小于等于阈值Pd时，确定该时间段的供电等级为谷时供电；其余为变时供电。
划分不同的时段，分别进行电力公供给模式的控制，根据不同供电等级确定供电模式，更具有针对性。
S4：基站根据供电等级控制电源切换开关，从而改变储能系统的接入方式，实现基站的电力供给分配。
电力供给分配过程包括：
B1：单基站内的电力供给调配，通过电源切换开关控制储能系统的充放电模式，为基站提供稳定的电力供给，实时结算储能系统的电量余量。
单个基站内电力供给调配的过程为：
判断该时间段的供电等级控制储能系统的充放电状态；
若供电等级为峰时供电，则将该基站内的所有储能系统均投入到基站供电。
若供电等级为谷时供电，则通过混合来源为储能系统充电，混合来源包括太阳能、风能和市电。
若供电等级为变时供电，则判断该时间段的能耗量所处的储能开放区间，并投入对应的储能系统供电。
储能开放区间的确定过程为：
将峰时供电对应的阈值Pu和谷时供电对应的阈值Pd做差，确定阈值差Pa；
Pa＝Pu-Pd
将峰时供电和谷时供电的阈值区间均分为5个调整范围阈值，分别对应5个储能开放区间；
Pam＝Pu+m*Pa
其中，Pam为第m个调整范围阈值；
将能耗量与调整范围阈值匹配，向上取对应的调整范围阈值，确定对应的储能开放区间。
在变时供电状态下多级调控，供电更加精确。
B2：判断同一台区内的各基站是否均处于稳定供电状态，若是，则结算储能系统电量余量；否则，跨基站调配电力，并实时计算储能系统的电量余量。
台区内基站间电力调配过程为：
判断台区内是否所有基站的电力供给满足支持基站能耗；若是，则统计该台区内储能系统电量及储能系统充放电情况；否则，查看相邻基站储能系统充放电情况；
若基站储能系统均处于放电状态，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，进行下一步判断；判断该基站储能系统的剩余电量是否低于最低保障阈值；若是，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，通过移动储能模块进行基站间的调控电力供给。
通过移动储能模块，例如电动汽车等，在同一台区中的基站间进行电能的分配，使得台区中的基站间电力供给平衡。
B3：判断跨基站调配后的台区的电量余量是否低于预设的电量储备阈值，若是，则进行跨台区电力调配。
台区间电力调配过程为：
判断经过基站间电力调配后的台区中是否仍存在基站电力供给不满足基站能耗的情况；若是，则查询相邻台区的基站供电情况以及储能系统电量；否则，结束；
若相邻台区中所有基站的电力供给满足支持基站能耗，且台区储能系统的剩余电量大于台区最低保障阈值，则进入下一步判断，否则，查询下一个台区；
判断台区内的储能系统是否均处于放电状态，若是，则查询下一台区的储能系统；否则，通过移动储能模块进行台区间的调控电力供给。
通过移动储能模块，例如电动汽车等，在台区间进行电能的分配，使得台区电力供给平衡。
调配区域由小到大，依次递增调节，协同调整，使得供电均衡。
本实施例的方案充分考虑不同业务造成的能耗不同，根据其能耗确定该时段的电力供给模式，保证5G通信基站的稳定供电。划分不同的时段，分别进行电力公供给模式的控制，更加具有针对性。
应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将一天划分为若干个时间段，分别获取各时间段内不同基站的业务类型及其通信流量；
S2：根据不同业务的系数，加权计算该时间段的能耗量；
S3：将计算的能耗量与数据库中预设的阈值比较，确定该时间段的供电等级；
S4：基站根据供电等级控制电源切换开关，从而改变储能系统的接入方式，实现基站的电力供给分配。
2.根据权利要求1所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，所述时间段的划分过程具体包括以下过程：
以一小时为最小单位，将一天划分为24个第一时间段；
将同一第一时间段内不同业务类型的流量数据及总流量数据分别拟合为折线图，以时间为横轴，流量为纵轴；
计算不同业务类型的流量数据折线图中各时间点的斜率的绝对值，判断是否存在斜率的绝对值大于预设的斜率值；若是，则将该时间点标记为疑似界点；
若该时间点在2/3及以上的业务类型流量数据折线图中被判定为疑似界点，则确定该时间为界点；
将第一时间段的两个时间端点确定为界点；两个相邻之间的界点之间的时间段为第二时间段；
将第二时间段内总的流量数据拟合为折线图；判断相邻的两个第二时间段内的流量数据的平均值差是否在差值阈值内；若是，则合并两个第二时间段为第三时间段；
对相邻的第二时间段依次判断，获得最终的时间段划分结果。
3.根据权利要求2所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，若业务类型为uRLLC的流量数据折线图标记的疑似界点，则该疑似界点直接确定为界点。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，所述的能耗量计算过程为：
其中，wn为第n种业务类型的对应的系数；
Ts为时间段的开始时间点；
Te为时间段的结束时间点；
Knt为时间点t时第n种业务类型的流量数据。
5.根据权利要求1所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，所述的供电等级包括：
峰时供电，投入所有混合来源的储能系统为基站供电；
谷时供电，储能系统接收所有混合来源的电力充电；
变时供电，根据能耗量投入部分混合来源储能系统为基站供电。
6.根据权利要求1所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，所述的电力供给分配过程包括：
单基站内的电力供给调配，通过电源切换开关控制储能系统的充放电模式，为基站提供稳定的电力供给，实时结算储能系统的电量余量；
判断同一台区内的各基站是否均处于稳定供电状态，若是，则结算储能系统电量余量；否则，跨基站调配电力，并实时计算储能系统的电量余量；
判断跨基站调配后的台区的电量余量是否低于预设的电量储备阈值，若是，则进行跨台区电力调配。
7.根据权利要求5或6所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，
单个基站内电力供给调配的过程为：
判断该时间段的供电等级控制储能系统的充放电状态；
若供电等级为峰时供电，则将该基站内的所有储能系统均投入到基站供电；
若供电等级为谷时供电，则通过混合来源为储能系统充电，混合来源包括太阳能、风能和市电；
若供电等级为变时供电，则判断该时间段的能耗量所处的储能开放区间，并投入对应的储能系统供电。
8.根据权利要求6所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，所述的储能开放区间的确定过程为：
将峰时供电对应的阈值Pu和谷时供电对应的阈值Pd做差，确定阈值差Pa；
Pa＝Pu-Pd
将峰时供电和谷时供电的阈值区间均分为5个调整范围阈值，分别对应5个储能开放区间；
Pam＝Pu+m*Pa
其中，Pam为第m个调整范围阈值；
将能耗量与调整范围阈值匹配，向上取对应的调整范围阈值，确定对应的储能开放区间。
9.根据权利要求6所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，台区内基站间电力调配过程为：
判断台区内是否所有基站的电力供给满足支持基站能耗；若是，则统计该台区内储能系统电量及储能系统充放电情况；否则，查询相邻基站储能系统充放电情况；
若基站储能系统均处于放电状态，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，进行下一步判断；判断该基站储能系统的剩余电量是否低于最低保障阈值；若是，则跳过，查询下一基站储能系统；否则，通过移动储能模块进行基站间的调控电力供给。
10.根据权利要求6所述的一种5G通信基站电力供给方法，其特征在于，台区间电力调配过程为：
判断经过基站间电力调配后的台区中是否仍存在基站电力供给不满足基站能耗的情况；若是，则查询相邻台区的基站供电情况以及储能系统电量；否则，结束；
若相邻台区中所有基站的电力供给满足支持基站能耗，且台区储能系统的剩余电量大于台区最低保障阈值，则进入下一步判断，否则，查询下一个台区；
判断台区内的储能系统是否均处于放电状态，若是，则查询下一台区的储能系统；否则，通过移动储能模块进行台区间的调控电力供给。
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