CN117811076A - 老旧基站开关电源的扩容系统及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于基站供电设备扩容技术领域，具体公开了一种老旧基站开关电源的扩容系统及运行控制方法，该系统包括老旧电源系统和扩容电源系统，老旧电源系统包括n个老旧整流模块、老旧电源监控单元，老旧整流模块与交流输入源连接，老旧电源监控单元用于监控老旧整流模块的运行；扩容电源系统包括k个扩容整流模块以及扩容电源监控单元，扩容整流模块与交流输入源连接，扩容电源监控单元用于监控扩容整流模块的运行；扩容电源监控单元获取老旧电源系统运行参数与状态，控制扩容电源系统运行。采用本技术方案，通过老旧电源系统和扩容电源系统，实现基站扩容，结构简单，成本低。

Description

老旧基站开关电源的扩容系统及运行控制方法

技术领域

本发明属于基站供电设备扩容技术领域，涉及一种老旧基站开关电源的扩容系统及运行控制方法。

背景技术

铁塔基站在长期运营过程中，随着运营商5G业务、行拓业务的不断叠加，运营商对基站备电保障时间的严格要求，基站开关电源整流模块和蓄电池都需要适时扩容。从各地铁塔公司的现实情况来看，主要存在以下问题：

一是部分基站的老旧开关电源监控单元损坏无法修复，导致开关电源无法接入FSU(动环监控单元)，原有配置的通用监控单元无法实现对蓄电池的精准充放电管理。

二是部分基站的开关电源系统运行年久已停产，或已配置至最大容量，导致原开关电源无法扩容，只能采用插框改造、或新增一套开关电源系统来解决，成本高昂。

基于上述事实，目前部分基站存在两套开关电源系统分别带载的情况，但是新老两套电源系统之间的整流模块、蓄电池资源无法共享，无法发挥最大价值。

由于今后大量在网的老电源系统很多情况下还需要同时对整流模块与蓄电池进行扩容，但到目前为止，并没有一个低成本、高可靠的整体解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种老旧基站开关电源的扩容系统及运行控制方法，实现基站扩容，且成本低。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种老旧基站开关电源的扩容系统，包括：

老旧电源系统，所述老旧电源系统包括n个老旧整流模块、与所述n个老旧整流模块分别连接的老旧电源监控单元，所述n为正整数，所述n个老旧整流模块的输入端分别与交流输入源连接，所述n个老旧整流模块的输出端分别与负载连接，所述老旧电源监控单元用于监控老旧整流模块的运行；

扩容电源系统，所述扩容电源系统包括k个扩容整流模块以及与所述k个扩容整流模块分别连接的扩容电源监控单元，所述k为正整数，所述k个扩容整流模块的输入端分别与交流输入源连接，所述k个扩容整流模块的输出端分别与负载连接，所述扩容电源监控单元用于监控扩容整流模块的运行；

所述扩容电源监控单元直接或者间接获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据老旧电源系统运行参数与状态控制扩容电源系统运行。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：在新扩容电源系统监控单元的统一管理下，同时实现基站交流电源采集功能、一个或多个整流模块的电源扩容功能，实现对新老电池组的协同充放电管理功能。满足基站整流模块和/或电池扩容需求，结构简单，成本低，可靠性高。

进一步，所述扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元连接，实现老旧电源系统运行参数与状态的直接获取。

扩容的监控单元通过北向RS485通信接口与老旧电源监控单元连接，从而直接获取老旧电源系统运行参数与状态，依此控制新电源系统的运行。

进一步，还包括蓄电池组和电池电流传感器，所述蓄电池组与基站母线连接，所述电池电流传感器检测蓄电池组的充放电电流并传输至老旧电源监控单元。

通过电池电流传感器采集蓄电池组的电流信息，实现对蓄电池的充放电管理。

进一步，还包括负载电流传感器，所述负载电流传感器用于检测负载电流并传输至老旧电源监控单元。

通过负载电流传感器采集负载电流，利于监控基站各方面信息，利于控制。

进一步，所述扩容电源监控单元不与老旧电源监控单元连接，电池电流传感器的输出端与扩容电源监控单元连接，扩容电源监控单元实时检测母线直流电压与蓄电池组电流，判断老旧电源系统的实时带载能力，实现老旧电源系统运行参数与状态的间接获取。

间接获取老旧电源系统的运行参数，保证系统的可靠运行。

进一步，当老旧电源监控单元损坏无法工作时，电池电流传感器和负载电流传感器的输出端均与扩容电源监控单元连接。

当老旧电源监控单元损坏无法工作时，获取电池电流和负载电流的信息，从而实现对蓄电池的充放电管理。

进一步，蓄电池组包括老旧电池组，或者包括老旧电池组和扩容电池组；

当蓄电池组包括老旧电池组和扩容电池组时，老旧电池组和扩容电池组通过电池合路器与母线连接；

所述电池合路器的控制端与老旧电源监控单元的控制端或扩容电源监控单元的控制端连接。

既可以实现电池扩容，在老旧电源监控单元正常工作时，由老旧电源监控单元实现对蓄电池组的充放电管理，当老旧电源监控单元不能正常工作时，由扩容电源监控单元实现对蓄电池组的充放电管理。

进一步，还包括FSU单元；

当扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元连接时，扩容电源监控单元的RS485作为整个电源系统的通信接口，用新协议或模拟原协议连接FSU单元；

当扩容电源监控单元与老旧电源监控单元不进行通信连接时，扩容电源监控单元与老旧电源监控单元各自通过RS485接口接入FSU单元。

设置FSU单元，利于全面监控基站信息，且扩容的监控单元可通过北向RS485通信接口接入FSU，解决该基站开关电源系统监控问题。

本发明还提供一种老旧基站开关电源的扩容系统的运行控制方法，采用如下方案之一：

方案一：老旧电源监控单元正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据实时负载电流与电池电流需求，控制新电源系统的输出电流，实现老旧整流模块和扩容整流模块的统一均流，或老旧电源系统和扩容电源系统的各自均流；

方案二：老旧电源监控单元可正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老电源系统运行参数与状态，扩容电源监控单元根据实时负载电流与电池电流的总需求，通过调高扩容电源系统直流电压、或调低老旧电源系统直流电压，控制新扩容电源系统优先带载，只有扩容电源系统输出能力不足时，老旧电源系统补充输出；

方案三：扩容电源监控单元与老旧电源监控单元之间不建立RS485通信连接，扩容电源监控单元获取电池电流传感器的检测数值，以及母线直流电压与电池组电流数值，判断老旧电源系统的实时带载能力；

若电池组初始充电电流未达到限流要求，或出现在电池组满容量充电后母线直流电压突然持续下降、电池组放电的情况，则扩容电源系统为老旧电源系统实时补充负载电流，直至电池组初始充电电流达到限流值要求，或直流输出电压维持平衡、电池组不再放电。

本技术方案实现基站交流电源采集功能、一个或多个整流模块的电源扩容功能，实现对新老电池组的协同充放电管理功能。满足基站整流模块和/或电池扩容需求和管理，成本低，可靠性高。

进一步，老旧电源系统和扩容电源系统的统一均流的方法为：

老旧整流模块的标称电流与扩容整流模块的标称电流一致，每个整流模块的输出电流均按实时负载电流与电池电流的总需求值除以老旧电源系统和扩容电源系统整流模块的总数量进行平均分配；

老旧电源系统和扩容电源系统的各自均流的方法为：

获取n个老旧整流模块的标称电流I₁和k个扩容整流模块的标称电流I₂，所述老旧整流模块的标称电流I₁和扩容整流模块的标称电流I₂一致或者不一致；

按照(n×I₁)：(k×I₂)的比例，分配老旧电源系统和扩容电源系统的电流值；

对老旧电源系统和扩容电源系统分别进行均流。

老旧电源系统和扩容电源系统可以统一均流也可以各自均流，满足使用需求。

附图说明

图1是本发明老旧基站开关电源的扩容系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

基站负载增加后要求扩容整流模块与蓄电池，另外部分基站的老旧开关电源监控单元损坏后无法修复，导致蓄电池的充放电管理功能失效。基于此，本发明公开了一种老旧基站开关电源的扩容系统，如图1所示，其包括老旧电源系统和扩容电源系统。

老旧电源系统包括n个老旧整流模块、与所述n个老旧整流模块分别电性连接的老旧电源监控单元，n为正整数。n个老旧整流模块的输入端分别与交流输入源电性连接，n个老旧整流模块的输出端分别与负载电性连接，老旧电源监控单元用于监控老旧整流模块的运行。

扩容电源系统包括k个扩容整流模块以及与所述k个扩容整流模块分别连接的扩容电源监控单元，k为正整数。k个扩容整流模块的输入端分别与交流输入源电性连接，k个扩容整流模块的输出端分别与负载电性连接，扩容电源监控单元用于监控扩容整流模块的运行。扩容电源的监控单元与原电源监控单元，在对蓄电池组均浮充管理的各项参数设置一致。

扩容电源监控单元直接或者间接获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据老旧电源系统运行参数与状态控制扩容电源系统运行。

本发明的一种优选方案中，扩容系统还包括FSU单元；如老电源系统监控单元可正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元电性连接，实现老旧电源系统运行参数与状态的直接获取。当扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元连接时，扩容电源监控单元的RS485作为整个电源系统的通信接口，用新协议或模拟原协议连接FSU单元；当扩容电源监控单元与老旧电源监控单元不进行通信连接时，扩容电源监控单元与老旧电源监控单元各自通过RS485接口接入FSU单元。设置FSU单元，利于全面监控基站信息，且扩容的监控单元可通过北向RS485通信接口接入FSU，解决该基站开关电源系统监控缺失的问题。

在该实施方式中，还包括蓄电池组和电池电流传感器，蓄电池组与基站母线电性连接，电池电流传感器检测蓄电池组的充放电电流并传输给老旧电源监控单元。进一步还包括负载电流传感器，负载电流传感器用于检测负载电流并传输给老旧电源监控单元。具体蓄电池组包括老旧电池组，或者包括老旧电池组和扩容电池组，当蓄电池组包括老旧电池组和扩容电池组时，老旧电池组和扩容电池组通过电池合路器与母线连接。该实施方式中，老旧电源监控单元实现蓄电池组的充放电管理。

具体此实施方式中老旧基站开关电源的扩容系统的运行控制方法可采用如下方案之一：

方案一：老旧电源监控单元正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据实时负载电流与电池电流需求，控制新电源系统的输出电流，实现老旧整流模块和扩容整流模块的统一均流(所有的整流模块输出相同的电流)，具体方法为：

老旧整流模块的标称电流与扩容整流模块的标称电流一致时，每个整流模块的输出电流均按实时负载电流与电池电流的总需求值除以老旧电源系统和扩容电源系统整流模块的总数量进行分配。

或者，老旧电源系统和扩容电源系统各自均流，具体老旧电源系统和扩容电源系统的各自均流的方法为：

获取n个老旧整流模块的标称电流I₁和k个扩容整流模块的标称电流I₂，老旧整流模块的标称电流与新扩容整流模块的标称电流一致也可以不一致；

按照(n×I₁)：(k×I₂)的比例分配老旧电源系统和扩容电源系统的电流值；

对老旧电源系统和扩容电源系统分别进行均流。

方案二：老旧电源监控单元可正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老电源系统运行参数与状态，扩容电源监控单元根据实时负载电流与电池电流的总需求，通过调高扩容电源系统直流电压、或调低老旧电源系统直流电压，控制新扩容电源系统优先带载，只有扩容电源系统输出能力不足时，老旧电源系统补充输出。

在第二种优选实施方式中，扩容电源监控单元不与老旧电源监控单元连接，电池电流传感器的输出端与扩容电源监控单元电性连接，扩容电源监控单元实时检测母线直流电压与蓄电池组电流，判断老旧电源系统的实时带载能力，实现老旧电源系统运行参数与状态的间接获取。

具体此实施方式中老旧基站开关电源的扩容系统的运行控制方法为：

扩容电源监控单元与老旧电源监控单元之间不建立RS485通信连接，则新扩容电源的监控单元须接入电池电流传感器，扩容电源监控单元获取电池电流传感器的检测数值，以及母线直流电压与电池组电流数值，判断老旧电源系统的实时带载能力；

若电池组初始充电电流未达到限流要求，或出现在电池组满容量充电后母线直流电压突然持续下降、电池组放电的情况，则扩容电源系统为老旧电源系统实时补充负载电流，直至电池组初始充电电流达到限流值要求，或直流输出电压维持平衡、电池组不再放电。扩容电源监控单元与老旧电源监控单元各自通过RS485接口接入FSU(动环监控单元)，分别实现监控。

在第三种优选实施方式中，当老旧电源监控单元损坏无法工作时，电池电流传感器和负载电流传感器的输出端均与扩容电源监控单元连接。可以在扩容监控单元的统一管理下，同时实现基站交流电源采集功能、一个或多个整流模块的电源扩容功能、两个以上合路器模块对新老电池组的协同充放电管理功能。该扩容监控单元可通过北向RS485通信接口接入FSU，解决该基站开关电源系统监控缺失的问题，电池合路器的控制端与扩容电源监控单元的控制端电性连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，包括：

老旧电源系统，所述老旧电源系统包括n个老旧整流模块、与所述n个老旧整流模块分别连接的老旧电源监控单元，所述n为正整数，所述n个老旧整流模块的输入端分别与交流输入源连接，所述n个老旧整流模块的输出端分别与负载连接，所述老旧电源监控单元用于监控老旧整流模块的运行；

扩容电源系统，所述扩容电源系统包括k个扩容整流模块以及与所述k个扩容整流模块分别连接的扩容电源监控单元，所述k为正整数，所述k个扩容整流模块的输入端分别与交流输入源连接，所述k个扩容整流模块的输出端分别与负载连接，所述扩容电源监控单元用于监控扩容整流模块的运行；

所述扩容电源监控单元直接或者间接获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据老旧电源系统运行参数与状态控制扩容电源系统运行。

2.如权利要求1所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，所述扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元连接，实现老旧电源系统运行参数与状态的直接获取。

3.如权利要求1所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，还包括蓄电池组和电池电流传感器，所述蓄电池组与基站母线连接，所述电池电流传感器检测蓄电池组的充放电电流并传输至老旧电源监控单元。

4.如权利要求1所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，还包括负载电流传感器，所述负载电流传感器用于检测负载电流并传输至老旧电源监控单元。

5.如权利要求3所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，所述扩容电源监控单元不与老旧电源监控单元连接，电池电流传感器的输出端与扩容电源监控单元连接，扩容电源监控单元实时检测母线直流电压与蓄电池组电流，判断老旧电源系统的实时带载能力，实现老旧电源系统运行参数与状态的间接获取。

6.如权利要求1所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，当老旧电源监控单元损坏无法工作时，电池电流传感器和负载电流传感器的输出端均与扩容电源监控单元连接。

7.如权利要求3或6所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，蓄电池组包括老旧电池组，或者包括老旧电池组和扩容电池组；

当蓄电池组包括老旧电池组和扩容电池组时，老旧电池组和扩容电池组通过电池合路器与母线连接；

所述电池合路器的控制端与老旧电源监控单元的控制端或扩容电源监控单元的控制端连接。

8.如权利要求1所述的老旧基站开关电源的扩容系统，其特征在于，还包括FSU单元；

当扩容电源监控单元通过RS485接口与老旧电源监控单元连接时，扩容电源监控单元的RS485作为整个电源系统的通信接口，用新协议或模拟原协议连接FSU单元；

当扩容电源监控单元与老旧电源监控单元不进行通信连接时，扩容电源监控单元与老旧电源监控单元各自通过RS485接口接入FSU单元。

9.一种老旧基站开关电源的扩容系统的运行控制方法，其特征在于，采用如下方案之一：

方案一：老旧电源监控单元正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老旧电源系统运行参数与状态，并根据实时负载电流与电池电流需求，控制新电源系统的输出电流，实现老旧整流模块和扩容整流模块的统一均流，或老旧电源系统和扩容电源系统的各自均流；

方案二：老旧电源监控单元可正常工作，扩容电源监控单元通过RS485接口连接老旧电源监控单元，扩容电源监控单元实时获取老电源系统运行参数与状态，扩容电源监控单元根据实时负载电流与电池电流的总需求，通过调高扩容电源系统直流电压、或调低老旧电源系统直流电压，控制新扩容电源系统优先带载，只有扩容电源系统输出能力不足时，老旧电源系统补充输出；

方案三：扩容电源监控单元与老旧电源监控单元之间不建立RS485通信连接，扩容电源监控单元获取电池电流传感器的检测数值，以及母线直流电压与电池组电流数值，判断老旧电源系统的实时带载能力；

若电池组初始充电电流未达到限流要求，或出现在电池组满容量充电后母线直流电压突然持续下降、电池组放电的情况，则扩容电源系统为老旧电源系统实时补充负载电流，直至电池组初始充电电流达到限流值要求，或直流输出电压维持平衡、电池组不再放电。

10.如权利要求9所述的老旧基站开关电源的扩容系统的运行控制方法，其特征在于，老旧电源系统和扩容电源系统的统一均流的方法为：

老旧整流模块的标称电流与扩容整流模块的标称电流一致，每个整流模块的输出电流均按实时负载电流与电池电流的总需求值除以老旧电源系统和扩容电源系统整流模块的总数量进行平均分配；

老旧电源系统和扩容电源系统的各自均流的方法为：

获取n个老旧整流模块的标称电流I₁和k个扩容整流模块的标称电流I₂，所述老旧整流模块的标称电流I₁和扩容整流模块的标称电流I₂一致或者不一致；

按照(n×I₁)：(k×I₂)的比例，分配老旧电源系统和扩容电源系统的电流值；

对老旧电源系统和扩容电源系统分别进行均流。