CN204088520U - 基站备用电源用自动维护装置 - Google Patents

Abstract

一种基站备用电源用自动维护装置，包括：测量各蓄电池组的电压和电流的检测单元，对蓄电池组进行放电维护的放电回路，放电回路中的放电负载通过直流接触器与蓄电池组串接，蓄电池组通过直流接触器在浮充电路和放电回路之间进行切换，直流接触器藉由切换控制单元进行切换控制，切换控制单元的输出端与直流接触器相连且输入端与ARM处理器相连，ARM处理器还与检测单元的输出端相连接，所述自动维护装置还包括为ARM处理器供电的供电单元。该装置能够消除现场维护作业的弊端，实现对基站备用电源的自动充放电维护，提高备用电源系统的可靠性。

Description

基站备用电源用自动维护装置

技术领域

本实用新型涉及通信电源的自动控制技术领域，特别地，涉及用于通信基站备用电源的自动维护装置。

背景技术

电力、信息系统的安全性及稳定性日益为人们所关注，各种用电设备都离不开可靠的电源，如果在工作过程中突然停电，那么造成的损失难以估计。为避免这种情况的发生，通信运营商的基站多采用铅酸蓄电池组作为其独立的备用电源。这样，即使停电或电网出现故障，也可由铅酸蓄电池组为机房设备独立供电，从而避免重大事故的发生，确保信号的稳定和通信的畅通。

可见，作为通信基站的备用电源，铅酸蓄电池组的寿命对通信系统的可靠性和稳定性有重大影响。为保证铅酸蓄电池组的使用寿命，需要对蓄电池组进行日常维护。

通信基站一般无人值守，通信运营商需安排大量工作人员定期到基站现场对蓄电池组进行巡检，并且根据蓄电池的运行状况对其进行放电等维护操作。人工放电维护需要使用专用充放电设备，放电操作前必须将蓄电池组从基站电源系统中拆下，再与专用放电设备电连接，而且维护人员必须停留在现场，等待冗长的放电过程结束，然后将蓄电池重新安装到基站电源系统中才能离开。

这种拆装繁琐的现场工作模式，劳动强大、工作效率低，且人力物力成本高。更重要的是，维护工作的效果一定程度上对操作人员的业务熟练程度和责任心存在依赖，人工操作的失误将会影响铅酸蓄电池组的正常使用。

此外，专用的放电设备通常笨重不易携带，由于通信基站众多且分布于不同区域，这也给运营商对维护人员的部署安排带来了挑战。

实用新型内容

针对通信基站备用电源在日常维护中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基站备用电源用自动维护装置，能够对基站备用电源进行自动充放电维护，免除维护人员在基站现场的繁重作业，在减少人工维护成本的同时提高备用电源系统的可靠性。

一种基站备用电源用自动维护装置，其中，基站备用电源包括第一和第二蓄电池组，所述第一和第二蓄电池组分别与市电经整流后的电源并接于直流母线，所述自动维护装置通过两个接线端子接入到基站供电回路，所述自动维护装置包括：分别测量第一和第二蓄电池组的电压和电流的第一和第二检测单元，分别对第一和第二蓄电池组进行放电维护的第一和第二放电回路，所述第一放电回路中的第一放电负载通过第一直流接触器与所述第一蓄电池组串接，所述第二放电回路中的第二放电负载通过第二直流接触器与所述第二蓄电池组串接，所述第一蓄电池组通过所述第一直流接触器在浮充电路和第一放电回路之间进行切换，所述第二蓄电池组通过所述第二直流接触器在浮充电路和第二放电回路之间进行切换，所述第一和第二直流接触器分别藉由切换控制单元在其常闭触点和常开触点之间进行切换，所述切换控制单元的输出端与所述第一和第二直流接触器相连且输入端与ARM处理器相连，所述ARM处理器还与所述第一和第二检测单元的输出端相连接，此外，所述自动维护装置还包括为所述ARM处理器供电的供电单元。

优选地，所述供电单元为DC-DC转换器。

优选地，所述切换控制单元包括第一继电器以及由所述第一或第二蓄电池组供电的第二继电器，所述第一继电器的线圈通过三极管与ARM处理器的输出端相连，所述第一继电器的开关触点与第二继电器的线圈串接，所述第二继电器的开关触点与所述第一和第二直流接触器的线圈分别串接。

优选地，所述第一和第二直流接触器的常闭触点接入到浮充电路，而其常开触点分别接入到所述第一和第二放电回路。

据此，第一和第二蓄电池组能够在合适的时候在浮充电路和放电回路之间进行自动切换，以满足充放电维护的要求。

优选地，所述第一检测单元用于测量所述第一蓄电池组的电流和电压，其包括与所述第一蓄电池组串联的电流取样电阻R_I以及接在所述第一蓄电池组两端的串联的电压取样电阻R_V1、R_V2，所述电流取样电阻R_I和所述电压取样电阻R_V1的两端连接到模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端与ARM处理器的输入端相连。

所述第二检测单元用于测量所述第二蓄电池组的电流和电压，其结构与所述第一检测单元相同，故此处不再赘述。

优选地，所述第一和第二检测单元中的所述电流取样电阻RI和所述电压取样电阻R_V1的两端依次经过滤波电路、稳压电路，继而连接到模数转换器的输入端。

优选地，所述滤波电路为RC滤波电路，所述稳压电路包括一个或多个稳压二极管。

据此，第一和第二蓄电池组的电压和电流模拟量能转化成数字量而实时地传输至ARM处理器。

优选地，所述自动维护装置还包括监测基站机房设备的环境温度的第一温湿度传感器和/或监测所述自动维护装置内部温度的第二温湿度传感器，所述第一和/或第二温湿度传感器的输出端与所述ARM处理器相连。

优选地，所述自动维护装置还包括为所述第一和第二放电负载散热的风扇。

优选地，所述自动维护装置还包括过热保护电路或过载保护电路。

相比现有技术方案，本实用新型的有益效果在于，能够实时采集电源的工作参数，并根据电源实际工作情况使之在浮充电路和放电回路之间切换。因此，无需维护人员现场作业，便能实现对基站备用电源的充、放电维护，从而消除人工现场作业的弊端，延长蓄电池组的使用寿命，提高备用电源系统的可靠性。

附图说明

通过结合附图的以下详细描述，本公开的上述及其他目的、特征和优点将变得更为明显。在附图中：

图1为本实用新型基站备用电源用自动维护装置的一种实施方式的示意性框图；

图2为本实用新型基站备用电源用自动维护装置中检测单元的电气原理图；

图3为实用新型基站备用电源用自动维护装置中切换控制单元的电气原理图。

附图标记说明：1 电池组A；2 取样电路；3 滤波电路；4 稳压电路；5 模数转换器；6 ARM处理器；7 机房设备及放电负载；K1 第一继电器；K2 第二继电器；K3 直流接触器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种实施方式的示意性框图，其中通信基站中使用的备用电源由两组铅酸蓄电池组A和B构成，蓄电池组A、B与整流后的市电电源并联连接于直流母线。基站设备一般采用负48V电源供电，因而每组蓄电池组分别由24只单体电池(2V)串联成组，可提供48V的电压。

本实用新型的基站备用电源自动维护装置通过两个接线端子接入到基站的供电回路中，即，蓄电池组A、B以及整流后的市电电源为该自动维护装置供电。如图所示，所述自动维护装置包括：ARM处理器、ARM处理器供电单元、电池组A检测单元、电池组B检测单元、切换控制单元、第一和第二直流接触器、装置内部温度测量模块以及机房环境温度测量模块。

其中，ARM处理器供电单元的主要元件是DC-DC转换器，用于将蓄电池组提供的48V直流电转化成5V的直流电进行输出，以便为ARM处理器的工作提供电源输入。两个检测单元分别用于测量电池组A、B的工作电流和工作电压，并将测量得到的电流和电压的数据传送至ARM处理器。所述自动维护装置提供分别为电池组A、B放电的放电回路，并且电池组A、B分别通过第一和第二直流接触器在各自的浮充电路和放电回路之间进行切换，各放电回路中的放电负载分别与相应的直流接触器串接。所述第一和第二直流接触器分别藉由切换控制单元在其常闭触点和常开触点之间进行切换。所述切换控制单元的输出端与第一和第二直流接触器相连，且输入端与ARM处理器相连。

此外，所述自动维护装置还包括分别测量装置内部温度和机房环境温度的温度测量模块，在本实施例中，温度测量模块的主要元件为温湿度传感器，温湿度传感器测得的温度数据传送至ARM处理器。

由于电池组A和电池组B的检测单元、放电回路结构相同，下面仅以电池组A为例对各检测单元和切换控制电路进行详细说明。

图2为电池组A的检测单元的电气原理图，该检测单元包括取样电路2、滤波电路3、稳压电路4和模数转换器5。如图示，电池组A为机房设备及放电负载7供电，在用电过程当中，电池两端的端电压会随着负载的放电而变化，为了精确的检测到电池两端的实际电压值，本实施例采用分压电路来实现，即将串联的两个精密电阻R_V1、R_V2接在电池组A两端，其中精密电阻R_V1为电压取样电阻。测量电池组A的工作电流则采用限流电路，即用一个精密电阻R_I与电池组A串联，其中R_I为电流取样电阻。取样电路2包括上述分压电路和限流电路。所述电流取样电阻R_I和所述电压取样电阻R_V1的两端依次经过滤波电路3、稳压电路4，继而连接到模数转换器5的输入端，所述模数转换器的输出端与ARM处理器6的输入端相连。

如图2所示，测量电流和电压的滤波电路3和稳压电路4均相同，所述滤波电路3为RC滤波电路，包括构成低通滤波器的电阻R₁、R₂和电容C₁，所述稳压电路4包括分别接于正极和负极的两个稳压二极管D₁、D₂，具有防高压输入的稳压保护功能。具体地，本实施例中电路板的工作电压为5V，当输入端的信号高于5V时，该稳压电路4可将输入信号钳位于模数转换器要求的范围内，防止电压过高烧坏电路板。

所述模数转换器型号为AD7705，该器件接收直接来自传感器的低电平的输入，经过内部变换产生串行的数字信号输出。器件AD7705内部除具有可编程的高性能的数字滤波器外，还有高性能的可编程的数控放大器。利用∑-Δ转换技术实现了16位无丢失代码性能。通过ARM处理器的设置可实现电池电压、电流的实时测量。据此，电池组A的电压和电流模拟量能转化成数字量而实时地传输至ARM处理器6。

电池组B的检测单元用于测量电池组B的电流和电压，其结构与电池组A的检测单元相同，此处不再赘述。

图3为电池组A的切换控制单元的电气原理图。电池组B的切换控制单元与电池组A相同，这里仅以电池组A为例对切换控制单元进行详细描述。所述切换控制单元包括第一继电器K1和由所述电池组A供电的第二继电器K2。如图示，切换控制单元具有两种电流回路，一种是ARM处理器的内部电源回路(+5V)，也即电池组的电压经DC/DC变换隔离过的回路；另一种是市电经整流后的直流电源(通常为-54V左右)和电池组回路(-48V)，第一继电器K1接入第一种回路，第二继电器K2接入到第二种回路中。具体地，所述第一继电器K1的线圈通过三极管T1与ARM处理器6的输出端相连，所述第一继电器K1的开关触点与第二继电器K2的线圈串接，所述第二继电器K2的开关触点与直流接触器K3的线圈分别串接，所述直流接触器K3的常闭触点NC接入到电池组A的浮充电路，平时为电池组A充电，而其常开触点NO接入到电池组A的放电回路，需要时对电池组A进行放电，其中R_load是放电负载。

采用上述电路结构，能够实现弱电控制强电并能有效地解决“弱控强”存在干扰的问题。图中，第一继电器K1、三极管T1、电阻R₃是由ARM处理器控制系统作用的弱电部分，第二继电器K2和直流接触器K3构成强电部分。当ARM处理器将高电平送至电阻R₃端时，三极管T1导通，第一继电器K1吸合，电流通过第二继电器K2的线圈，继而第二继电器K2的开关也吸合。也就是说，第二继电器K2在第一继电器K1吸合之后也被吸合，从而导通强电部分的回路并给出约500mA左右的电流去控制直流接触器K3，直流接触器K3的开关自常闭触点NC处断开，而在常开触点NO处闭合，电池组A通过放电负载R_load放电。藉此，电池组A自浮充电路切换至放电回路，实现了弱电控制强电的功能。另外，由于弱电部分的回路与强电部分隔离，因而弱电部分不会被强电部分的高压干扰。

另一方面，在电池组A放电期间，ARM处理器通过前述的检测单元对电池组A的工作电压和电流进行实时测量，由此实现了闭环测控。

本实用新型的基站备用电源用自动维护装置能够实时监测各电池组的工作状态，包括工作电压、电流及温度，并将工作状态参数传送至ARM处理器进行处理，当单个电池组需要进行放电维护时，该自动维护装置的ARM处理器向相应电池组的切换控制单元发送指令(例如高电平)，通过上述弱电控制强电的方式，使该电池组从原来的浮充电路中断开，并导通放电回路，从而电池组向放电负载放电。同样，在电池组放电过程中，检测单元依然实时监测电池组的工作状态，并将工作状态参数实时传送至ARM处理器，当检测到电池组达到所需的放电量后，ARM处理器向相应的切换控制单元发送指令(例如低电平)，三极管T1截止，第一继电器K1断开，第二继电器K2也断开，直流接触器K3的开关跳转，即自常开触点NO处断开，而在常闭触点NC处闭合，从而该电池组从放电回路切换到浮充电路，进行充电操作。

所述自动维护装置还设有温度测量模块，在放电过程中若测得电池组工作温度高于预设阈值，则同样由ARM处理器向相应的切换控制单元发送指令。通过切换控制单元，自动维护装置停止电池组的放电操作，并将电池组自动切换到其浮充电路，对电池组进行充电操作。

根据本实用新型的另一实施方式，测量电池组电压和电流的检测单元的输入端除了连接在电池组两端，还分出一路并接于整流后的市电电源，用于检测市电的供电情况，实时测量市电供电电压，并将测得的数据实时传送至ARM处理器进行处理。我们知道，正常情况下浮充电压通常为-54V左右，当突然停电时，市电电压值相应地急剧下降。ARM处理器被设置为在测得的市电电压降至-50V时向电池组的切换控制单元发送相应指令，该指令在本实施例中是低电平。如前所述，切换控制单元接收到低电平后，直流接触器的开关由常开触点跳转至常闭触点，即电池组从接有放电负载的放电回路切断，切换到连接机房设备作为负载的浮充电路。由于浮充电路中市电断电，且电池组与市电电源并联，因此，电池组作为电源向机房设备供电。也就是说，如果在电池组放电过程中出现市电停电的情况，则装置能够自动停止电池组的放电操作，本实用新型的自动维护装置不影响原有电池组作为备用电源的功能。

藉此，本实用新型的基站备用电源用自动维护装置能够根据备用电源的实际工作情况对其进行充、放电自动维护。对于通信运营商而言，无需安排维护人员到基站定期巡检，便能实现对基站备用电源的充、放电维护，一方面可以合理维护备用电源，延长电池组的使用寿命，提高备用电源系统的可靠性，另一方面还可以消除人工现场作业的弊端，并且节约大量的人力成本。

值得注意的是，所述自动维护装置对两组蓄电池的监测及切换控制是独立的，即自动维护装置能实现对两组电池的单独控制。

此外，在电池组放电过程中，放电负载会发热。为防止装置过热、确保放电顺利进行，可以在自动维护装置中设置为放电负载散热的风扇。此外，散热用的风扇还可以作为放电负载的一部分，从而有助于加速放电。

可以理解的是，本实用新型不限于上述特定的实施方式，在不背离本公开精神及实质的情况下，本领域的技术人员可以根据本公开作出各种相应的修改和变形，并且对公开实施方式的修改、公开实施方式的特征的组合以及其它实施方式都意图被包含在所附权利要求限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基站备用电源用自动维护装置，其中，基站备用电源包括第一和第二蓄电池组，所述第一和第二蓄电池组分别与市电经整流后的电源并接于直流母线，其特征在于，所述自动维护装置通过两个接线端子接入到基站供电回路，所述自动维护装置包括：分别测量第一和第二蓄电池组的电压和电流的第一和第二检测单元，分别对第一和第二蓄电池组进行放电维护的第一和第二放电回路，所述第一放电回路中的第一放电负载通过第一直流接触器与所述第一蓄电池组串接，所述第二放电回路中的第二放电负载通过第二直流接触器与所述第二蓄电池组串接，所述第一蓄电池组通过所述第一直流接触器在浮充电路和第一放电回路之间进行切换，所述第二蓄电池组通过所述第二直流接触器在浮充电路和第二放电回路之间进行切换，所述第一和第二直流接触器分别藉由切换控制单元在其常闭触点和常开触点之间进行切换，所述切换控制单元的输出端与所述第一和第二直流接触器相连且输入端与ARM处理器相连，所述ARM处理器还与所述第一和第二检测单元的输出端相连接，此外，所述自动维护装置还包括为所述ARM处理器供电的供电单元。

2.根据权利要求1所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述切换控制单元包括第一继电器以及由所述第一或第二蓄电池组供电的第二继电器，所述第一继电器的线圈通过三极管与ARM处理器的输出端相连，所述第一继电器的开关触点与第二继电器的线圈串接，所述第二继电器的开关触点与所述第一和第二直流接触器的线圈分别串接。

3.根据权利要求1或2所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述第一和第二直流接触器的常闭触点接入到浮充电路，而其常开触点分别接入到所述第一和第二放电回路。

4.根据权利要求1所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述第一检测单元用于测量所述第一蓄电池组的电流和电压，其包括与所述第一蓄电池组串联的电流取样电阻R_I以及接在所述第一蓄电池组两端的串联的电压取样电阻R_V1、R_V2，所述电流取样电阻R_I和所述电压取样电阻R_V1的两端连接到模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端与ARM处理器的输入端相连；所述第二检测单元用于测量所述第二蓄电池组的电流和电压，其结构与所述第一检测单元相同。

5.根据权利要求4所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述第一和第二检测单元中的所述电流取样电阻R_I和所述电压取样电阻R_V1的两端依次经过滤波电路、稳压电路，继而连接到模数转换器的输入端。

6.根据权利要求5所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述滤波电路为RC滤波电路，所述稳压电路包括一个或多个稳压二极管。

7.根据权利要求1所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，所述供电单元为DC-DC转换器。

8.根据权利要求1、2、4、5、6或7所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，还包括监测基站机房设备的环境温度的第一温湿度传感器和/或监测所述自动维护装置内部温度的第二温湿度传感器，所述第一和/或第二温湿度传感器的输出端与所述ARM处理器相连。

9.根据权利要求1、2、4、5、6或7所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，还包括为所述第一和第二放电负载散热的风扇。

10.根据权利要求1、2、4、5、6或7所述的基站备用电源用自动维护装置，其特征在于，还包括过热保护电路或过载保护电路。