CN209119823U - 一种智能基站后备储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能基站后备储能电源，包括一电压电流采集电路、一CAN通信电路、一云服务器、一平板电脑、复数个DC‑DC变换器以及复数个电池；所述云服务器与平板电脑相连接；所述电压电流采集电路通过CAN通信电路与平板电脑相连接；各所述DC‑DC变换器以及各电池均通过CAN通信电路与平板电脑相连接；每所述DC‑DC变换器均与一电池相连接；各所述DC‑DC变换器均与基站负载相连接。本实用新型的优点在于：不仅可以减少控制的级数，降低整体成本，而且可增加系统的实时性；同时，扩容难度低，可以根据实际使用需求来调整电池的容量。

Description

一种智能基站后备储能电源

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别涉及一种智能基站后备储能电源。

背景技术

在当前的所有基站中，为了保障通信不间断，除了需要通过电网来对基站进行供电以外，还需要使用后备电源来进行供电；其中，电网需要先连接一个AC-DC变换器，以将交流变成直流，AC-DC变换器再通过直流母线连接基站负载，从而实现对基站的供电；而后备电源则直接连接基站负载，从而实现对基站进行辅助供电；目前，基站后备电源主要采用铅酸电池或者锂电池。同时，现有基站电源的标称都比较大，基本都在几十千瓦时；在使用电网对基站进行供电时，由于电网具有高峰和低谷之分，当处于用电高峰期时，发电厂的发电规模必须大于用电规模，否则将会造成电能不足的情况，在这种情况下，如果基站可以通过后备电源来进行供电，将会极大的降低用电紧张情况；当处于用电低谷期时，用不完的电能又会白白浪费掉，在这种情况下，如果能够将多余的电能储存起来，将可极大的降低电能的浪费。

但是，现有的基站后备电源存在有如下缺陷：1、现有基站的后备电源智能程度低，且编程为面向过程，功能单一，不易实现复杂的功能；2、现有基站使用的后备电源都仅支持一个电池包，如果要扩展容量，就只能加大单个电池包的容量和DC-DC变换器的功率，而这种扩容方式不仅技术难度大，且扩展的容量比较有限，成本也偏高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种智能基站后备储能电源，通过该后备储能电源可解决现有技术中存在的智能程度低、功能单一、不易实现复杂的功能以及扩容难度大的问题。

本实用新型是这样实现的：一种智能基站后备储能电源，所述后备储能电源包括一电压电流采集电路、一CAN通信电路、一云服务器、一平板电脑、复数个DC-DC变换器以及复数个电池；

所述云服务器与所述平板电脑相连接；所述电压电流采集电路通过所述CAN通信电路与所述平板电脑相连接；各所述DC-DC变换器以及各所述电池均通过所述CAN通信电路与所述平板电脑相连接；每所述DC-DC变换器均与一所述电池相连接；各所述DC-DC变换器均与基站负载相连接。

本实用新型的优点在于：

1、使用平板电脑来作为整个智能基站后备储能电源的控制和显示核心，不仅可以减少控制的级数，降低整体成本，而且平板电脑的网络连接比DTU更快、更稳定、更可靠，可增加系统的实时性；同时，平板电脑的程序是面向对象的，不仅编程简单，可方便实现更加复杂的功能，以使对后备储能电源的控制变得更加智能，而且代码可重复利用。

2、在扩容时，只需将互为一组的DC-DC变换器和电池成套并入即可实现，不仅扩容难度小，且可以根据实际使用需求来调整电池的容量，即如果需要增加容量，则可以增加并入的DC-DC变换器和电池的数量，如果需要减小容量，则可以减少并入的DC-DC变换器和电池的数量，因此，灵活性强；同时，通过将各组DC-DC变换器和电池并联后可以组成巨大的分布式储能电站，可确保能够为基站提供足够的电源支持。

3、能够配合电网进行削峰填谷控制，在峰段电价时段内，可以控制各个电池对基站负载进行放电，以降低基站负载对电网的用电量；在谷段电价时段内，可以控制电网对各个电池进行充电，因此，不仅可以减轻电网在峰段电价时段内的负荷，而且可以利用峰谷用电差价创造巨大的经济价值。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种智能基站后备储能电源的原理框图。

附图标记说明：

100-后备储能电源，200-基站负载，300-电网，400-AC-DC变换器，500-直流母线，1-电压电流采集电路，2-CAN通信电路，3-云服务器，4-平板电脑，5-DC-DC变换器，6-电池。

具体实施方式

请参阅图1所示，本实用新型一种智能基站后备储能电源100的较佳实施例，所述后备储能电源100包括一电压电流采集电路1、一CAN通信电路2、一云服务器3、一平板电脑4、复数个DC-DC变换器5以及复数个电池6；

所述云服务器3与所述平板电脑4相连接；所述电压电流采集电路1通过所述CAN通信电路2与所述平板电脑4相连接；各所述DC-DC变换器5以及各所述电池6均通过所述CAN通信电路2与所述平板电脑4相连接；每所述DC-DC变换器5均与一所述电池6相连接；各所述DC-DC变换器5均与基站负载200相连接。在具体实施时，电网300会先与AC-DC变换器400相连接，AC-DC变换器400再通过直流母线500与基站负载200相连接，从而实现电网对基站负载200的供电。

其中，所述平板电脑4为具有CAN、4G无线通信(或者WLAN通信)的平板，一般选用Android系统的平板，但并不仅限于Android系统，也可以是iOS、Windows、Linux系统的平板，在本实用新型中，该平板电脑4为整个智能基站后备储能电源100的控制和显示核心。同时，平板电脑4可以使用JAVA、OBJECT-C、.NET、C++等面向对象的语言来进行编程，由于程序面向对象，不仅编程简单，且可重复利用；代码也可重复利用，支持多线程实例化，通过多通道并联即可实例化为多线程。所述电压电流采集电路1用于采集基站负载电流以及总线电压，从而可根据采集的基站负载电流来计算充电电流以及根据总线电压判断智能基站后备储能电源100是否进入后备模式，该电压电流采集电路1是现有技术中常见的用于采集电流和电压的一种电路，在具体实施时，只需从现有技术中任意选择一种能够实现电流和电压数据采集功能的电路即可，该电压电流采集电路1涉及的采集传感器可以是CSM1000S传感器或者VSM500D传感器。所述CAN通信电路2主要用于实现电压电流采集电路1与平板电脑4之间以及各DC-DC变换器5和电池6与平板电脑4之间的通信功能，该CAN通信电路2可以采用CTM1051或者ADuM3201芯片来实现。所述DC-DC变换器5为双向功率器件，可实现对电池6进行充电，也可将电池6的能量放电回馈至电网300中。所述电池6用于实现后备能量存储和在电网300断电时对基站负载200进行供电，且所述电池6为具有CAN接口的电池，功率瓦时与DC-DC变换器5相配套。

本实用新型一种智能基站后备储能电源的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

通过平板电脑进入到设置界面，并在设置界面中对互为一组的DC-DC变换器和电池均设置一通道，同时对各个DC-DC变换器以及电池均设置一ID；在进行扩容时，需要由一个DC-DC变换器和一个电池组成一个组，并将DC-DC变换器和电池成套接入，同时对新接入的DC-DC变换器和电池设置新的通道和ID。当然，在具体实施时，还可以通过平板电脑来设置各DC-DC变换器或者电池的运行参数，例如进行充电电压、充电电流、放电电流、峰谷时段的时间、第一参数SOC1或者第二参数SOC2等的设置。

平板电脑通过CAN通信电路与各个DC-DC变换器进行通信，并实时采集各个DC-DC变换器的相关信息，包括运行状态信息、充放电电压信息以及充放电电流信息(当然，在具体实施时，还可以根据实际需要采集DC-DC变换器的其他的相关信息)，且按照不同的通道对采集的DC-DC变换器的相关信息进行存储；同时，平板电脑根据不同DC-DC变换器的ID和通道读取各个DC-DC变换器的相关信息，以方便实时了解各个DC-DC变换器的运行状态；

平板电脑通过CAN通信电路与各个电池进行通信，并实时获取各个电池的相关信息，包括充放电电压信息、电池容量信息以及充放电电流信息(当然，在具体实施时，还可以根据实际需要采集电池的其他的相关信息)，且按照不同的通道对采集的电池的相关信息进行存储；同时，平板电脑根据不同电池的ID和通道读取各个电池的相关信息，以方便实时了解各个电池的运行状态；

平板电脑通过CAN通信电路与电压电流采集电路进行通信，并通过电压电流采集电路实时采集直流母线上的数据(包括基站负载电流和总线电压)，且在检测到直流母线对基站负载正常供电时，平板电脑按照设置的运行参数控制各个DC-DC变换器对电池进行充电；在检测到直流母线掉电时，平板电脑按照设置的运行参数控制各个DC-DC变换器对电池进行放电，即使智能基站后备储能电源进入到备电模式，以支持基站正常工作。

所述方法还包括：配合电网对智能基站后备储能电源进行削峰填谷控制，具体包括：

当处于平段电价时段时，平板电脑控制各个DC-DC变换器停止对电池进行充电以及放电，此时的智能基站后备储能电源相当于是一个静止状态下的后备电源；

当处于谷段电价时段时，平板电脑控制各个DC-DC变换器对电池进行充电，且在充电到电池的容量大于设定的第一参数SOC1(该第一参数SOC1是可以设置的参数，通常大于90％)时，平板电脑控制对应的DC-DC变换器停止对电池的充电；

当处于峰段电价时段时，平板电脑控制各个DC-DC变换器对电池进行放电，以降低基站负载对电网的用电量，且在放电到电池的容量小于设定的第二参数SOC2(该第二参数SOC2为后备电源需要的容量，通常大于50％)时，平板电脑控制对应的DC-DC变换器停止对电池的放电。

所述方法还包括：对智能基站后备储能电源与电网进行联调控制，具体包括：

当电网在峰段电价时段出现重度负荷或者在电网稳定的情况下，对第二参数SOC2进行调低处理，例如，可以将第二参数SOC2调低至30％；这样，就可以在峰段电价时段内多回馈一些电能给基站负载，从而能够有效降低电网负荷，并增加基站的经济效应；

在电网不稳定的情况下，对第二参数SOC2进行调高处理，例如，可以将第二参数SOC2调高至96％，这样，直流储能后备电源就能够储备更多的能量，以应对更恶劣的电网环境，例如防止长时间停电。

所述平板电脑按照设置的运行参数控制各个DC-DC变换器对电池进行充电包括：

对智能基站后备储能电源与电网中的AC-DC变换器进行充电协调控制，具体包括：

将电网中AC-DC变换器的最大输出电流(电网中AC-DC变换器的最大输出电流是有限制的)作为一个运行参数I_ADCMAX设置到平板电脑中；

在对接入的各电池进行充电时，平板电脑通过电压电流采集电路实时采集基站负载电流I_load；

平板电脑根据I_ADCMAX以及I_load计算出最大可充电电流I_maxcharge，I_maxcharge＝I_ADCMAX*第一比例系数-I_load(即将电网中AC-DC变换器的最大输出电流先乘以第一比例系数，再减去实时采集的基站负载电流)；其中，第一比例系数一般取90％，以预留一部分功率余量，当然在具体实施时，还可根据实际需要来修改第一比例系数；

平板电脑统计出有效通道数N(即统计出能够正常充放电的通道数)，并计算出平均充电电流值I_{chargeperchannal}，I_{chargeperchannal}＝I_maxcharge/N(即最大可充电电流除以有效通道数)；

平板电脑根据计算出的平均充电电流值I_{chargeperchannal}以及通道、电池的ID、DC-DC变换器的ID，通过CAN通信电路实时修改各DC-DC变换器对电池的充电电流；例如，有效通道数N为5，包括通道1、通道2、通道3、通道4和通道5，那么在计算出平均充电电流值I_{chargeperchannal}后，就根据对应的通道、电池的ID、DC-DC变换器的ID来实时修改各DC-DC变换器对电池的充电电流。

所述平板电脑按照设置的运行参数控制各个DC-DC变换器对电池进行放电包括：

对智能基站后备储能电源进行放电协调控制，具体包括：

平板电脑通过电压电流采集电路实时采集基站负载电流I_load；

平板电脑统计出有效通道数M(即统计出能够正常充放电的通道数)，并计算出平均放电电流I_{dischargeperchannal}，I_{dischargeperchannal}＝I_load/M*第二比例系数(即基站负载电流先除以有效通道数，再乘以第二比例系数)，其中，第二比例系数一般取60％，以预留一部分功率余量，当然在具体实施时，还可根据实际需要来修改第二比例系数；

平板电脑根据计算出的平均放电电流值I_{dischargeperchannal}以及通道、电池的ID、DC-DC变换器的ID，通过CAN通信电路实时修改各DC-DC变换器对电池的放电电流。

由于在多电池的状态下，如果整个系统的电都是从一个电池中供出的，那么很可能会导致个别电池先放空，这将不利于整个系统的稳定性，因此，通过对智能基站后备储能电源进行放电协调控制，可确保整个系统能够稳定运行。同时，当智能基站后备储能电源中出现电池不平衡的情况时，则平板电脑可以控制低电量的通道暂停输出。

云服务器与平板电脑进行通信，且通过云服务器将智能基站后备储能电源的运行参数设置到平板电脑中，例如，可以设置峰谷时段的时间、修改第一参数SOC1或者第二参数SOC的值等；云服务器从平板电脑实时获取智能基站后备储能电源的运行数据，并可将获取的运行数据显示在WEB端或者手机端上，以方便对智能基站后备储能电源的运维；同时，在智能基站后备储能电源出现异常时，平板电脑主动将异常信息上报给云服务器，以方便可以对故障做出快速响应。

综上所述，本实用新型优点在于：

1、使用平板电脑来作为整个智能基站后备储能电源的控制和显示核心，不仅可以减少控制的级数，降低整体成本，而且平板电脑的网络连接比DTU更快、更稳定、更可靠，可增加系统的实时性；同时，平板电脑的程序是面向对象的，不仅编程简单，可方便实现更加复杂的功能，以使对后备储能电源的控制变得更加智能，而且代码可重复利用。

2、在扩容时，只需将互为一组的DC-DC变换器和电池成套并入即可实现，不仅扩容难度小，且可以根据实际使用需求来调整电池的容量，即如果需要增加容量，则可以增加并入的DC-DC变换器和电池的数量，如果需要减小容量，则可以减少并入的DC-DC变换器和电池的数量，因此，灵活性强；同时，通过将各组DC-DC变换器和电池并联后可以组成巨大的分布式储能电站，可确保能够为基站提供足够的电源支持。

3、能够配合电网进行削峰填谷控制，在峰段电价时段内，可以控制各个电池对基站负载进行放电，以降低基站负载对电网的用电量；在谷段电价时段内，可以控制电网对各个电池进行充电，因此，不仅可以减轻电网在峰段电价时段内的负荷，而且可以利用峰谷用电差价创造巨大的经济价值。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (1)

1.一种智能基站后备储能电源，其特征在于：所述后备储能电源包括一电压电流采集电路、一CAN通信电路、一云服务器、一平板电脑、复数个DC-DC变换器以及复数个电池；

所述云服务器与所述平板电脑相连接；所述电压电流采集电路通过所述CAN通信电路与所述平板电脑相连接；各所述DC-DC变换器以及各所述电池均通过所述CAN通信电路与所述平板电脑相连接；每所述DC-DC变换器均与一所述电池相连接；各所述DC-DC变换器均与基站负载相连接。