一种用于基站的节能及智能配电装置

摘要

本发明涉及一种用于基站的节能及智能配电装置，其包括电源转换单元、调压单元、配电单元、相序调整单元和控制单元。所述控制单元，用于根据市电电源和发电机电源的电压状态，控制电源转换单元选择市电电源和发电机电源中的其中一者为调压单元供电；用于根据调压单元的输入端的电压幅值，控制调压单元的输出端的输出电压；用于根据调压单元的输出端的相序状态，控制相序调整单元的输出端的输出相序。本发明在确保基站配电需求的基础上，通过动态调节基站供电电压，抑制末端中性点漂移，降低用电设备的启动峰值电流，实现基站的整体节电。

权利要求

1.一种用于基站的节能及智能配电装置，其特征在于，包括电源转换单元、调压单元、配电单元、相序调整单元和控制单元；所述电源转换单元的输入端与市电电源和发电机电源连接，电源转换单元的输出端与调压单元的输入端连接；所述调压单元的输出端与配电单元的输入端连接；所述配电单元的输出端与直流用电器和交流用电器连接；所述控制单元依次通过相序调整单元和配电单元与交流用电器连接；

所述控制单元，用于根据市电电源和发电机电源的电压状态，控制电源转换单元选择市电电源和发电机电源中的其中一者为调压单元供电；用于根据调压单元的输入端的电压幅值，控制调压单元的输出端的输出电压；用于根据调压单元的输出端的相序状态，控制相序调整单元的输出端的输出相序；

所述控制单元包括信号采集模块、中央处理模块、保护控制输出模块、供电模块、第一继电器、第二继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器；供电模块为控制单元提供工作电压；信号采集模块用于采集电源转换单元的输入端、调压单元的输入端和调压单元的输出端的电信号；中央处理模块用于根据所述电信号判断市电电源和发电机电源的电压状态、调压单元的输入端的电压幅值以及调压单元的输出端的相序状态，并通过所述保护控制输出模块控制第一继电器、第二继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器的工作状态。

2.如权利要求1所述的用于基站的节能及智能配电装置，其特征在于，所述电源转换单元包括第一继电器的常开触点和第二继电器的常开触点，市电电源通过第一继电器的常开触点与调压单元的输入端连接，发电机电源通过第二继电器的常开触点与调压单元的输入端连接；

所述调压单元包括变压器、调压模块、第四继电器的常开触点和第五继电器的常开触点，变压器的初级线圈作为调压单元的输入端，变压器的次级线圈与调压模块的输入端连接，调压模块的输出端作为调压单元的输出端，调压模块的输出端包括第一A相端、第二A相端、B相端、C相端和零线端，第一A相端通过第四继电器的常开触点与配电单元的输入端连接，第二A相端通过第五继电器的常开触点与配电单元的输入端连接，B相端、C相端和零线端均直接与配电单元的输入端连接；

所述相序调整单元包括第六继电器的常开触点和第七继电器的常开触点，调压单元的输出端通过第六继电器的常开触点与配电单元连接，且调压单元的输出端也通过第七继电器的常开触点与配电单元连接，调压单元的输出端通过第六继电器的常开触点和第七继电器的常开触点输出的相序相异。

3.如权利要求2所述的用于基站的节能及智能配电装置，其特征在于，所述调压单元还包括第三继电器的常开触点，电源转换单元的输出端通过第三继电器的常开触点与配电单元的输入端连接；所述控制单元还包括第三继电器，所述中央处理模块还通过保护控制输出模块控制第三继电器的工作状态。

4.如权利要求2所述的用于基站的节能及智能配电装置，其特征在于，所述控制单元还包括人机交互模块、时间模块和通信模块，人机交互模块、时间模块和通信模块均与中央处理模块连接；通信模块用于与监测网络连接。

说明书

一种用于基站的节能及智能配电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及配电装置。

背景技术

[0002] 目前基站数量众多、分布广、站点环境差异大且无人值守，导致基站供电安全和维护工作不仅工作繁杂且难度大，极大的增加了基站电源的运维成本。

[0003] 在通讯基站设备中，由于大量开关电源的使用，使得某用电系统区域或整个用电系统中都存在着大量的谐波，再加上日常的系统用电线路布局存在不合理性，使得用电系统的整个线路网络结构杂乱无章以及三相电流的严重不平衡。以上的这些因素，造成用电线路使用效率严重降低，线路使用效率的降低就会影响其带载能力，也会影响用电负载的使用效率。同时，电网电压的不稳定尤其是较高的电压不仅造成设备发热量加大，也缩短了设备的使用寿命，增加了设备的故障率。而更大的发热量也造成了机房空调的运行负荷加大，这进一步增加了电能的浪费。

[0004] 因现有的基站配电装置的技术局限，对基站的用电管理一是对基站实际用电情况不清楚、不及时；二是不能实时检测各个基站的用电质量和蓄电池质量。这些检测任务主要依靠人工完成，造成运行成本高、监控实时性差等问题。

[0005] 目前基站的配电装置往往只实现简单的配电功能，对配电负载出现的接线错误和故障，没有告警和纠错能力。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提出一种用于基站的节能及智能配电装置，其能解决供电不合理的问题。

[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

[0008] 一种用于基站的节能及智能配电装置，其包括电源转换单元、调压单元、配电单元、相序调整单元和控制单元；所述电源转换单元的输入端与市电电源和发电机电源连接，电源转换单元的输出端与调压单元的输入端连接；所述调压单元的输出端与配电单元的输入端连接；所述配电单元的输出端与直流用电器和交流用电器连接；所述控制单元依次通过相序调整单元和配电单元与交流用电器连接；

[0009] 所述控制单元，用于根据市电电源和发电机电源的电压状态，控制电源转换单元选择市电电源和发电机电源中的其中一者为调压单元供电；用于根据调压单元的输入端的电压幅值，控制调压单元的输出端的输出电压；用于根据调压单元的输出端的相序状态，控制相序调整单元的输出端的输出相序。

[0010] 优选的，所述电源转换单元包括第一继电器的常开触点和第二继电器的常开触点，市电电源通过第一继电器的常开触点与调压单元的输入端连接，发电机电源通过第二继电器的常开触点与调压单元的输入端连接；

[0011] 所述调压单元包括变压器、调压模块、第四继电器的常开触点和第五继电器的常开触点，变压器的初级线圈作为调压单元的输入端，变压器的次级线圈与调压模块的输入端连接，调压模块的输出端作为调压单元的输出端，调压模块的输出端包括第一A相端、第二A相端、B相端、C相端和零线端，第一A相端通过第四继电器的常开触点与配电单元的输入端连接，第二A相端通过第五继电器的常开触点与配电单元的输入端连接，B相端、C相端和零线端均直接与配电单元的输入端连接；

[0012] 所述相序调整单元包括第六继电器的常开触点和第七继电器的常开触点，调压单元的输出端通过第六继电器的常开触点与配电单元连接，且调压单元的输出端也通过第七继电器的常开触点与配电单元连接，调压单元的输出端通过第六继电器的常开触点和第七继电器的常开触点输出的相序相异；

[0013] 所述控制单元包括信号采集模块、中央处理模块、保护控制输出模块、供电模块、第一继电器、第二继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器；供电模块为控制单元提供工作电压；信号采集模块用于采集电源转换单元的输入端、调压单元的输入端和调压单元的输出端的电信号；中央处理模块用于根据所述电信号判断市电电源和发电机电源的电压状态、调压单元的输入端的电压幅值以及调压单元的输出端的相序状态，并通过所述保护控制输出模块控制第一继电器、第二继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器的工作状态。

[0014] 进一步优选的，所述调压单元还包括第三继电器的常开触点，电源转换单元的输出端通过第三继电器的常开触点与配电单元的输入端连接；所述控制单元还包括第三继电器，所述中央处理模块还通过保护控制输出模块控制第三继电器的工作状态。

[0015] 进一步优选的，所述控制单元还包括人机交互模块、时间模块和通信模块，人机交互模块、时间模块和通信模块均与中央处理模块连接；通信模块用于与监测网络连接。

[0016] 本发明具有如下有益效果：

[0017] 在确保基站配电需求的基础上，通过动态调节基站供电电压，抑制末端中性点漂移，降低用电设备的启动峰值电流，实现基站的整体节电；实现基站配电和用电的实时监控，并利用现有的动环监测网络系统，实现基站配电的远程监控。

附图说明

[0018] 图1为本发明较佳实施例的用于基站的节能及智能配电装置的电路原理示意图；

[0019] 图2为图1的电源转换单元的电路示意图；

[0020] 图3为图1的调压单元的电路示意图；

[0021] 图4为图1的相序调整单元的电路示意图；

[0022] 图5为图1的控制单元的电路示意图。

具体实施方式

[0023] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。

[0024] 如图1至图5所示，一种用于基站的节能及智能配电装置，其包括电源转换单元、调压单元、配电单元、相序调整单元和控制单元。

[0025] 所述电源转换单元的输入端与市电电源和发电机电源连接，电源转换单元的输出端与调压单元的输入端连接；所述调压单元的输出端与配电单元的输入端连接；所述配电单元的输出端与直流用电器和交流用电器连接；所述控制单元依次通过相序调整单元和配电单元与交流用电器连接；

[0026] 其中，所述控制单元，用于根据市电电源和发电机电源的电压状态，控制电源转换单元选择市电电源和发电机电源中的其中一者为调压单元供电；用于根据调压单元的输入端的电压幅值，控制调压单元的输出端的输出电压；用于根据调压单元的输出端的相序状态，控制相序调整单元的输出端的输出相序。

[0027] 具体的，所述电源转换单元包括第一继电器J1的常开触点KM1和第二继电器J2的常开触点KM2，市电电源通过第一继电器J1的常开触点KM1与调压单元的输入端连接，发电机电源通过第二继电器J2的常开触点KM2与调压单元的输入端连接。由于市电电源和发电机电源均为交流电，因此，具有A、B、C三相，常开触点KM1和常开触点KM2为三相联动控制。常开触点KM1构成第一动作模块，常开触点KM2构成第二动作模块。

[0028] 所述调压单元包括变压器、调压模块、第三继电器J3的常开触点KM3、第四继电器J4的常开触点KM4、第五继电器J5的常开触点KM5，变压器的初级线圈作为调压单元的输入端，变压器的次级线圈与调压模块的输入端连接，调压模块的输出端作为调压单元的输出端，调压模块的输出端包括第一A相端、第二A相端、B相端、C相端和零线端，第一A相端通过第四继电器J4的常开触点KM4与配电单元的输入端连接，第二A相端通过第五继电器J5的常开触点KM5与配电单元的输入端连接，B相端、C相端和零线端均直接与配电单元的输入端连接，电源转换单元的输出端通过第三继电器J3的常开触点KM3与配电单元的输入端连接。常开触点KM3构成旁路模块。

[0029] 所述相序调整单元包括第六继电器J6的常开触点KM6和第七继电器J7的常开触点KM7，调压单元的输出端通过第六继电器J6的常开触点KM6与配电单元连接，且调压单元的输出端也通过第七继电器J7的常开触点KM7与配电单元连接，调压单元的输出端通过第六继电器J6的常开触点KM6和第七继电器J7的常开触点KM7输出的相序相异。具体的连接方式为，调压单元的A相、B相、C相通过常开触点KM6分别与交流用电器的C相、B相、A相连接，调压单元的A相、B相、C相通过常开触点KM7分别与交流用电器的A相、B相、C相连接。

[0030] 所述控制单元包括信号采集模块、中央处理模块、保护控制输出模块、供电模块、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、人机交互模块、时间模块和通信模块；供电模块为控制单元提供工作电压；信号采集模块用于采集电源转换单元的输入端、调压单元的输入端和调压单元的输出端的电信号；中央处理模块用于根据所述电信号判断市电电源和发电机电源的电压状态、调压单元的输入端的电压幅值以及调压单元的输出端的相序状态，并通过所述保护控制输出模块控制第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器的工作状态。人机交互模块、时间模块和通信模块均与中央处理模块连接；通信模块用于与监测网络连接，即通信模块通过监测网络与动环监测网络系统连接。信号采集模块为多个电压互感器(PT)和多个电流互感器(CT)。人机交互模块用于中央处理模块与人机显示控制面板之间的通讯；时间模块采用PCF8583时钟芯片，由专用锂电池供电，用于提供时标信号；电源模块采用85Vˉ265V输入的交直流电源或-48V直流电源。中央处理模块采用意法半导体公司的微控制器芯片STM32F103VCT6。

[0031] 图中，QF1至QF13为普通的电气开关。KM1’至KM7’为相应的继电器的控制线圈。

[0032] 下面，以具体的应用案例对本实施例进行说明。本实施例的直流用电器为直流屏，交流用电器为空调。

[0033] 结合图5和图2所示，发电机电源供电电压正常时，常开触点KM2断开，常开触点KM1闭合，输出端母线电压正常，当出现输出端母线电压无压的情况下，经过一定的延时，保护输出控制模块的第一继电器J1、第二继电器J2发出控制指令，断开市电电源相应的常开触点KM1，闭合发电机电源相应的常开触点KM2，发电机电源投入运行；或者，市电电源电压正常时，市电电源相应的常开触点KM1断开，发电机机电源相应的常开继电器KM2闭合，输出端母线电压正常，当出现输出端母线电压无压的情况下，经过一定的延时，保护输出控制模块的第一继电器J1、第二继电器J2发出控制指令，断开发电机电源相应的常开触点KM2，闭合市电电源相应的常开触点KM1，市电电源投入运行。

[0034] 结合图5和图3所示，控制单元根据变压器进线电压的幅值的大小来合理调节输出电压。当供电进线三相电压U均小于205V时，保护输出控制模块的第三继电器J3发出控制指令，旁路模块的常开触点KM3动作，将变压器短路，从而使设备处于进线电源直接供电的运行状态。当供电进线三相电压均介于205V到230V之间时，保护输出控制模块的第四继电器J4、第五继电器J5发出控制指令组，调压模块的常开触点KM4将变压器降压输出，输出电压的降幅为15V，从而使设备处于第一节电运行状态；当供电进线三相电压均大于230V时，保护输出控制模块的第四继电器J4、第五继电器J5发出控制指令组，调压模块的常开触点KM5将变压器降压输出，输出电压的降幅为20V，从而使设备处于第二节电运行状态。当检测到变电器发生故障时，保护输出控制模块的第三继电器J3发出控制指令，旁路模块的常开触点KM3动作，将变压器短路，从而使设备处于进线电源直接供电的运行状态。

[0035] 结合图5和图4所示，控制单元根据相序是否正常自动发出控制指令进行相序校正。当电压相序正常时，保护控制输出模块的第七继电器J7发出控制指令，常开触点KM7闭合，电源正常供电；当电压相序异常时，保护控制输出模块的第六继电器J6、第七继电器J7发出控制指令组，常开触点KM7断开，常开触点KM6闭合，从而实现相序错序的自动调整。

[0036] 本实施例的优点如下：

[0037] (1)根据监测基站进线电压幅值大小，动态调压单元的输出档位，达到稳定基站供电电压，平衡相间电压，抑制末端中点漂移，减少中性相电流，提高基站用电设备和配电线路的安全性和耐久性，实现基站节电。

[0038] (2)通过控制单元实时监测基站进线、发电机、空调和直流屏等回路的电气参数，再通过控制单元的RS485现场工业总线(通信模块)与基站现有的动环监测网络系统进行联网，双向传输各种测量值和指令，实现基站配电的远程监控。

[0039] (3)通过控制单元和电源转换单元实时监测市电输入有无220V电压，由保护控制输出模块控制第一动作模块和第二动作模块的闭合与断开，且保证两动作模块互锁，实现双电源的自动切换。

[0040] (4)通过分析各回路的电气参数，比较用户设定的告警、保护和动作参数，通过控制单元控制相序调整单元，实现对各用电设备可靠用电的告警、保护或相序自动校正。

[0041] (5)通过配电单元，实现包括空调、直流屏和各种用电插座等的配电功能。

[0042] 对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。