一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法

技术领域

本发明属于供电系统应用技术领域，具体涉及一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法。

背景技术

随着5G牌照的落地，中国正式进入5G时代，5G基站在内的建设部署工作也将随之加速。

5G具有高速度、泛在网、低功耗、低时延等诸多优势，但5G也存在传输距离短，穿透和绕射能力差等弊端。为实现信号的全面覆盖，需将传统的宏基站变成站点更多、密度更大的微基站，这使得5G入网设备数量呈爆炸性增长，单位面积内的入网设备可能会增至千倍。而为解决基站选址问题，考虑到土建费用、减少配套设备支出等因素，目前可行的方案之一是利用现有路灯杆、交通杆等建设5G基站。在通信基站建设中，除了选址环节，基站供电环节也是较为关键的一步。做好供电工作不仅能保证基站建设的顺利开展，还能保证基站使用的安全性和稳定性。

因此，基于上述问题，本发明提供一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法，一方面利用路灯供电系统来为5G基站供电，通过对基站的工作参数、路灯的工作原理综合分析，研制一套基站供电装置，利用路灯供电电缆给5G基站供电，在不给路灯供电的白天时段，使用安全电压给5G基站供电，夜间给路灯市电供电时，基站供电同步切回市电220VAC，另一方面基站供电系统与路灯杆相互衔接与补充，可对路灯供电系统进行智能调配、对系统状态实施监控、及时响应、降低运营商管理成本、提高系统部署效率，适用于智慧城市建设，为5G建设赋能。

技术方案：本发明提供一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法，包括5G基站电源切换模块和5G基站电源模块，其中，从路灯配电站引出一路三相电和一路单相电接到5G基站电源切换模块中，5G基站电源切换模块输出端与三相供电电缆连接，各灯杆的5G基站电源模块并联在本灯杆的一相电源输入上，5G基站电源模块的输出端与5G基站相连。

本技术方案的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，在不给路灯供电的白天时段，使用36V安全电压给5G基站供电；夜间给路灯市电供电时，5G基站电源切换模块同步切回市电220VAC完成供电，进行安全电压下的5G基站24小时不间断供电。

本技术方案的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，还包括智能错峰充电模式，白天和晚上用电高峰期选用5G基站电源模块和电池同步供电模式，深夜用电低谷时为电池充电。

本技术方案的，所述白天状态直流电源为宽幅输入，输入范围20V～36VDC，输出为48V、500W；夜间状态电源输入为220VAC，将220VAC转换为48V直流，其中，交直流切换时间2s，切换间隔时间内，由电池给负载供电。

本技术方案的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，还包括分别与5G基站电源切换模块、5G基站电源模块连接的内置无线通讯收发器，通过GPRS发送故障信息以及系统状态到指定服务器，协议内容可定制，其中，发送的信息包括但不限于电压、电流、温度等。

与现有技术相比，本发明的一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置及其工作方法的有益效果在于：1）装置稳定强，无误动作；2）具备扩容能力，可灵活选择电池规格，以满足总输出负载的需要；4）设备外形体积小、重量轻，且散热、抗干扰能力强，便于各种场景的安装，外壳防护等级达到IP67，满足室外及恶劣条件下安装要求；5）具有输入欠压保护，过温度保护，输出过压保护、限流保护、短路保护功能，保护能力满足通信行业相关标准；6）本装置具备输出电压，输出电流，电池充电电流等功能的实时监测与控制，内置无线通讯收发器，可通过GPRS发送故障信息以及系统状态到指定服务器，协议内容可定制。

附图说明

图1是本发明的一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置的结构示意图；

图2是本发明的一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置的5G基站电源切换模块电气原理框图；

图3是本发明的一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置的5G基站电源模块电气原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

本发明的一种利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，包括5G基站电源切换模块和5G基站电源模块，其中，从路灯配电站引出一路三相电和一路单相电接到5G基站电源切换模块中，5G基站电源切换模块输出端与三相供电电缆连接，各灯杆的5G基站电源模块并联在本灯杆的一相电源输入上，5G基站电源模块的输出端与5G基站相连。

作为本装置优选的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，在不给路灯供电的白天时段，使用36V安全电压给5G基站供电；夜间给路灯市电供电时，5G基站电源切换模块同步切回市电220VAC完成供电，进行安全电压下的5G基站24小时不间断供电。

作为本装置优选的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，还包括智能错峰充电模式，白天和晚上用电高峰期选用5G基站电源模块和电池同步供电模式，深夜用电低谷时为电池充电。

作为本装置优选的，所述白天状态直流电源为宽幅输入，输入范围20V～36VDC，输出为48V、500W；夜间状态电源输入为220VAC，将220VAC转换为48V直流，其中，交直流切换时间2s，切换间隔时间内，由电池给负载供电。

作为本装置优选的，所述利用路灯供电系统为5G基站供电的装置，还包括分别与5G基站电源切换模块、5G基站电源模块连接的内置无线通讯收发器，通过GPRS发送故障信息以及系统状态到指定服务器，协议内容可定制，其中，发送的信息包括但不限于电压、电流、温度等。

实施例

对照附图1，1）5G基站电源切换模块（装配在路灯配电站侧）；2）5G基站电源模块（装配路灯侧），从路灯配电站引出一路三相电和一路单相电接到5G基站电源切换模块中，5G基站电源切换模块输出端与三相供电电缆连接，各灯杆的5G基站电源模块并联在本灯杆的一相电源输入上，5G基站电源模块的输出端与5G基站相连。

对照附图2，5G基站电源切换模块根据路灯控制信号来进行交直流供电的切换，路灯控制信号为一个常开数字量无源节点。开灯信号节点闭合，线路为380V交流供电模式；开灯信号节点断开，线路为36V直流供电模式。

5G基站电源切换模块输出电压36-42V可调，预留485或CAN通讯接口，实现无线通讯功能及内部参数监测并可控功能（包括输出电压，输出电流等）。

切换逻辑：由路灯控制器信号控制KM1与KM2的分合闸。

1）交流换直流

闭合QF1，当1KM断开时，时间继电器KA1与KA2线圈失电，KA1常开点瞬时断开，KA2常闭点延时2S闭合，以确保在KM1完全断开后再闭合KM2；

2）直流换交流

当1KM吸合时，时间继电器KA1与KA2线圈得电，KA2常闭点瞬时断开，KA1常开点延时2S闭合，以确保在KM2完全断开后再闭合KM1；

3）KM1和KM2电气互锁。

对照附图3，5G基站电源模块主要用于5G基站24小时不间断供电，分为交流输入供电与直流输入供电两种供电方式。当输出外挂电池时，可实现交直流输入供电不间断切换。

白天模式：

1）白天由交流供电自动切换为直流供电模式，输入峰值功率控制在600W左右，实现输入功率自动限制功能，输入电压越低，输入功率越低，满足在切换柜输出36V的情况下，三个基站电源都能同时正常启动，并自动进入限功率模式；

2）具备两个外部电池并联充放电切换功能；

3）具备输出电压，输出电流，电池充电电流监测并可控功能；

4）预留485或CAN通讯接口，以实现无线数据传输和智能控制。

夜间模式：

1）晚上由直流供电自动切换为交流供电模式，输出峰值功率控制在700W左右，具备充放电功率可调功能；

2）具备两个外部电池并联充放电切换功能；

3）具备输出电压，输出电流，电池充电电流监测并可控功能；

4）预留485或CAN通讯接口，以实现无线数据传输和智能控制。

电气原理如下：

①输入上电，整个系统的辅助供电由蓄电池提供，当辅助电源供电正常，DSP控制系统开始工作，通过三相交流输入电压检测及一路直流输入电压检测判断A、B、C及N线上的电压状态，来选择需要闭合的继电器对后级电路供电；

②交流转直流输出（AC-DC），初始状态，所有继电器断开，当DSP控制系统判断为交流输入时，闭合交流继电器，DSP控制系统控制交流转直流电源开始工作，同时会根据蓄电池电压及充放电状态，进行电池管理（包括均充，浮充，保护等功能）；

③直流转直流输出（DC-DC），当DSP控制系统判断为直流输入时，闭合直流继电器，DSP控制系统控制直流转直流电源开始工作，同时也会根据蓄电池电压及充放电状态，进行电池管理（包括均充，浮充，保护等功能）；

④输入交直流转换，

a、输入交流转交流（缺相或过欠压），假设当前供电为A相，已闭合的继电器为S1，当DSP检测到A相电压为0、欠压或过压三种情况中的任意一种时，控制当前闭合的继电器S1断开，AC-DC进入关机流程，同时检测B相和C相交流电压，通过已制定的控制策略（B、C相中选择电压正常的一相电），来选择闭合S2或S3，然后重新开始AC-DC开机流程；

b、输入交流转直流（交流断电，直流上电），假设当前供电为A相，已闭合的继电器为S1，当DSP检测到A相电压为0，控制当前闭合的继电器S1断开，AC-DC进入关机流程，检测三相交流电压均为0，同时检测到直流电压达到可供电状态，依次闭合S4，S5，S6，然后开始DC-DC开机流程；

c、输入直流转交流（直流断电，交流上电），假设当前为直流供电状态，则此时S1，S2，S3断开，S4，S5，S6闭合，当DSP检测到直流供电电压下降至0，控制当前闭合的继电器S4，S5，S6断开，DC-DC进入关机流程，然后检测A，B，C三相交流电压，当至少有一相达到可供电状态，通过已制定的控制策略（选择正常的一相，并保证三个5G基站电源使用不同相），闭合S1，S2，S3中的其中一个继电器闭合，再开始AC-DC开机流程；

⑤无输入电压，当DSP检测到无交流输入及直流输入，断开所有输入继电器，后级电源关机，根据已制定的控制策略，可选择是否由蓄电池对负载供电；

⑥状态上报与控制，所有电源工作状态（保护功能），告警及故障可根据其重要等级以干接点或485通讯的方式上报，同时电源各状态可由上位机在规格范围内进行设置和控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。