一种偏远地区通信基站的混合能源供电装置的制作方法

1.本发明及通信基站供电技术领域，具体涉及一种偏远地区通信基站的混合能源供电装置。


背景技术：

2.在目前，我国的移动通信基站达到639万个，其中3g/4g基站总数达到479万个，占比达74.9％，随着移动互联网的飞速发展和5g大规模建设应用，未来会需要更多的通讯基站，预计将达到1500万个。并且如此大规模的基站数量，除了部分旧基站的电源设备需要更新换代外，新的通信基站的建设也将需要巨大的电源设备投入。
3.而如此众多的基站不仅只建设在人口众多、电网发达的城市，也会覆盖一些地处偏远的村、镇、县及散居牧户，这些地区人口稀少、远离电网、用电负荷小，短期内无法通过延伸电网实现供电；加之部分地区存在自然条件恶劣、灾害频发、人为破坏严重等情况，电网线路中断的概率很高，也无法进行及时抢修和维护。并且目前多个能源供电时各模块没有集成化，在需要对新基站进行电源设备安装或是对旧基站的电源设备斤进行更换时，由于模块众多，在野外安装时工序复杂、难度较大，不仅在安装更换上耗时耗力，对后续的维持供电设备的正常运转，也都需要高昂的费用，会增加很多运行成本和维护成本。并且随着通讯基站设备的功耗越来越小，造成几乎所有为基站供电的柴油发动机组工作在严重的低负载工况，会进一步造成能源的浪费，同时会排放大量的污染物对自然环境造成污染。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种偏远地区通信基站的混合能源供电装置已解决供电模块没有集成化造成安装、维护或更换不变的情况，使其能够最大限度利用太阳能供电装置、风能供电装置、市电供电装置、变频柴油发电机组，并采用电子ats和变频柴油发电机组故障率低保证稳定性，可靠性表现为多路综合输入，给基站提供相当可靠的电源。
5.本发明为解决上述技术问题提供一种偏远地区通信基站的混合能源供电装置，包括设备柜及风能供电装置、太阳能供电装置、市电供电装置，所述设备柜内设置有油机供电装置、电子ats、dc-dc电源开关及混合能源控制器，所述风能供电装置的输出端通过第一ac/dc转换器与所述电子ats连接，所述太阳能供电装置的输出端与所述电子ats连接，所述市电供电装置的输出端与所述电子ats连接，所述市电供电装置的输出端通过所述第二ac/dc转换器与所述电子ats连接，所述电子ats的输出端与所述dc-dc电源开关的输入端连接，所述dc-dc电源开关的输出端通过直流母线分别连接至负载和电池组，所述混合能源控制器与所述电子ats、风能供电装置、太阳能供电装置、市电供电装置以及油机供电装置通讯连接，所述混合能源控制器控制至少一个供电装置为负载和电池组供电，所述油机供电装置包括变频柴油发电机组、油箱组件及电池组，所述油箱组件包括油箱前侧板及油箱后侧板，所述油箱前侧板的顶端向前弯折形成第一支撑部，所述油箱前侧板的下端向前弯折形成第一连接部，所述油箱后侧板的顶端向后弯折形成第二支撑部，所述油箱后侧板的下端
向后弯折形成第二连接部，所述油箱组件通过第一连接部及第二连接部固定在所述运输固定架上，所述第一支撑部和第二支撑部之间平行设置有两组第一安装梁，烟管组件及所述变频柴油发电机组固定安装在所述第一安装梁上，所述第一支撑部和第二支撑部之间还固定有第二安装梁，接线盒及所述电池组均固定在所述第二安装梁上，控制屏组固定在所述第二支撑部上。
6.进一步地，所述油箱组件还包括油箱、加油口、油位计，所述加油口及所述油位计位于所述油箱的右上方，所述油位计的油位计内丝圈伸入所述油箱内部，所述变频柴油发电机组的出油口和回油口伸入所述油箱内部。
7.进一步地，两组所述第一安装梁的两端分别设置有第一减振装置，所述第一减振装置的下端固定在所述第一支撑部及第二支撑部上。
8.进一步地，所述变频柴油发电机组包括智能调速控制系统、柴油发动机及永磁发电机，所述智能调速控制系统控制与所述混合能源控制器连接，所述智能调速控制系统根据通信基站的不同负载工况对所述变频柴油发电机组进行自适应变频工作。
9.进一步地，所述设备柜上设置有可开合的维修门，所述油箱组件位于所述设备柜内部下端，所述变频柴油发电机组位于所述油箱组件的左上方，所述烟管组件位于所述变频柴油发电机组和所述油箱组件之间，所述接线盒、电池组、控制屏组并排设置于所述变频柴油发电机组的右侧，且所述电池组位于所述接线盒与所述控制屏组之间。
10.进一步地，所述烟管组件包括位于所述设备柜左侧板上的进风百叶窗、位于所述变频柴油发电机组左侧的进风盒、位于所述变频柴油发电机组底部的电机风道、位于所述变频柴油发电机组右侧的排气组件以及位于所述设备柜的后侧板上的排气百叶窗，所述进风盒、所述排气组件与所述变频柴油发电机组连接，所述进风百叶窗与所述进风盒相对设置，所述进风盒与所述电机风道、排气组件连通，所述排气百叶窗与所述排气组件的出风口相对设置。
11.进一步地，所述排气组件包括风扇组件和排气罩，所述风扇组件位于所述排气罩内，所述排气罩靠近所述排气百叶窗的一侧设置有通风孔。
12.进一步地，所述接线盒固定在安装板上，所述安装板固定在所述第二安装梁上，所述第一ac/dc转换器、所述第二ac/dc转换器以及所述电子ats内置于所述接线盒内。
13.进一步地，所述设备柜顶部设置顶盖主板及顶盖侧板，所述顶盖侧板固定在所述设备柜的左右两侧且向左右两侧凸出于所述设备柜，所述顶盖主板固定在所述顶盖侧板上且前后两侧向外凸出于所述设备柜，所述顶盖主板的截面为三角形状。
14.采用本发明的有益效果如下，本发明将模块化的混合能源系统做成一个户外设备柜，通过柜内完善的结构设计使各系统集成为一体，通过减振装置、烟管组件等多个组件的合理的结构设计，使多个混合能源模块之间能够快速连接，可方便野外安装和更换。电子ats上同时接入市电供电装置、太阳能供电装置、风能供电装置、油机供电装置电源进线进行ac/dc转换；通过混合能源控制器控制优先使用太阳能供电装置、风能供电装置；当太阳能供电装置、风能供电装置无法满足要求时负载要求时，再接通市电供电装置进行带载；如果太阳能供电装置、风能供电装置、市电供电装置均不能满足带载要求时，电子ats发出启动信号，油机供电装置中的变频柴油发电机组起动并带载，其中变频柴油发电机组包括智能调速控制系统、柴油发动机及永磁发电机，所述智能调速控制系统控制与所述混合能源
控制器连接，所述智能调速控制系统根据通信基站的不同负载的变化按预设的负载/转速曲线进行自动调整转速，让变频柴油电机组始终工作在经济油耗工况下。电子ats切换输出的直流电输出到dc-dc开关电源，开关电源输出dc48v，dc48v直接连接到基站的蓄电池组母排上进行负载。其中运输固定架方便设备柜整体运输，还可为油箱组件提供支撑，烟管组件为变频柴油发电机组提供新鲜燃气并将废气排出机组内，接线盒使各组件之间的电连接更规整，控制屏组以实现变频发电机组的控制，所述油箱组件包括油箱前侧板及油箱后侧板，油箱前侧板和油箱后侧板的上下两端分别弯折，上端形成第一支撑部和第二支撑部，下端形成第一连接部和第二连接部，所述油箱组件通过第一连接部及第二连接部固定在所述运输固定架上，第一支撑部和第二支撑部用于支撑烟管组件、变频柴油发电机组、接线盒、电池组及控制屏组，此时油箱的前侧板和后侧板和油箱不仅可以与其他挡板围合用于储油，还可对其他组件起到支撑作用，减少了设备柜内的零件数量，使油箱前挡板和后挡板具有多种功能。
15.此系统可最大限度利用太阳能供电装置、风能供电装置、市电供电装置、变频柴油发电机组，为基站全天候提供经济环保、稳定、可靠的电源。多能源的综合利用及变频柴油发电机组的经济油耗和低维护保养费用保证了经济性；采用电子ats和变频柴油发电机组故障率低保证稳定性，可靠性表现为多路综合输入，给基站提供相当可靠的电源。
16.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；
18.图2为本发明中设备柜的结构示意图；
19.图3为本发明中进风百叶窗的结构示意图；
20.图4为本发明中油箱组件的结构示意图；
21.图5为本发明设备柜内部俯视图；
22.图6为本发明中维修门的结构示意图；
23.图7为本发明中变频柴油发电机组的结构示意图。
24.附图中：1-设备柜，2-风能供电装置，3-太阳能供电装置，4-市电供电装置，5-变频柴油发电机组，6-电池组，7-油箱前侧板，8-油箱后侧板，9-第一支撑部，10-第一连接部，11-第二支撑部，12-第二连接部，13-运输固定架，14-第一安装梁，15-第二安装梁，16-控制屏组，17-油箱，18-加油口，19-油位计，21-第一减振装置，23-维修门，24-接线盒，25-进风百叶窗，26-进风盒，27-电机风道，28-排气组件，29-排气百叶窗，30-排气罩，31-通风孔，32-安装板，33-顶盖主板，34-顶盖侧板。
具体实施方式
25.参照附图，将详细描述本发明的具体实施方案。
26.本发明中的设备柜为密封结构，为方便展示，图2、图3与图7均省略维修门，图6中显示维修门的一半。
27.参照图1至图2，本发明提供一种偏远地区通信基站的混合能源供电装置，包括设备柜1及风能供电装置2、太阳能供电装置3、市电供电装置4，所述设备柜1内设置有油机供
电装置、电子ats、dc-dc电源开关及混合能源控制器，所述风能供电装置2的输出端通过第一ac/dc转换器与所述电子ats连接，所述太阳能供电装置3的输出端与所述电子ats连接，所述市电供电装置4的输出端与所述电子ats连接，所述市电供电装置4的输出端通过所述第二ac/dc转换器与所述电子ats连接，所述电子ats的输出端与所述dc-dc电源开关的输入端连接，所述dc-dc电源开关的输出端通过直流母线分别连接至负载和电池组6，所述混合能源控制器与所述电子ats、风能供电装置2、太阳能供电装置3、市电供电装置4以及油机供电装置通讯连接，所述混合能源控制器控制至少一个供电装置为负载和电池组6供电。所述设备柜1内设置有油机供电装置，所述油机供电装置包括变频柴油发电机组5、油箱组件及电池组6。
28.参照图2至图7，其中所述油机供电装置包括变频柴油发电机组5，所述变频柴油发电机组5包括智能调速控制系统、柴油发动机及永磁发电机，所述智能调速控制系统控制与所述混合能源控制器连接，所述智能调速控制系统根据通信基站的不同负载工况对所述变频柴油发电机组5进行自适应变频工作。柴油发动机优选小功率柴油发动机，柴油发动机的电子调速系统稳定，且起动迅速、只需几秒能达到全功率，并且有害排放物较低、防火安全性好，再者小功率柴油发动机还具有超静音的特点。变频发电机组采用中频永磁发电机，其中由于永磁发电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗，且永磁同步电机在低频的时候仍能保持良好的工作状态，低频时的输出力矩较异步电机大，运行时的噪音小，且定子绕组几乎不存在无功电流，因而电机温升低，同体积、同重量的永磁电机功率可提高30％左右。使用永磁发电机在提高电效率同时，通过智能调速控制系统根据通信基站的不同负载的变化按预设的负载/转速曲线进行自动调整转速实现变频工作，发出200-400hz的中频交流，让变频柴油电机组始终工作在经济油耗工况下。
29.本发明还包括运输固定架13，所述运输固定架13上方固定有设备柜1，所述设备柜1上设置有可开合的维修门23便于对设备柜1内各部件进行维修，所述维修门23通过铰链结构与设备柜主体铰接，方便开合。所述设备柜1内设置有油箱组件、烟管组件、接线盒24、控制屏组16及所述变频柴油发电机组5、所述电池组6，所述油箱组件位于所述设备柜1内部下端，所述发动机组位于所述油箱组件的左上方，所述烟管组件位于所述发动机组和所述油箱组件之间，所述接线盒24、电池组6、控制屏组16并排设置于所述发动机组的右侧，且所述电池组6位于所述接线盒24与所述控制屏组16之间。
30.此时油箱组件为变频柴油发电机组5供油，具体地，所述油箱组件包括油箱17用于储油，油箱17包括油箱前侧板7及油箱后侧板8，所述油箱前侧板7的顶端向前弯折形成第一支撑部9，所述油箱前侧板7的下端向前弯折形成第一连接部10，所述油箱后侧板8的顶端向后弯折形成第二支撑部11，所述油箱后侧板8的下端向后弯折形成第二连接部12，所述油箱组件通过第一连接部10及第二连接部12固定在所述运输固定架13上，所述油箱组件还包括加油口18用于为油箱17内油量减少时加油，油位计19上的油位计19内丝圈伸入所述油箱17内部以便及时掌握油箱17内油量情况，所述加油口18及所述油位计19位于所述油箱组件的右上方，所述油位计19的油位计19内丝圈伸入所述油箱17内部用于测量油箱17内的油量，所述变频柴油发电机组5的出油口和回油口伸入所述油箱17内部以保证油箱17能对柴油发电机组进行供油。
31.所述油箱组件所述第一支撑部9和第二支撑部11之间平行设置有第一安装梁14，
所述烟管组件及所述变频柴油发电机组5固定安装在所述第一安装梁14上。优选将第一安装梁14设置为2组。变频柴油发电机组5在运行时会产生振动，为减小变频柴油发电机组5振动时对设备柜1内其他部件的影响，所述第一安装梁14的两端分别设置有第一减振装置21，所述第一减振装置21的下端固定在所述第一支撑部9及第二支撑部11上。此时设置减振装置可使用减振弹簧或其他具有减振功能的部件，减振装置的设置对变频柴油发电机组5在运行时产生的振动具有缓冲作用，可减小变频柴油发电机组5在运行时对设备柜1内其他部件的影响，避免其他部件和设备柜1或其他部件散落。
32.所述第一支撑部9和第二支撑部11之间还固定有第二安装梁15，所述接线盒24、电池组6均固定在所述第二安装梁15上，所述控制屏组16通过安装架固定在所述第二支撑部11上。
33.其中烟管组件可实现气流互换，为变频柴油发电机体提供足够的新鲜燃气并将变频柴油发电机组5产生的废气排出，还能对设备柜1内部进行降温。具体的，所述烟管组件包括位于所述设备柜1左侧板上的进风百叶窗25、位于所述变频柴油发电机组5左侧的进风盒26、位于所述变频柴油发电机组5底部的电机风道27、位于所述变频柴油发电机组5右侧的排气组件28以及位于所述设备柜1的后侧板上的排气百叶窗29，所述进风盒26、所述排气组件28与所述变频柴油发电机组5连接，所述进风百叶窗25与所述进风盒26相对设置，所述进风盒26与所述电机风道27、排气组件28连通，所述排气百叶窗29与所述排气组件28的出风口相对设置。此时新鲜空气从进风百叶窗25进入设备柜1内，一部分新鲜空气再经进风盒26为变频柴油电机组提供新鲜燃气，变频柴油发电机组5产生的废气经排气组件28排出，再经排气百叶窗29排出设备柜1外；另一部分新鲜空气为设备柜1内部进行降温处理，对设备柜1内部降温后的热空气也经排气百叶窗29排出设备柜1外。其中，排气组件28包括风扇组件和排气罩30，所述风扇组件位于所述排气罩30内，所述排气罩30靠近所述排气百叶窗29的一侧设置有通风孔31。变频柴油发电机组5内的废气在风扇组件的作用下进入排气罩30，再经排气罩30上的通风孔31排出排气罩30，此时通风孔31靠近排气百叶窗29，当废气从通风孔31中排出时可方便从排气百叶窗29排出设备柜1。采用此种方式设置烟管组件与柴油发电机组，使在满足其功能的同时使其结构更为紧凑，减小设备柜1的体积。
34.其中，所述接线盒24固定在安装板32上，所述安装板32固定在所述第二安装梁15上，所述第一ac/dc转换器、所述第二ac/dc转换器以及所述电子ats内置于所述接线盒24内。通过接线盒24将风能供电装置2、太阳能供电装置3、市电装置及油机供电装置进行整合，使其线路规整便于维修或改装。
35.其中，所述设备柜1顶部设置顶盖主板33及顶盖侧板34，所述顶盖侧板34固定在所述设备柜1的左右两侧且向左右两侧凸出于所述设备柜1，所述顶盖主板33固定在所述顶盖侧板34上且前后两侧向外凸出于所述设备柜1，所述顶盖主板33的截面为三角形状。此时顶盖主板33和顶盖侧板34共同遮挡设备柜1上方，且顶盖主板33的截面为三角形状可避免雨水在设备柜1的顶部产生积水，进而腐蚀设备柜1的情况。
36.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。