一种铁路5G-R基站太阳能供电系统

摘要

本实用新型公开一种铁路5G‑R基站太阳能供电系统，包括，太阳能供电组件、外电供电组件和直流配电组件；太阳能供电组件、外电供电组件分别与直流配电组件连接，两路外电源外电A、外电B分别接入外电供电组件的ATS，直流配电组件的直流配电单元与5G‑R基站连接。有益效果是，通过太阳能供电组件与外电供电组件结合的方式，通过直流配电组件为铁路5G‑R基站供电，不需人为参与，系统可自动实现优先利用太阳能为5G‑R供电，在太阳能供电能力不足时自动切换到外电供电，可以充分利用太阳能减少5G‑R系统的外电消耗，同时保障铁路5G‑R系统的供电安全。

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁路通信供电领域，尤其是涉及一种铁路5G-R基站太阳能供电系统。

背景技术

传统铁路专用无线通信采用GSM-R系统，承载信号等系统的无线传输，是影响行车安全的重要系统。随着技术的发展和各类应用的需求，铁路开展了5G-R无线通信系统的研究。与GSM-R系统相比，5G-R系统基站数量更多、单体耗电量更高，增加了铁路的能源消耗，给铁路的碳达峰、碳中和目标带来了压力。同时，5G-R系统作为铁路专用无线通信系统承载影响行车安全的关键业务，运营商的5G节能控制策略在铁路行业不完全适用。在保证供电安全的基础上优先利用太阳能供电，符合双碳策略又不影响系统供电安全，是铁路5G-R节能的可行方案。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种太阳能供电能力不足时自动切换到外电为5G-R基站的铁路5G-R基站的太阳能供电系统。

本实用新型所采用的技术方案是，一种铁路5G-R基站太阳能供电系统，包括，太阳能供电组件、外电供电组件和直流配电组件；所述太阳能供电组件、外电供电组件分别与直流配电组件连接，两路外电源外电A、外电B分别接入外电供电组件的ATS，所述直流配电组件的直流配电单元与5G-R基站连接。

所述直流配电组件包括太阳能供电选择单元、外电供电选择单元和直流配电单元；所述太阳能供电组件与太阳能供电选择单元连接，所述外电供电组件与外电供电选择单元连接，所述太阳能供电选择单元和外电供电选择单元分别与直流配电单元连接；所述直流配电单元能够对输入、输出电量进行测量。

所述太阳能供电选择单元和外电供电选择单元分别包括控制器、电压传感器、电流传感器和继电器；所述太阳能供电选择单元中控制器与DC/DC变换器设置有通信接口，获取太阳能供电组件整体工作状态；所述外电供电选择单元控中制器与开关电源设置有通信接口，获取外电供电组件的整体工作状态；所述太阳能供电选择单元的控制器与外电供电选择单元的控制器之间设置有通信接口。

所述直流配电单元由直流开关、电能计量器和电度表组成；所述电度表通过通信接口接入电能计量器，对输入的太阳能供电电量、外电供电电量和输出5G-R基站消耗电量进行计量。

所述太阳能供电组件中DC/DC变换器输出电压高于外电供电组件的开关电源输出电压；所述太阳能供电选择单元和外电供电选择单元均由直流开关和二极管组成；电流自太阳能供电组件和外电供电组件向直流配电单元单向流动。

所述外电供电组件中的ATS选用双电源切换开关。

所述5G-R基站包括铁路5G-R系统的BBU和RRU设备。

本实用新型的有益效果是，通过太阳能供电组件与外电供电组件结合的方式，通过直流配电组件为铁路5G-R基站供电，不需人为参与，系统可自动实现优先利用太阳能为5G-R供电，在太阳能供电能力不足时自动切换到外电供电，可以充分利用太阳能减少5G-R系统的外电消耗，同时保障铁路5G-R系统的供电安全。

附图说明

图1是本实用新型一种铁路5G-R基站供电系统组成示意图；

图2 是本实用新型直流配电组件实施例1原理图；

图3 是本实用新型直流配电组件实施例2原理图。

图中：

1、太阳能供电组件 2、外电供电组件 3、直流配电组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1至图3所示，本实用新型一种铁路5G-R基站供电系统，包括，太阳能供电组件1、外电供电组件2和直流配电组件3；所述太阳能供电组件1、外电供电组件2通过电源线与直流配电组件3连接；外电A、外电B两路外电源通过电源线与外电供电组件2连接；直流配电组件3通过电源线与5G-R基站连接。

所述太阳能供电组件1为市售产品，包括太阳能电池101、DC/DC变换器102和储能设备103，其中太阳能电池101实现太阳光向电能的转化，DC/DC变换器102将太阳能电池101转化得来的不稳定直流电转化为稳定直流电并对储能设备103进行充放电控制，储能设备103在太阳能发电量高于5G-R基站用电量时储能反之释放能量。太阳能电池101、储能设备103分别通过电源线与DC/DC变换器102连接，DC/DC变换器102通过电源线与直流配电组件3的太阳能供电选择单元301连接。

DC/DC变换器102支持输出电压在一定范围调整。

储能设备103支持蓄电池、锂电池、超级电容、飞轮等多种储能手段。

所述外电供电组件2为市售产品的组合，包括ATS 201、开关电源202和备用电池203。ATS201为双电源切换开关，实现外电A、外电B的自动切换，例如常规选用外电A为接入系统进行供电，在外电A故障情况下可以自动将外电B接入系统继续供电，保障重要负荷的可持续运行。开关电源202将自ATS 201切换后输入的交流电转化为稳定直流电并对备用电池203进行充放电控制，备用电池103在外电正常时储能反之释放能量。ATS 201、备用电池203分别通过电源线与开关电源202连接，外电A、外电B两路外电源通过电源线与ATS201连接，开关电源202通过电源线与直流配电组件3的外电供电选择单元302连接。

开关电源202支持输出电压在一定范围调整。

备用电池203支持蓄电池、锂电池等多种电池。

所述的直流配电组件3包括太阳能供电选择单元301、外电供电选择单元302和直流配电单元303，其中太阳能供电选择单元301、外电供电选择单元302通过电源线与直流配电单元303连接，直流配电单元303通过电源线与5G-R基站连接。

直流配电组件3实现功能为对太阳能、外电源供电的选择，并实现优先采用太阳能为5G-R基站供电，当太阳能供电组件的供电能力不足时自动切换为外电供电组件为5G-R基站供电，并对太阳能、外电功能量进行计量，具有多种实现方式。

实施例1：

如图2所示，太阳能供电选择单元301由直流开关与二极管组成，自动实现电流自太阳能供电组件1向直流配电单元303的单向流动。

外电供电选择单元302由直流开关与二极管组成，自动实现电流自外电供电组件2向直流配电单元303的单向流动。

在系统实施过程中设定太阳能供电组件的DC/DC变换器输出电压高于外电供电组件的开关电源输出电压，由于设置了二极管，太阳能供电、外电源供电电流单向流入接入直流配电单元303。当太阳能正常供电时直流电压高于外电源供电，则自动由太阳能向5G-R基站供电；当太阳能发电能力不足，输出电压无法达到高于外电的开关电源输出电压时，由外电向5G-R基站供电。

直流配电单元303由直流开关与电能计量器及电度表组成，电度表通过通信接口接入电能计量器，可以对输入的太阳能供电电量、外电供电电量及输出5G-R基站消耗电量进行计量。

实施例2：

如图3所示，太阳能供电选择单元301由STM32嵌入式控制器、电压传感器、电流传感器及继电器组成，控制器与DC/DC变换器102设置通信接口，获取太阳能供电组件1的整体工作状态，通过继电器控制太阳能供电组件1是否接入系统，同时可以对DC/DC变换器102的输出电压进行设置，并获取其输出的实际电压、电流。

外电供电选择单元302由STM32嵌入式控制器、电压传感器、电流传感器及继电器组成，控制器与开关电源202设置通信接口，获取外电供电组件2的整体工作状态，通过继电器控制外电供电组件2是否接入系统，同时可以对开关电源202的输出电压进行设置，并获取其输出的实际电压、电流。

太阳能供电选择单元301的控制器与外电供电选择单元302的控制器之间设置通信接口，二者协调控制，通过各自继电器控制太阳能供电组件1或外电供电组件2接入系统为5G-R基站供电，实现系统优先采用太阳能为5G-R基站供电，当太阳能供电组件的供电能力不足时系统自动切换为外电供电组件为5G-R基站供电。

直流配电单元303由直流开关、电能计量器及电度表组成，电度表通过通信接口接入电能计量器，可以对输入的太阳能供电电量、外电供电电量及输出5G-R基站消耗电量进行计量。

5G-R基站包含铁路5G-R系统的BBU、RRU设备。

本实用新型一种铁路5G-R基站供电系统的工作原理：太阳能供电组件1、外电供电组件2均为成熟的供电方案可以独立为5G-R基站供电，通过直流配电组件3实现对太阳能供电组件1、外电供电组件2供电的自动选择。直流配电组件3的太阳能供电选择单元301和外电供电选择单元302控制电流智能自太阳能供电组件1、外电供电组件2单方向向直流配电单元303流动，不会在太阳能供电组件1与外电供电组件2之间流动。通过直流配电组件3系统自动优先采用太阳能为5G-R基站供电；当太阳能供电组件1的供电能力不足时，通过直流配电组件3可保障系统自动切换为外电供电组件2为5G-R基站供电。具体太阳能组件、外电供电组件各部分的实现属于现有技术，再此不再赘述。

本实用新型一种铁路5G-R基站供电系统在铁路工程项目应用方式如下：在项目初期根据5G-R基站的设备类型及用电量需求设计太阳能供电组件1、外电供电组件2及直流配电组件3的详细参数，按照本实用新型的连接方式进行施工与连接。在实际运行中，不需人为参与，系统可自动实现优先利用太阳能为5G-R供电，在太阳能供电能力不足时自动切换到外电供电，可以充分利用太阳能减少5G-R系统的外电消耗，同时保障铁路5G-R系统的供电安全。

值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本实用新型的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本实用新型的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。