專利名稱：高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信、電力，電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于在線檢測(cè)通信基站 高頻開(kāi)關(guān)電源模塊故障的裝置。
背景技術(shù)：
隨著通信業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，通信基站迅速增加并且逐漸邊緣化，基站又多建在山 地且無(wú)人值守，使得通信基站的維護(hù)管理的工作量和難度成倍增加。通信電源是通信基站 的核心部分，為了使通信基站能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，需要對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。目前通常由 維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)以離線方式進(jìn)行檢修，受條件的限制多有不便。特別是瞬間出現(xiàn)又恢復(fù)的 隱性故障和必須在線運(yùn)行才能反映出來(lái)的故障，往往無(wú)法及時(shí)檢測(cè)得到?；九溆薪恢绷鞴╇娤到y(tǒng)，高頻開(kāi)關(guān)電源在其間起到橋梁作用，是兩者之間的關(guān) 鍵環(huán)節(jié)。一方面要保證負(fù)載的供電要求，另一方面又要對(duì)蓄電池組進(jìn)充電維護(hù)。在設(shè)計(jì)中， 《通信電源設(shè)備安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》要求開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載能力必須滿足最大負(fù)載電流加均充電 流再加1的冗余設(shè)計(jì)。一般高頻開(kāi)關(guān)電源都由多個(gè)模塊組合成，而滿負(fù)荷和均充的時(shí)間占整個(gè)工作的時(shí) 間比例是比較小的。半年或者一年均充一次，每次12個(gè)小時(shí)。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中離線檢修開(kāi)關(guān)電源的缺陷，利用 開(kāi)關(guān)電源模塊多數(shù)時(shí)間都工作在輕載、低效率的工作區(qū)域這一特點(diǎn)，通過(guò)智能化管理實(shí)現(xiàn) 通信基站高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的在線檢測(cè)和維護(hù)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案提供了一種高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線 檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，包括傳感器，用于采集多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊的、表征其各自的工作狀態(tài)的特征信號(hào)；數(shù)據(jù)處理器，對(duì)所述特征信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理器輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲得所述多個(gè)電源模 塊的特征值數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的特征值數(shù)據(jù)，以及多個(gè)故障判斷特征子集和性能判斷 特征子集；故障判斷器，讀取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的特征值數(shù)據(jù)和故障判斷特征子集，存儲(chǔ)需 要退出的故障電源模塊標(biāo)識(shí)及其故障權(quán)重等級(jí)；性能排序器，讀取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的所述特征值數(shù)據(jù)和性能判斷特征子集，以 及讀取所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障權(quán)重等級(jí)，并存儲(chǔ)所述多個(gè)電源模塊的優(yōu)劣排序結(jié) 果；
3[0015]模塊選擇器，讀取所述性能排序器的優(yōu)劣排序結(jié)果，存儲(chǔ)排位較高的電源模塊作 為故障模塊的替換模塊；控制器，關(guān)閉與所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障電源模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)以使其離 線，以及開(kāi)啟與所述模塊選擇器所存儲(chǔ)的替換模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)以使其在線。進(jìn)一步地，還包括檢修人員操作器，包括鍵盤(pán)、顯示屏以及遠(yuǎn)端傳送串行通信電路，用于檢修維護(hù)人 員向所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸入指令、參數(shù)，以及根據(jù)所述指令顯示各個(gè)模塊的工作狀態(tài)、電量測(cè) 量狀態(tài)、溫度測(cè)量狀態(tài)。其中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還記錄特征值信號(hào)中出現(xiàn)表征瞬間異常工作狀態(tài)的頻率， 當(dāng)所述頻率達(dá)到一定的閾值時(shí)，所述故障判斷器將其對(duì)應(yīng)的電源模塊存儲(chǔ)為故障模塊。其中，所述傳感器包括多個(gè)電流電壓互感器和溫度傳感器。進(jìn)一步地，還包括預(yù)警器，用于根據(jù)所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障權(quán)重等級(jí)發(fā)出 預(yù)警信號(hào)，以及向遠(yuǎn)端傳輸預(yù)警數(shù)據(jù)。(三)有益效果本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)本實(shí)用新型的裝置，能以在線檢測(cè)的方式檢測(cè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的異?；蚬?障，自動(dòng)排除故障模塊，記錄故障工作點(diǎn)狀態(tài)，特別是能記錄瞬時(shí)出現(xiàn)的異常和隱形故障， 做出預(yù)警提示，由此提高了開(kāi)關(guān)電源的安全時(shí)效并減少了維護(hù)工作量；本實(shí)用新型的傳感器除了檢測(cè)開(kāi)關(guān)電源的輸入輸出的電量外，還增加了對(duì)重點(diǎn)電 路單元的溫度檢測(cè)，更全面的反映模塊的工作狀態(tài)，以方便查找品質(zhì)性潛在故障并記錄做 出預(yù)警提示，避免了低效率和有隱形故障的模塊投入運(yùn)行，給維護(hù)工作帶來(lái)極大方便。本實(shí)用新型的裝置充分的利用了高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的不同工作方式，在絕對(duì)多數(shù) 時(shí)間以少數(shù)模塊在線，多數(shù)模塊離線的方式，避免了遭雷擊使開(kāi)關(guān)電源癱瘓的問(wèn)題，并能自 動(dòng)切除故障模塊，投入好的離線模塊，有節(jié)能增效、延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)電源模塊的使用周期的功能， 減少了維護(hù)人員必須到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的周期，提高電源的安全性。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，結(jié)合附圖和實(shí) 施例說(shuō)明如下。如圖1所示，本實(shí)施例的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置包括傳感器，包括多個(gè)電流電壓互感器和溫度傳感器，用于采集多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊的、 表征其各自的工作狀態(tài)的特征值；包括輸入的交流電流值、交流電壓值，輸出的直流電流 值、直流電壓值，以及重點(diǎn)電路功率單元的溫度值。數(shù)據(jù)處理器，對(duì)傳感器單元采集到的信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理；具體實(shí)施過(guò)程中， 可以由LM258運(yùn)算放大器等電路完成。
4[0032]模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述信號(hào)處理單元輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲得所述多個(gè)電源 模塊的特征值數(shù)據(jù)；具體地，可以采用MSP430單片機(jī)的A/D端執(zhí)行采集信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器濾波后存到存儲(chǔ)器的特征隊(duì)列表中， 所述存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)檢測(cè)特征值數(shù)據(jù)和歷史檢測(cè)特征值數(shù)據(jù)；上述特征隊(duì)列表內(nèi)已經(jīng) 存儲(chǔ)有M個(gè)故障判斷特征子集以及N個(gè)性能判斷特征子集；故障判斷器，用于根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的特征值數(shù)據(jù)和故障判斷特征子集識(shí)別、記錄 需要退出的故障電源模塊及其故障權(quán)重等級(jí)；其中，所述故障判斷特征子集包括表征模塊 故障類型的標(biāo)識(shí)和與這種故障類型相對(duì)應(yīng)的特征值，例如，電流異常故障可分為控制脈沖 異常，控制脈沖消失，功率器件開(kāi)路，功率器件老化，風(fēng)機(jī)故障，功率器件短路；根據(jù)上述表 征各開(kāi)關(guān)電源模塊工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)及歷史特征值數(shù)據(jù)以及多個(gè)判斷子集，對(duì)每一模塊的特 征值數(shù)據(jù)與所述故障判斷特征子集中的故障特征值分別進(jìn)行模糊搜索對(duì)比，將對(duì)比結(jié)果表 征嚴(yán)重影響電源工作的故障模塊識(shí)別為需退出模塊，例如過(guò)壓模塊、過(guò)流模塊、隱形故障模 塊以及瞬間異常累計(jì)到一定程度的異常模塊等，并將其按照故障等級(jí)權(quán)重排位；此外，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還記錄傳感器所采集到的信號(hào)中出現(xiàn)的表征瞬間異常工作狀態(tài) 的頻率，當(dāng)所述頻率達(dá)到一定的閾值時(shí)，故障判斷器也將其對(duì)應(yīng)的電源模塊標(biāo)識(shí)為需要退 出的模塊；性能排序器，用于根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的所述特征值數(shù)據(jù)和性能判斷特征子集，以及 所述故障判斷器記錄的故障權(quán)重等級(jí)，對(duì)所述多個(gè)電源模塊進(jìn)行優(yōu)劣排序；其中，性能判斷 特征子集包括表征模塊性能優(yōu)劣程度的標(biāo)識(shí)和與這種性能相對(duì)應(yīng)的特征值，例如在某一工 況下采集到的輸入電壓、電流、輸出的電壓、電流和溫度值；將每一模塊的歷史特征值數(shù)據(jù) 與性能判斷特征子集分別進(jìn)行模糊對(duì)比，綜合評(píng)述其性能并進(jìn)行級(jí)別標(biāo)識(shí)，同時(shí)對(duì)多個(gè)模 塊的性能級(jí)別標(biāo)識(shí)進(jìn)行縱向?qū)Ρ?，?shí)現(xiàn)優(yōu)劣排序；模塊選擇器，根據(jù)需要按照性能排序器的排序結(jié)果選擇排位較高的電源模塊為故 障模塊的替換模塊；選擇上述性能排序結(jié)果中具有最高或較靠前排位的模塊為待投入的替 換模塊；控制器，包括開(kāi)關(guān)電路和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，關(guān)閉與所述故障判斷器記錄的故障電源 模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)以使其離線，以及開(kāi)啟與所述模塊選擇器所選擇的替換模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi) 關(guān)以使其在線。此外，所述高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置還可以包括輸入輸出界 面及顯示器，包括輸入工具(如鍵盤(pán))、顯示工具(如液晶屏)及串行通信工具(如RS-232 串行輸出通信電路)；用于根據(jù)檢修維護(hù)人員輸入的指令、參數(shù)，通過(guò)圖形，漢字，曲線的方 式顯示異?；蚬收夏K的運(yùn)行狀態(tài)、電量測(cè)量狀態(tài)、溫度測(cè)量狀態(tài)，以方便維護(hù)工作人員的 檢修和故障的排除。下面將通過(guò)具體故障的檢測(cè)對(duì)本實(shí)施例的裝置進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的器件故障或功率器件老化時(shí)，該模塊的傳感器采集到的電流信號(hào)會(huì) 偏差較大，即，雖然有均流信號(hào)，但信號(hào)仍有較大偏差時(shí)，故障判斷器通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)歷史 工作數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ?，以及各個(gè)模塊之間特征數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ?，將具有與M種故障狀態(tài)中 的相應(yīng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的特征值數(shù)據(jù)的模塊記錄為故障模塊，并通過(guò)控制器使該模塊退出，同 時(shí)投入特征隊(duì)列表中具有最高排位的模塊以替換該故障模塊。[0042]若投入的開(kāi)關(guān)電源模塊中存在一個(gè)過(guò)壓模塊，會(huì)引起所有模塊過(guò)壓保護(hù)。故障判 斷器對(duì)傳感器單元采集的特征值信號(hào)進(jìn)行處理并判斷其中包含表征過(guò)壓模塊的特征數(shù)據(jù) 時(shí)，控制器將按模塊運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短順序輪換投入一個(gè)模塊，再退出另一個(gè)模塊的方式操 作，直到通過(guò)模糊搜索比較方法找到該過(guò)壓模塊，并標(biāo)定該模塊的特征數(shù)據(jù)與M種狀態(tài)中 的相應(yīng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的值，記錄該模塊并將其退出；電源電壓恢復(fù)正常后，控制器鎖定該模 塊，使其不能自動(dòng)投入運(yùn)行，并發(fā)出檢修信號(hào)，使故障指示燈閃動(dòng)，并通過(guò)通信口向遠(yuǎn)端發(fā) 出檢修指令。如果開(kāi)關(guān)電源模塊的功率器件損壞，故障判斷器識(shí)別、記錄該模塊后，控制器將直 接退出并鎖定該模塊使其不得再次投入；如果故障判斷器通過(guò)模糊搜索比較方法判斷其 是因功率器件品質(zhì)因素故障或風(fēng)扇停機(jī)引起的故障或驅(qū)動(dòng)脈沖異常的故障，標(biāo)定該模塊的 特征數(shù)據(jù)與M種狀態(tài)中的相應(yīng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的值，按照其故障權(quán)排入隊(duì)列尾部并做出預(yù)警記 錄。此時(shí)，該模塊只能作備用。如果傳感器采集到的信號(hào)顯示當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作在效率曲線80%以上而輸出電流 再也不能增加時(shí)，故障判斷器通過(guò)模糊搜索比較以后，確定故障標(biāo)記，通過(guò)控制器投入隊(duì)列 中性能排位最靠前的模塊，并退出該故障模塊，將其按照故障權(quán)重排入隊(duì)列尾部并做出預(yù)
警記錄。此外，有很多瞬間出現(xiàn)的輸出異常，維護(hù)人員無(wú)法得知，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也可以將其記 錄下來(lái)，同時(shí)記錄下各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的信號(hào)，并累計(jì)其出現(xiàn)頻率，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以幫助維護(hù)人 查找故障原因。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的記錄顯示某一模塊出現(xiàn)瞬間異常的頻率累計(jì)到一定數(shù)量 時(shí)，故障判斷器識(shí)別其為需要退出的模塊，并通過(guò)控制器將該模塊退出，并排入開(kāi)關(guān)電源組 隊(duì)列的尾部。在具體實(shí)施過(guò)程中，故障判斷器可以對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的異常工狀記錄并判 別、標(biāo)識(shí)故障等級(jí)，以方便維護(hù)人員查找故障點(diǎn)；按工況的需要，以高效節(jié)能的方式投入少 數(shù)模塊，退出多數(shù)模塊，保證投入的模塊是隊(duì)列中最優(yōu)模塊(排位靠前的模塊)，同時(shí)增加 了開(kāi)關(guān)電源模塊的電子使用周期；控制器根據(jù)故障判斷器的判斷結(jié)果代替維護(hù)人員自動(dòng)切 除嚴(yán)重影響電源穩(wěn)定運(yùn)行的模塊，根據(jù)模塊選擇器的選擇結(jié)果投入離線運(yùn)行的模塊并鎖定 已故障的開(kāi)關(guān)電源模塊，防止誤操作危害整個(gè)電源系統(tǒng)；在通信基站受到雷電攻擊損壞后， 自動(dòng)切除故障模塊，投入好的離線模塊(離線模塊往往不會(huì)受到攻擊)，保證電源系統(tǒng)不被 癱瘓。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，其特征在于，包括傳感器，用于采集多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊的、表征其各自的工作狀態(tài)的特征信號(hào)；數(shù)據(jù)處理器，對(duì)所述特征信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理器輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲得所述多個(gè)電源模塊的 特征值數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的特征值數(shù)據(jù)，以及多個(gè)故障判斷特征子集和性能判斷特征 子集；故障判斷器，讀取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的特征值數(shù)據(jù)和故障判斷特征子集，存儲(chǔ)需要退 出的故障電源模塊標(biāo)識(shí)及其故障權(quán)重等級(jí)；性能排序器，讀取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的所述特征值數(shù)據(jù)和性能判斷特征子集，以及讀 取所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障權(quán)重等級(jí)，并存儲(chǔ)所述多個(gè)電源模塊的優(yōu)劣排序結(jié)果；模塊選擇器，讀取所述性能排序器的優(yōu)劣排序結(jié)果，存儲(chǔ)排位較高的電源模塊作為故 障模塊的替換模塊；控制器，關(guān)閉與所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障電源模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)以使其離線，以 及開(kāi)啟與所述模塊選擇器所存儲(chǔ)的替換模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)以使其在線。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，其特征在于， 還包括檢修人員操作器，包括鍵盤(pán)、顯示屏以及遠(yuǎn)端傳送串行通信電路，用于檢修維護(hù)人員向 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸入指令、參數(shù)，以及根據(jù)所述指令顯示各個(gè)模塊的工作狀態(tài)、電量測(cè)量狀 態(tài)、溫度測(cè)量狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還記錄特征值信號(hào)中出現(xiàn)表征瞬間異常工作狀態(tài)的頻率，當(dāng)所述頻率達(dá)到 一定的閾值時(shí)，所述故障判斷器將其對(duì)應(yīng)的電源模塊存儲(chǔ)為故障模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，其特征在于， 所述傳感器包括多個(gè)電流電壓互感器和溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，其特征在于， 還包括預(yù)警器，用于根據(jù)所述故障判斷器中存儲(chǔ)的故障權(quán)重等級(jí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以及向遠(yuǎn) 端傳輸預(yù)警數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高頻開(kāi)關(guān)電源智能在線檢測(cè)優(yōu)化管理控制裝置，包括傳感器，采集多個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊的工作狀態(tài)特征信號(hào)；數(shù)據(jù)處理器，對(duì)特征信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的特征值數(shù)據(jù)，以及多個(gè)故障判斷特征子集和性能判斷特征子集；故障判斷器，讀取特征值數(shù)據(jù)和故障判斷特征子集，存儲(chǔ)需要退出的故障電源模塊及其故障權(quán)重等級(jí)；性能排序器，讀取特征值數(shù)據(jù)和性能判斷特征子集，以及讀取故障權(quán)重等級(jí)，存儲(chǔ)電源模塊的優(yōu)劣排序結(jié)果；模塊選擇器，讀取排序結(jié)果，存儲(chǔ)排位較高的電源模塊為替換模塊；控制器，關(guān)閉與故障模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，以及開(kāi)啟與替換模塊相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)G01R31/40GK201893605SQ20102011466
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
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