電源系統故障造成基站斷站問題的分析與處理

楊太星，曹偉事，符開宇

（中國電信集團公司內蒙古自治區包頭市電信分公司，內蒙古自治區 包頭014020）

通信電源系統安全、穩定、可靠運行，是保證通信暢通的基礎，是通信系統安全、穩定運行的基本保證。本文對電源系統故障影響基站斷站的問題進行了分析，并著重介紹了電源系統維護存在的問題及應該采取的有效措施。

1 基站斷站問題

1．1 基站斷站原因分析

引起基站斷站故障的原因主要有電源系統故障、傳輸系統故障、其他原因等。以某市無線網絡為例，對基站運行一年期間的斷站故障進行統計分析。如圖1所示，發生基站斷站故障的主要原因是電源系統故障，占比高達53．82%，其次是傳輸系統故障，占比為26．75%，還有其他原因占比為19．43%。

通過基站故障時長渲染效果圖，可以直觀地發現故障較高基站主要分布在近郊和城鄉結合處，如圖2所示。城市近郊和城鄉結合處的市電系統主要是農電系統，晝夜負荷差別很大，電壓不穩定，經常發生停電等問題。

圖1 斷站原因分析

圖2 基站故障時長渲染效果圖

1．2 電源系統的故障分析

如圖1所示，電源系統故障是導致基站斷站的最主要原因。進一步對電源系統故障進行數據統計分析，電源系統故障主要有交流電停電（含閥控式密封鉛酸蓄電池性能差）、高頻開關電源故障、環境溫度過高、人為破壞（主要是偷盜）、其它原因等。各原因占比如圖3所示，其中，電源系統故障主要是交流電停電（含閥控式密封鉛酸蓄電池性能差）和高頻開關電源故障問題，占比高達到80．85%。

圖3 電源系統故障分析

2 基站斷站對效益影響的分析

2．1 基站斷站率指標定義

月基站斷站率指標定義如式（1）所示，年基站斷站率指標定義如式（2）所示，

式中，N為日基站退服累計次數；X為日基站總數量；T為一個月的自然月天數；

即，基站斷站率計算公式是：基站斷站率＝Σ月每日基站斷站率／月天數；每日基站斷站率＝日基站退服累計次數／日基站總數量＊100%。

2．2 電源系統對效益影響的估算

以某市無線網絡為例，在網運行基站有700個，全年斷站率1．32%，估算全年斷站次數約3200次，平均斷站時長約為1小時。假設每個基站每小時收入約為100元人民幣，那么全年影響收入約32萬元。發電產生的費用，按平均每小時成本200元計算，總發電費用約為64萬元。合計產生的直接經濟損失約96萬元，對運營商品牌的間接影響就更加巨大。

網絡中使用的閥控式密封鉛酸蓄電池總值約2000萬元，按使用壽命8年計算，蓄電池每年合計成本250萬元。網絡中使用的高頻開關電源總值約960萬元，按使用壽命15年計算，開關電源每年合計成本64萬元。我們可以得出，閥控式密封鉛酸蓄電池和高頻開關電源每年成本合計約314萬元，若因維護不到位等原因，導致電源系統設備不能達到使用壽命，則會增加投資成本。

3 電源系統維護現狀及存在的問題

3．1 現行維護模式

隨著技術發展，對電源維護工程師數量的要求大大縮減。現在運營商電源維護工作一般都是省公司和地市分公司運維部各設主管一人，負責制定省公司和地市分公司電源維護計劃、過程檢查與考核。電源維護的具體工作則由第三方代維單位負責實施。電源維護工程師的人員管理、考核及培訓均由第三方代維單位負責。

代維單位維護工程師每月按計劃開展電源維護工作，主要是定期對電源系統工作參數進行測試與故障處理，并對機房及設備進行衛生清潔。測試的內容主要包括市電電壓、開關電源的輸入和輸出電壓、單只蓄電池端電壓、機房環境溫濕度等。故障處理主要是對工作不正常或損壞的模塊、蓄電池進行更換。電源維護日常使用的儀表工具主要有數字萬用表、紅外測溫計等。

3．2 維護工作存在的問題

在現在的維護工作中，閥控式密封鉛酸蓄電池和高頻開關電源的關鍵參數均沒有進行測試或調整。如蓄電池的電導值沒有進行測試；蓄電池的浮充電壓和均充電壓的溫度修正值沒有進行調整；開關電源的直流回路壓降沒有進行測試；整流模塊負載均流沒有調整；整流模塊輸出電壓值沒有校準；開關電源的浮充電壓和均充電壓沒有根據蓄電池生產廠家相關參數要求進行設置。

由于各種原因，基站環境溫度很難控制在恒溫條件下，但環境溫度對蓄電池的使用壽命影響也很大，蓄電池在25℃的環境下可獲得較長的壽命，若長期運行溫度升高10℃，使用壽命約降低一半。

浮充電壓對蓄電池的使用壽命影響也很大，一般應設置在2．235～2．24V間（不同生產廠家參數設置點不同）。浮充電壓過高會產生過度充電，長期過充電會使電解液被過度電解氣化，電池內部酸度增加、電解液減少，加速電池極板的腐蝕，降低電池容量，影響電池壽命；浮充電壓過低會產生閥控式鉛酸蓄電池充電不足，長期處于虧電狀態，會使電池極板硫化，產生不可逆還原現象，蓄電池的充、放電性能變差，蓄電池的使用壽命變短。

還有因為備品備件不足等原因，致使開關電源整流模塊輸出電流與負荷配置不合理，不能滿足設備和蓄電池均充電流的需求，使蓄電池常年處于虧電狀態下運行，影響蓄電池的使用壽命。

開關電源各整流模塊沒有按要求進行均流調整，個別整流模塊長期過載運行造成故障。

4 采取的措施

4．1 正確設置設備參數

高頻開關電源的工作參數設定，就是利用控制模塊控制整流模塊的輸出，用來實現蓄電池充放電的不同功能，使其在最優工作狀態下穩定可靠工作，壽命最大化。開關電源可提供蓄電池均充和浮充兩種充電方式，要根據不同型號的蓄電池及環境溫度對均充和浮充的電壓、電流值和轉換條件按要求進行設置。與此同時，要用精度較高的電壓表校準監控系統及高頻開關電源系統所顯示的浮充、均充電壓值與蓄電池組端電壓值是否一致，這樣才能保證蓄電池組的浮充、均充電壓的真實性。在此基礎上，一定要啟用隨著蓄電池周圍環境溫度的變化及時調整蓄電池浮充電壓的溫度補償功能，溫度補償系數也要結合本地的實際情況，綜合考慮蓄電池種類、溫度變化范圍等來確定。在環境溫度超過25℃時，每升高1℃，單格電池的浮充電壓應下調0．03 V。

要定期檢查各輸出熔斷器、空氣開關及輸出電流是否與額定值匹配，接線端子是否牢固、溫度是否正常。要定期調整各整流模塊均流參數，使各個整流模塊均勻工作，防止個別整流模塊長期過載工作造成故障。圖4為通信電源系統圖，開關電源直流配電屏是安裝在開關電源設備內部的。

圖4 通信電源系統示意圖

4．2 培養專業維護團隊

雖然電源系統技術向高智能、高自動化發展，但嚴格、認真、精細的維護在任何時候都是電源系統安全運行的重要保障。再好的系統也需要正確地使用和維護，只有嚴格、認真、精細的維護才能最大程度發揮設備效能。應該建立一支專業的維護隊伍，培養一批技術專家，由技術專家掌握核心技術，制定設備維護檢修計劃等，并對日常維護時測試所得數據進行分析，實時掌握設備運行情況，發現隱患及時處理。電源系統的日常維護工作由代維單位的電源維護工程師實施。技術專家要定期對代維設備進行抽檢，對代維單位的電源維護工程師進行業務培訓。

4．3 儀器儀表配置管理

電源系統維護需要配置相關的儀器儀表工具，并保證能夠正常使用。貴重的儀器儀表要建立使用檔案，存放在省公司，由省公司的技術專家管理，如蓄電池放電容量測試儀、蓄電池電導測試儀、數字式示波器（三相電能質量分析儀）、雜音測試儀、防雷器測試儀、紅外熱像儀等。根據日常維護需求配置常用的儀器儀表，存放在地市分公司，由地市分公司技術專家保管，如高精度數字萬用表、非接觸式測溫儀、鉗形電流表、接地電阻測試儀等。

4．4 建立設備運行檔案

電源系統設備入網后要建立運行檔案，詳細記錄設備型號、運行參數、維護歷史、重大故障、性能下降預警等。根據設備運行檔案可以制定設備維護計劃，例如新設備入網間段或接近設備壽命間段的設備，維護周期應縮短；而在設備進入運行穩定間段，應適當延長維護周期。應通過設備運行檔案掌握每個基站每組蓄電池的性能，在市電停電后根據蓄電池放電時間統籌安排發電。在確保供電安全的前提下，合理利用負載放電做好核對性放電試驗記錄。

4．5 備品備件管理

加強備品備件管理，如做好定置管理等。當設備發生故障，需要更換備件時，能夠迅速準確地替換設備、排除故障，盡力減少因故障而造成的效益損失。

5 結束語

通信設備維護在于“三分修、七分養”。為使電源系統能夠長期處于安全、穩定、可靠的連續運行，防患于未然，應建立完整的設備運行檔案，正確、合理地制定設備維護周期，按計劃周期進行設備檢查；合理調整系統設備配置，提高設備利用率，延長電源系統設備使用時間，發揮其最大效能。在保證通信暢通的前提下，降低能耗，節約維護費用。

［1］ 工信部．YD／T10512010通信局（站）電源系統總技術要求［Z］．2010．