移動通信基站直流電源系統設計方法的探討

【摘 要】 基于目前各地區的移動通信發電基站直流電源的運行情況而言，在工作中進行遠程操控和相關檢測是十分重要的。在基站工作中，設計有針對性的監測系統是保障基站良好工作的重要基礎。移動通信基站供電電源電壓、電流值的采集時間間隔約為5秒，是通過GPRS模塊的無線高速傳輸到終端計算機檢測和控制。串口通信工作的時候要通過實時數據采集、存儲、查詢來分析，當完成串口數據的接收與設置時，上位機對下位機的工作狀態檢測和系統的功能加以設置。本文針對目前通信電源設計中使用傳統的設計方法，使直流電源系統容量分配問題更加合理，提出了根據實際負荷為設計基礎，同時減少了備用整流模塊設備配置的原則，并對兩種設計方法的比較。

【關鍵詞】 移動通信 直流負荷 動力監控系統 整流模塊

通信電源的可靠穩定運行是保證整個通信系統正常運行的首要基礎，因此，在通信電源的設置中必須要科學、合理、標準。通信設備的直流負載能力直接影響了通信直流電源系統的設計，是最重要的設計依據，其是否準確直接影響著電力系統可靠性和經濟性。由于目前移動基站數量較多，在這種效應的影響下電源系統的設計更為重要。

1. 移動基站特點

移動基站具有著數量眾多、分散較為凌亂的特點，同時，很多基站通信供電不穩定，如存在季節性中斷和停電現象，電壓波動和其他因素較大的問題，因此在移動基站工作中對于基站電源的維修任務顯得十分的繁重。因此，就需要在基站電源設計必須考慮這些因素。在直流系統的設計工作中，使雙方的供電設備保證一定的冗余，在基站停電的基站通信設備保持一定時間的電力供應，還充分考慮到經濟建設，而不是簡單地增加容量配置的電源設備。同時由于通信基站的供電方式較為復雜，有的為三相供電，有的為單相供電，有的是國電專線送達，但同樣存在如高壓送達至專用變壓器，變壓器容量的變化對于通信基站工作有著嚴重的制約影響。

2. 數據傳輸

隨著計算機控制技術的飛速發展，直流電源被廣泛應用于移動通信基站的數據采集系統，在這個過程中數據獲取系統一般都是采用上位機和下位機主從模式。因為芯片的價格低，功能強，抗干擾能力強，因此在工作中，對于芯片要求具有良好的溫度極限寬度和控制特性，所以在下位機一般采用單片微機進行數據采集和設備監控；由于計算機的分析處理能力強，具有友好的人機界面和大容量存儲模式，因此，計算機一般是利用計算機數據采集的圖形顯示，分析和管理。

3. 容量計算

一般來說，在基站的電源設計工作中，通信設備一般是由相關的通信設備制造商提供的，這一數據為基礎設計。同時，根據設計相關規范要求，通信電源和開關電源整流模塊在工作中需要滿足通訊設備負載和蓄電池充電電流的要求，在這基礎上一般還要額外配置備份模塊。

根據某站設備制造商對于級電站電源的質量數據的提供分析而言，在該站的通信基站工作中所采用的設備都是以48V直流電源供電為主要方式的供電模式。在供電的過程中，其主要的載頻的功耗為4000W(約83.3A)，而對于光傳輸設備的功耗大約為300W(約6.25A)，其在工作之中所采用的電源整流模塊主要是48V/50A。根據相關規范，其按照實際停電標準，在停電之后基站的設備可以合理的供電3個小時，通常采用維持時間可以增加至20個小時，因此在這種計算模式的影響之下，對于通信基站容量進行計算通常都是采用:計算均充時總電流I總=I負荷+I均=(4000+300)/56.5+80=76+ 80=156。進而在工作之中能夠合理科學的確定整流模塊數量。

根據上面的計算公式分析得出，為滿足通信設備與蓄電池的充電流荷載要求，在基站設計的過程中需要配備4個50A整流模塊。同時還需要考慮到一個備用設置，因此一般情況下就需要配置5和人直流電源模塊。

在開發移動通信基站的早期，由于通信設備少，耗電量小，發電設備容量問題不突出。目前許多基站載波頻率達到了20多個以上，甚至是更多。根據此設計方法，蓄能器和整流模塊在應用之中所發揮的作用和能力將是驚人的，因此在工作中就需要對電源加以提高和完善，進而滿足供電需求。

4. 設備配置原則

根據基站的運行情況和操作流程而言，基站通信設備日用電量小于設備制造商提供的數據，有的甚至有較大差異。通過以上例子的計算發現12載波頻率上基站繁忙，功率20～30A，遠低于83A。通過大量基站運行情況的調查，我們發現在目前的通信基站建設的過程中，如果基站設備日常工作不能開展，那么在設計之中一定要采用相關的數據進行完善，進而加以總結和處理，使得其安全系數得到保障，這將使設計更加符合實際情況，做出更合理的分配權力的來源。此外，基站設備在日常工作中，開關電源通信設備和充電電池提供電能，工作負荷低，在20%或10%以下，整流模塊的大部分時間處于待機狀態，利用率很低。針對這一情況，保障通信供電系統安全的前提下，取消備份模塊，將使供電整流模塊利用率提高的系統，更合理的配置。當然，取消備用模塊不是無條件的，可以采取下列因素加以考慮，以便去除備用模塊成為可能。

（1）目前大多數基站動力環境監控系統的實現都是以直流電源為基礎的，可以說實現基站開關電源系統的實時監控是保證基站工作的關鍵。在整流模塊失敗后，由維修人員立即采用其他方式進行處理和加以替換。

（2）隨著電力電子技術的發展，整流模塊的輸入電壓范圍很寬，可以達到±25%以上，甚至超出工作范圍的一些監管機構。

兩種設計方案的對比及應注意的問題

按照本文提出的方案進行設計時，應注意以下問題:

（1）應對當前的網絡運營模式的基站設備進行了詳細的調查，選擇有代表性的基站進行分析，根據不同的載波頻率數進行分類，記錄忙時負荷，總結規律，所以為開發通信設備時，實際為基礎設計。

（2）動力環境監控系統項目的實施為及時發現問題，故障排除和提供一個有力的保障依據，使得取消備份模塊成為基站工作的可能。但應該指出的是，在目前的部分地區基站處理之中通常都是以干接點的方式來對電力監測系統加以完善和改進，進而對于檢測系統中存在的各方面問題和影響因素進行處理。監測系統可以分為監測沒有市電、電壓水平和一些簡單的開關量控制等，但是在這種檢測流程之中無法及時合理的做到整流模塊故障監測。然后，整流模塊故障會發現保護供電系統實時監控系統，安全操作，暫時不應取消備用模塊。

毫無疑問，配置的供電方案具有更大的容量，而且在基站的工作之中要對停電之后保持長時間的維護工作是相當困難的，是一項任務艱巨而又繁重的工作模式。但這種配置是在犧牲大量投資的基礎上獲得的，同時對于電池的使用壽命造成了損傷，是不把事情一勞永逸一些電池，甚至5～6年后將需要更換，和交流電源網絡，不斷完善的質量。因此，只要基站供電直流系統維持在一個合理的配置。

結束語

根據通信設備制造商提供的數據的數據來對基站直流電源系統進行設計，計算出的電源容量往往大于實際的系統要求。極端的情況下，設計出的電池情況和開關應力情況甚至還會給基站工作造成無法正常進行的隱患。因此，有必要根據設備的運行情況對這些數據進行修正，使其更家符合實際情況。同時，安裝電源監控系統的基站，取消供電備份模塊，同樣也可以保證電力系統的安全穩定運行。需要指出的是，根據實際負荷的基站通信系統的設計、功率的能力和投資也很重要。因此，根據工程的具體情況，從實際出發，滿足通信系統可靠性要求的前提下，設計合理的電力系統保障安全操作系統，通信，降低工程投資具有重要意義。

（作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司）