直流遠供技術應用分析

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達州市分公司，達州 635002）

直流遠供技術應用分析

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達州市分公司，達州 635002）

本文對直流遠供技術的主要應用場景進行討論，并分析每種場景下的優勢體現，與傳統引電方式進行投資效益分析與比較，并介紹了工程中典型場景配置方法，為直流遠供技術的應用和推廣提供一定的參考。

通信光電復合纜；直流遠供；分布式基站；不間斷電源；脈寬調制

1 引言

隨著4G網絡建設的發展，一些比較特殊的場景，比如高速公路覆蓋、高鐵覆蓋、隧道覆蓋等，設備引電比較困難，且存在協調施工等困難，在此種情況下，直流遠供技術可以有效的解決上述問題，快速安全的引電，保證工程的進度。

分布式基站的遠端設備安裝位置一般都屬于特殊場景，經常會存在引電、費用、安全、維護等方案的問題，給網絡建設和設備維護帶來一定的困難。如果把近端機房的-48V直流電通過復合光纜傳輸至遠端受設備，則可以解決上述困難，提高網絡建設效益和降低網絡運行成本。

2 技術原理

如圖1所示，直流遠供技術局端設備通過直流-直流（DC-DC）變換器將機房內穩定的-48V電源通過復合光纜或者電纜輸送至遠端，為遠端設備提供高質穩定的直流電。遠端設備安裝時，無需與供電部門單獨協調引電問題，也不用考慮提供穩定永久的電源所需配套設備的安裝問題，進一步加快施工的效率。

直流遠供的基本工作原理：即將機房的-48V電源經局端設備隔離升壓成直流高壓（280V～400V）利用專用電纜傳輸至遠端設備端，再經遠端變壓至負載設備所需的標準輸入電壓為設備供電。

圖1 直流遠供原理圖

3 主要應用場景分析

直流遠供技術主要包含HVDC電源和遠程輸電。根據負載設備供電需求的不同（DC48V和

AC220V），遠程供電通過雙端供電和單端供電兩種組網結構分別實現。由于通信網絡設備均為直流負載且均采用高頻開關電源，因此不必對原設備（二次電源）進行任何改動。由于直流遠供技術具有輸電效率高、輸電線路成本低（可與通信光纜、電纜同桿路、同管道敷設）、安全、可控等優點，因此在通信網絡中有著廣闊的應用前景。直流遠供技術遠程的供電方式，較適宜各種低功耗設備、室外型設備的供電，可較好解決特定、特殊場景，無法獲取電源的網、站點設備的供電問題。可從根本上解決通信設備在依托市電供電中存在的各種固有問題。采用直流遠供供電技術可以向移動通信網絡、綜合接入設備、創新概念環境及其他特殊場景的末端網元通信設備供電：

3.1 分布式移動通信網絡

如圖2所示，主要的場景包括：宏基站2G無線設備BTS；宏基站2G/TD-SCDMA BBU和RRU；VIP室內分布站；直放站等。

主要的優勢體現：選址不受市電取電影響，可以實現最優化的方案進行快速布點；避免市電不可靠對網絡通信設備的影響，提高網絡運行質量；節省了開關電源或UPS、蓄電池的建設成本和維護成本；提高了應急保障油機調度效率，提高了網絡質量；節省了高昂的市電引入成本和日后繁瑣的電費結算工作量。

3.2 宏基站高鐵專網和高速公路覆蓋的BBU、RRU、直放站等

圖2 分布式基站示意圖圖

圖3 高速鐵路覆蓋示意圖

主要的優勢體現：解決沿線市電取電困難的問題；節省市電取電高昂的引入費用；節省網點眾多導致后期繁雜的電費結算工作量；節省UPS、蓄電池組、空調等配套基礎設備建設投資成本及維護成本；采用戶外型設備，節省了配套基礎項目的征地和基建項目建設投資成本。

3.3 綜合接入

綜合接入的典型方案如圖4所示，主要包括的設備有：WLAN交換機或AP、AO設備，GPON、ONU單元，樓宇交換機，光纖綜合接入。

主要的優勢體現：保障設備通信級接入供電要求，提高網絡質量；解決由于網點眾多而產生的市電取電協調和后期電費糾紛；節省了UPS、蓄電池設備的建設成本和后期高額的維護成本；解決各種特殊場景的供電問題，如開關電源、蓄電池被盜等。

4 投資效益分析

圖4 綜合接入示意圖

直流遠供與傳統的供電方式相比有著較大的優勢，這些優勢包括建設成本的節約，維護成本更低，另外供電質量、系統升級都存在一定的優勢。從經濟方面考慮，直流輸電有如下優點：

（1）線路造價低。由于絕緣介質的直流強度遠高于交流強度，如通常的油浸紙電纜，直流的允許工作電壓約為交流的3倍，直流電纜的投資少得多。

（2）年電能損失小。直流架空輸電線只用兩根，導線電阻損耗比交流輸電小；沒有感抗和容抗的無功損耗；沒有集膚效應，導線的截面利用充分。另外，直流架空線路的“空間電荷效應”使其電暈損耗和無線電干擾都比交流線路小。

建設方面的優缺點見表1：

表1 直流遠供與傳統引電優缺點對比表

運維方面的優缺點見表2：

表2 直流遠供與傳統引電優缺點對比表

5 工程中典型場景下的配置方法

某通信工程隧道采用分布式基站，隧道內每隔500米設置1個RRU設備，設置4個RRU設備，每個RRU功耗為250W，-48V供電。采用直流遠供方式供電，局端至最近的RRU設備距離為4000米，遠端設備效率0.9，電壓輸入范圍為（280～400V），近端設備電壓輸出范圍為280V～400V可調，計算直流遠供系統的相關設備配置及最小線徑。

此案例中采用樹形結構為遠端設備供電，如圖5所示：

圖5 遠端供電結構圖

根據式（1），則R≤30.2Ω，銅的電阻率=18.51Ω?mm2/km，則S≥6.7mm2，取10mm2。線纜損耗為P=I2R為320W，則局端設備功耗為1431W，取2000W。因此，本工程可采用2×10mm2專用銅芯電纜線7千米，配置2000W近端設備1臺，300W遠端設備4臺。考慮野外銅芯電纜容易被盜，因此采用鋁芯電纜，選擇大一級線徑規格的16mm2鋁芯電纜。

表3 為與傳統市電引入價格對比：

表3 直流遠供與傳統供電投資對比

在某些工程中由于輸電距離比較近，遠端設備功耗小，可采用復合光纜進行直流遠供輸電。某通信工程采用分布式基站，近端距離遠端為1km，遠端RRU功耗為250W，-48V供電。采用直流遠供方式供電，遠端設備效率0.9，電壓輸入范圍為（280～400V），近端設備電壓輸出范圍為280V～400V可調，計算直流遠供系統的相關設備配置及最小線徑。

根據式（1），則R≤121Ω，銅的電阻率=18.51Ω?mm2/km，則S≥0.31mm2，此工程在市內，不考慮被盜因素可采用銅芯電纜，由于線徑面積小于4mm2，因此可采用復合光纜，銅芯面積為1.5mm2。線纜損耗為P=I2R為24W，則局端設備功耗為301W，取500W。因此本工程建議采用2×1.5mm2專用復合光纜1千米，配置500W近端設備1臺，300W遠端設備1臺。

表4 直流遠供與傳統供電投資對比

6 存在問題及建議

目前直流遠供主要應用于市電困難或市電引入費用偏高的場景，例如山區無市電的地區、鐵路隧道等場景。直流遠供系統還存在一些問題需要解決或完善，總結如下：

⊙ 目前直流遠供系統無法直接為大功率交流設備供電，還需妥善解決機房空調等大功率、交流負載設備和施工用交流負載工具的供電問題。 ⊙ 直流遠供由于遠端沒有備用電源，因此難以實現監控。直流遠供由于供電線路架設較低，防盜措施少，因此銅質電纜容易被盜，且存在一定的安全隱患。

⊙ 直流遠供電源系統需要對傳輸線纜的維護和管理，日常運維工作中需特別加強安全管理工作。

⊙ 常規直流電源設備中一般不配置漏電保護裝置，直流高壓設備中的漏電保護十分靈敏，可能會容易誤動作，增大了站點斷站的可能性。

⊙ 在城區，采用復合光纜的直流遠供對城區管道的占用資源較大，在城區需要慎用，一定要考慮投資收益比。

⊙ 5km以內范圍是高壓直流遠供最佳的距離，超出5km性價比就降級很多。

⊙ 拉遠方案對信源站點的電源系統帶來較大負擔，降低了重要保證負荷的后備時間，使信源站與遠端站點總體后備時間不長。

7 結束語

直流遠供已經在一些通信場景的采用，本文通過對直流遠供的安全分析，效益分析討論直流遠供的技術效益可行性，并通過案例介紹直流遠供在工程中的配置方法，給出了常用的查詢表方便工程配置。也探討了直流遠供在存在的一些問題，希望在工程實踐中找到合理的解決辦法，不斷完善直流遠供系統。

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.011

TN917.31，TN929.53文獻標示碼：A

1672-7274（2017）12-0034-04