加強基站室外開關電源高溫集中監控的研究分析

賈龍廣

（杭州安佳通信工程有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

近年來，隨著4G的普及和5G的問世，通信行業快速發展。各大運營商為了解決流量提升造成的容量和弱覆蓋區域的問題，已大批量采用室外微型站和拉遠站等建設方式。隨著室外型開關電源的普遍應用，室外開關電源高溫問題越來越多，需要制定針對高溫開關電源的解決對策。受經濟和技術等因素的影響，通信服務面臨更高的要求，同時租賃機房建站的難度逐漸提升。運營商在建基站時會用到各種設備，如傳輸光端機和分布式主設備等。這些設備與開關電源安裝于同一室外機柜時，必然會造成開關電源設備工作環境溫度的提升。因此，針對室外開關電源高溫現象，建議采用集中監控的方式來解決其對基站室外開關電源的影響。

1 基站室外開關電源高溫問題

1.1 高溫的消極影響

基站室外開關電源面臨高溫問題，如果不及時解決可能會導致諸多問題。第一，開關電源內部整流模塊在運行狀態下周圍溫度超過60 ℃便會自動開啟高溫保護，進而停止運行[1]。同時，由蓄電池組持續放電給設備供電，待機柜內部溫度降低，整流模塊重新恢復運行后，蓄電池組停止放電，并轉變為充電狀態。反復多次循環后，便會影響蓄電池的性能，降低蓄電池容量和使用壽命，也會縮短整流模塊使用期限。若基站沒有配置蓄電池，各項業務便會被中斷，阻礙基站的正常運行。第二，受到高溫保護的影響，傳輸光端機可能會在運行過程中出現誤碼，導致設備出現瞬斷現象。第三，基站中的主設備在高溫環境下可能發生瞬斷，并且影響到網優指標如BBU和RRU。以上問題的存在會直接降低通話質量。

1.2 導致高溫的根本原因

結合當前基站運行現狀，總結基站在運行過程中室外開關電源的高溫問題，分析并總結導致高溫的原因。運營商修建基站時，室外開關電源比較常見的有中恒、中達以及艾默生等廠家的室外一體化開關電源和嵌入式小電源等產品。對比不同產品在基站中的運用效果，可知室外開關電源高溫與陽光照射關系密切。因為開關電源運行環境比較特殊，長期在室外接受陽光直射，若基站沒有遮陽設施或者室外開關電源未安裝熱交換器和風扇等降溫設施，便會因為運行溫度提升而導致故障[2]。此外，開關電源的進出風口安裝了防塵網與換熱器。若防塵網與換熱器的清理工作不及時，將導致防塵網換熱器堵塞，也會降低開關電源散熱性能，造成機柜內溫度的升高，從而影響機柜內設備的正常運轉。

2 基站室外開關電源系統

2.1 室外電源系統結構

通信基站內部的電源系統，在設計階段主要使用交流供電和直流供電兩種形式。其中，交流供電直接連接市電，搭配發電油機、交流配電箱以及浪涌保護器等設備，有利于優化基站供電質量。直流供電包括蓄電池組、開關電源以及直流配電單元等。傳統形式的通信基站通信系統比較多樣，按照2G、3G、4G以及5G修建，必須要有電源系統負責供電，確保基站內部設備能夠正常運行[3]。所以，在運行狀態下，為了滿足通信需求，基站電能需求量不斷提升。

2.2 基站電力要求

為了避免室外開關電源高溫故障，5G基站的建設與運行需要提前制定完善的設備方案。5G基站一般采用BBU+AAU分布式方式建設，其中BBU設備安裝于機房，AAU單元具有RRU集成和天線陣列等多項功能，需將其放置在室外較高的位置。

對比5G通信技術和其他通信技術，BBU功耗方面的需求更大，AAU功耗同樣超過4G通信技術[4]。所以，對于5G基站內部的設備功耗，至少要超過5 100 W。此外，為了能夠滿足各項通信系統的網絡需求，基站內一般同步建設其他網絡系統，如2G系統和4G系統等，并配置500 Ah和1 000 Ah等大容量蓄電池組作為后備保障。在基站內增設5G系統設備，可以提升總功耗至22 000 W，而基站的直流功率也會達到14 000 W，交流電容量必須大于51.8 A。室外開關電源的電流容量滿足388 A，供電安全系數為1.25，設備總功率為21 800 W，功率因數為0.8，整流模塊電流為50 A，數量以9塊為最佳[5]。

2.3 基站室外開關電源運行原理

要想規避基站室外開關電源高溫問題，必須了解開關電源系統的運行原理[6]。根據供電方式的不同，基站室外直流供電可分為高壓直流遠供和室外小電源供電兩種方式。

2.3.1 高壓直流遠供

高壓直流遠供方式將近端母站的直流電通過高壓輸送的方式給遠端子站設備進行供電。母站直流遠供局端口將開關電源設備輸出的-48 V直流電升壓至240～380 V，通過2芯直流電纜將高壓直流電輸送至遠端子站，由遠端子基站的遠端降壓模塊將240～380 V直流電轉換為48 V直流電為遠端通信設備供電[7]。此供電方式后備保障由母站統籌考慮，遠端子站不額外配置后備保障設備。由于主要電源設備安裝于母站機房內，工作環境溫度易控制。

2.3.2 室外小電源供電

室外小電源供電即根據遠端實際情況，由業主配電箱引入220 V和380 V交流電，通過室外一體化小電源或安裝于室外機柜的嵌入式小電源轉換為48 V直流電為通信設備供電。此供電方式需遠端配置后備保障設備，如小容量鐵鋰蓄電池和小容量鉛酸蓄電池等[8]。由于小電源安裝于室外機柜，工作環境溫度受到自身散熱、機柜內其他設備散熱以及太陽照射等影響較大，需要加強對此類電源的溫度控制。

3 加強基站室外開關電源高溫集中監控建議

3.1 常規處理方法

基于基站開關電源系統，解決室外開關電源高溫問題，要制定針對性的解決方案，并且通過實踐操作進行檢驗。通過驗證后，要保證解決方案的有效性和可行性，之后便可以在基站運行中加以應用，避免基站業務產生中斷問題，加強通信系統的運行穩定性與通信質量。

首先，基站處在前期建設時期，需要分析建設全過程，尤其是后期基站維護方面。分析基站室外開關電源系統的實際運行情況，合理選擇開關電源的安裝位置。室外開關電源系統需要設置在避免陽光直射的部位，以免長時間接受太陽照射提高室外開關電源溫度而導致設備高溫過熱問題。若資金充足，在基站建設期間還可以搭建室外電源開關的遮陽設施，達到降低開關電源運行溫度的效果[9]。

其次，要加強基站所在地區的周圍環境的監督、管理以及控制。當前，大部分基站在高溫集中監控方面并沒有完全實現機柜高溫預警干接點從機柜傳輸到管理系統，所以基站室外開關電源管理很有可能處在失控狀態。EPC4890/1800-H90A等開關電源并未與高溫預警干接點連接，也會影響高溫集中監控效果。設備內部沒有安裝相關開關電熱源交換器和故障報警干接點等，所以設備閑置一些干接點。閑置干接點可以由技術人員統一處理，轉變為開關電源熱交換器和故障報警干接點，用于室外開關電源的高溫集中監控。既可以避免干接點閑置，又能夠優化高溫集中監控效果[10]。

最后，重點開展替代運維管理，保證替代檢查和監督可以得到深入落實。按照基站現場的溫度情況，采用檢查傳感器明確室外開關電源的工作狀態。設備現場的環境溫度過高且已經達到警告限定溫度值，技術人員需要及時進行調整，保證設備可以繼續穩定運行。熱交換器和通風系統也要接受檢查，必須定期清理進出風口位置防塵網和換熱器，建議以一年為周期。監管控制非常重要，遵循“防范為主，解決為輔”的原則，提前分析基站室外開關電源運行存在的所有影響因素，盡量消除存在的問題，一方面減小資源耗損率，另一方面規避高溫可能引發的故障。

3.2 室外開關電源日常維護

3.2.1 室外開關電源清理工作

針對室外開關電源的日常維護，需要定期組織清理，尤其是出風口的防塵網和換熱器等。具體的，打開交換器進風口防塵網的擋板，卸下防塵網螺絲，全面清理防塵網，清理干凈后將其進行安裝即可。此外，部分開關電源的熱交換器分別采用不同的方式設計，所以在清理階段可以不必拆卸，清理進出風口處防塵網即可，使得清理工作更加簡潔[11]。

3.2.2 做好室外開關電源散熱工作

室外開關電源高溫集中監控，需要做好散熱工作，保證設備可以長期處在正常溫度下運行。分析當前通信行業基站比較常用的室外開關電源散熱系統，可發現熱交換散熱系統對比常規風扇散熱系統，前者的散熱降溫成效更加明顯。如果是高溫過熱引發的設備故障，可以利用熱交換散熱系統予以解決。一方面，開關電源散熱系統內部需要安裝散熱風扇，在基站內部與外部分別組建風扇循環系統，優化散熱效果。另一方面，采用熱交換器散熱，室外開關電源在散熱方面效果更加明顯。選擇換熱器時，需要搭配內外雙重循環風道和疊交銀翹翅片，以提高熱交換散熱成效。基站建設期間，若條件允許，可以在室外開關電源散熱方面采用熱交換器的方法。

3.2.3 集中監控

目前，基站建設方面通常以自主運行模式為主，基站不安排看守人員。為了保證基站內部所有設備的正常運行，一般會安裝動環監控系統。室外開關電源多采用智能設備，這一類型的設備包括多通信接口，可以將動環監控系統與通信接口連接，完成室外開關電源的集中監控。具體實踐過程中，室外開關電源設備研發階段需要將研發重點集中在散熱運行工況和機柜溫度遠程遙控監測兩個方面。基站室外開關電源處在高溫環境下，也可以利用動環監控系統進行集中監控。同時，管理人員發現設備高溫故障后，能夠及時了解故障信息，通知維護人員及時處理故障，最大限度地縮短設備中斷時間，保證基站的通信質量[12]。

4 基站室外開關電源高溫集中監控啟示

目前，進行室外基站項目的建設或者對其進行持續性改造，必須要重點關注室外開關電源散熱系統的運行效果，分析基站所在地區的環境，并且按照基站運行工況，合理選擇散熱設備，明確設備型號。對于運行商而言，要加強基站動環監控，制定內容全面的集中監控制度。一旦室外開關電源設備出現故障，以及時發現并通知維修人員進行處理。在此基礎上，室外開關電源維護和維修工作可以得到深入落實，避免高溫導致的各項故障，也可以加強室外開關電源設備選型的針對性。通過故障常規處理與日常維護達到節能減排的效果，有利于提高基站通信質量。

5 結 論

綜上所述，基站室外開關電源高溫集中監控系統具有重要意義，在今后基站運行過程中，必須加強集中監控，尤其要重視室外開關電源高溫問題，分別從設備散熱、清理以及故障維護等方面著手，制定針對性的優化方案，保障基站的運行質量。