基于無線通信基站蓄電池的差異化配置

黎 騰

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

隨著5G網絡的迅速發展和普及，無線基站的建設又將迎來新的高潮。基站是實現信號穩定傳輸的重要設施。基站在運行的過程中時常會出現各種問題，如設備故障、光纜中斷、基站停電等。基站停電是最主要的、出現最頻繁的影響因素。為解決這一問題，建設人員往往在基站內設置了備用電源。備用電源主要包括蓄電池、UPS和油機3部分。但是由于各個基站的實際情況有所不同，所以如何正確對后備電源進行配置是需要考慮的問題。

1 無線通信基站直流供電設備的組成

通信基站的組網方式有兩種，一種是宏蜂窩組網方式，另一種是射頻拉遠組網方式。一般是兩種組網方式相結合，其中后者的組網方式具有更加明顯的靈活性，電源采用220 V交流電。采用這種組網方式時，可以不用再單獨設置后備電源，且無需建設單獨的機房來容納電源裝置。宏蜂窩模式下的基站組網方式需要設置單獨的后備電源，同時要修建機房用于存放電源裝置。設備一般采用-48 V組合式開關電源系統。

1.1 直流供電系統的運行方式

基站內的設備充電時主要依賴直流電，采用全浮充電方式。這種充電方式讓開關電源和蓄電池并聯實現充電。如果基站沒有停電，電源供應正常，那么基站內對設備供電的是開關電源，開關電源還會對備用蓄電池充電。如果市電未能正常供電（即停電狀態），則由蓄電池對外供電，滿足基站內的用電需求。如果市電在停止供電一段時間后又正常供電，那么開關電源要同時肩負對蓄電池和通信設備供電的功能。這樣的供電機制能夠有效緩解由于市電供應停頓等現象導致的基站供電不足情況。同時，蓄電池工作一段時間后能夠恢復正常的蓄電狀態，為下次市電停止供電做準備[1]。

1.2 二級負載脫離裝置（二次下電功能）

直流配電系統對設備供電時，會優先對傳輸設備供電。當市電停止供應后，為基站內設備供電的唯一電源是蓄電池。由于蓄電池持續供電，其電壓發生變化，當其放電電壓達到了開關電源預先設置的下電電壓時，基站的某些設備會被移出供電系統，以保證傳輸設備的電壓是有效的。如果停電的時間過長，蓄電池的電壓繼續變化達到了二次下電電壓，那么為了避免由于蓄電池的放電時間過長而導致損毀，傳輸設備也會被移出蓄電池的供電系統。

2 無線通信基站蓄電池的配置原則

按照我國相關的行業標準和運營商們提供的意見，蓄電池在進行配置時要遵循如下原則[2]。

（1）統一采用鉛酸蓄電池為備用電池。

（2）蓄電池的容量要合理配置。

（3）室內蓄電池組的容量配置要能夠滿足需求，同時還要考慮到基站的發展進行合理的配置，以滿足長遠的需求。

（4）蓄電池一般設置為2組。

（5）-48 V/200 Ah及以下容量采用12 V蓄電池，在此標準以上容量采用2 V蓄電池。

（6）蓄電池組的并聯使用一定要采用同一廠家同一批次生產的蓄電池，不得混搭。

（7）蓄電池在設置好后，要按照相關的規范來進行計算，以確定電池的容量，電池放電容量系數（η）如表1所示，具體的計算公式為：

其中，Q為蓄電池容量；K為安全系數，取1.25；I為負荷電流；T為放電小時數；η為放電容量系數；t為溫度；α為電池溫度。

表1 電池放電容量系數表

3 無線通信基站蓄電池的差異化配置

3.1 影響蓄電池配置的因素

結合蓄電池的配置原則和蓄電池容量的計算公式可以看出，蓄電池的配置主要受到兩個參數的影響。

3.1.1 蓄電池放電負荷電流

在通信基站內，有很多設備是需要消耗直流電的。這些設備的耗電量會對蓄電池的負荷電流大小造成直接的影響。耗電量的計算要綜合考慮基站內的各種設備的實際工作情況。一般消耗直流電的主要設備是無線主設備和接入傳輸設備。本文以某通信公司基站設備的配置情況為例，蓄電池的放電負荷電流的計算方法如表2所示。

表2 蓄電池放電負荷電流算法

3.1.2 蓄電池后備放電時間

由于蓄電池的蓄電能力存在上限，不能夠過長時間的對基站進行供電。該參數的實際意義是指在市電停止供應后，備用的蓄電池所存儲的電量能夠維持基站正常工作的時間。這一數據的決定因素是多方面的。具體地，基站的電網質量、基站的重要程度和故障恢復時間都會對這一數據產生影響。本文具體分析3種因素的影響。

（1）基站電網質量。基站電網質量的評判是一項系統性的工作，涉及到了多個參數。基站的質量是通過對基站的停電平均時間和供電可靠性等多項因素的綜合考量得出的，其質量的衡量標準有3個最主要的參數，即基站所處地區電網的穩定性和供電能力、供電線路的連接方式、電路的運行狀態。以這3個標準來進行評價，基站的電網質量能夠分為4個等級，類別越高則說明其供電可靠性越低。目前，在廣西境內基站的供電質量大多是屬于第三類，而在個別較為偏遠的地區，人口密度較小，通信需求較少則采用四類供電質量。在北上廣等人員密集，通信頻率高的地方則一般是采用一類或者二類供電質量。

（2）基站重要程度。基站的重要程度是運營商對基站進行的客觀評價，評價的標準包括基站所覆蓋的區域、承載業務的量和業務類型以及傳輸節點的類型等。對于那些覆蓋的區域比較重要、業務類型為VIP業務以及傳輸節點為骨干節點的基站，是重要程度最高的基站，其蓄電池的放電時間就要足夠長。

（3）一般故障恢復時間。由于蓄電池的主要作用是作為備用電源以滿足在市電停止供應的情況下對基站內的設備進行供電，所以如果在發生故障后能夠對故障進行及時修復，那么蓄電池的供電時間就不需要很長；如果故障的恢復時間過長，那么蓄電池的供電時間就要求比較長。恢復時間受到多種因素的影響，如維修人員到達施工現場的時長、維修的難易程度等。

3.2 蓄電池的差異化配置策略

在建立基站的過程中，要將工作重心放在如何充分的利用現有的資源來進行建設，以降低成本上。由于各個基站的所處位置不同、服務對象不同，所以在修建基站時要結合基站的實際情況來進行蓄電池的差異化配置。差異化配置的主要目的就是降低建設成本，提高資源利用率。具體的實施細節可以參考如下步驟。

首先，要對基站的一般恢復時間進行大致的評估，在此基礎上對蓄電池的放電時間進行設置。例如，某地的基站距離維修中心的距離為60 min車程，而且進站后維修難度較小，那么可以將蓄電池的放電時間設置為90 min。

其次，所以基站的重要程度是不同的，其重要程度可以作為放電時間的劃分依據。很明顯，越是重要的基站其所需的供電時間就越長。一般可將基站的重要程度分為最重要、一般重要、普通三個程度，分別設置放電時間為120 min、90 min、60 min。

再次，根據電網質量。電網質量的意義是可以指導基站設置最小放電時間。例如，在三類市電供應方式下，每次出現故障后的儲蓄時間在8 h左右，那么最小放電時間則要在4 h左右。

最后，綜合考慮這三種情況。將第一種和第二種中的時間相加，再與第三種中的數據進行比較。比較后取較大值作為綜合放電時間。通過這樣的綜合設計方式，結合了3個方面的參數后，蓄電池的最佳放電時間就得到了。這樣的綜合方式既能夠滿足基站的實際需求，也不會由于設置時間過長而導致資源的浪費。

4 結 論

要想實現生產成本的降低和資源利用率的提升，基站的后備電源在進行配置時就應該具有差異性。首先要充分對基站的實際情況進行調研，然后結合各類計算公式進行計算，以得到具體的數據。此外，工作人員要具有良好的專業素養和職業道德，將精力投入到建設中，以保證差異化配置的工作取得預期的效果。