移動(dòng)通信基站配套電源的整改策略

聶邵華

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

配套電源作為移動(dòng)通信基站中的重要組成，是保障移動(dòng)通信基站能夠正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。近年來(lái)，我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了迅速發(fā)展。隨著時(shí)分復(fù)用同步碼分多址接入（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）和分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)（Time Division-Long Term Evolution，TD-LTF）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，新增的移動(dòng)通信設(shè)備對(duì)于配套電源系統(tǒng)也提出了更高的要求。只有加強(qiáng)對(duì)配套電源的整改和優(yōu)化工作，才能進(jìn)一步提高電源系統(tǒng)的運(yùn)行安全與可靠性，有效解決以往配套電源運(yùn)行期間存在的安全問(wèn)題，提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行暢通性。相關(guān)移動(dòng)通信企業(yè)需要結(jié)合現(xiàn)有通信基站的運(yùn)行特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)配套電源的整改工作，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)通信服務(wù)[1]。

1 移動(dòng)通信基站配套電源整改思路與原則

移動(dòng)基站配套電源系統(tǒng)包含電表、交流配電箱、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池組以及滯留分配箱等，架構(gòu)如圖1所示。

圖1 通信基站配套電源系統(tǒng)架構(gòu)

在進(jìn)行配套電源的整改工作時(shí)，需要先明確配套電源運(yùn)行期間存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上針對(duì)性選擇整改措施。在移動(dòng)通信基站運(yùn)行期間，部分基站的機(jī)房負(fù)載設(shè)備功耗超出供電系統(tǒng)的供電能力，部分供電設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后還出現(xiàn)了一定程度的磨損或老舊問(wèn)題，導(dǎo)致使用過(guò)程中的故障發(fā)生率較高[2]。配套電源整改工作可從蓄電池組、開(kāi)關(guān)電源、交流配電箱以及市電連接4 個(gè)方面逐步推進(jìn)。

1.1 蓄電池組改造

蓄電池組是通信基站電源系統(tǒng)的重要組成，結(jié)合相關(guān)移動(dòng)電源動(dòng)力設(shè)備維護(hù)規(guī)程，需要對(duì)應(yīng)用年限處于8 年以上或電量在額定值80%以內(nèi)的電池組及時(shí)進(jìn)行更換處理，避免蓄電池組對(duì)移動(dòng)通信基站正常運(yùn)行造成影響。近年來(lái)，隨著我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，移動(dòng)通信機(jī)房中的負(fù)載設(shè)備數(shù)量得到了一定程度的增加，使得蓄電池組的運(yùn)行負(fù)荷隨之增加，其備電時(shí)間不斷縮短。在蓄電池組運(yùn)行期間，如果出現(xiàn)備電時(shí)間比正常市電供電時(shí)間短的情況，需要通過(guò)更換容量更大的電池組來(lái)滿足移動(dòng)通信基站的實(shí)際運(yùn)行需求。具體整改過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際情況合理確定蓄電池組容量。一般要求技術(shù)人員綜合考慮電池組運(yùn)行環(huán)境、放電容量系數(shù)以及負(fù)荷電流等因素，在此基礎(chǔ)上合理設(shè)定蓄電池組整改方案[3]。

不同型號(hào)和不同廠家的蓄電池組在運(yùn)行期間的內(nèi)阻存在一定差異。更換過(guò)程中如果將型號(hào)不一的蓄電池組進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)，將會(huì)影響到蓄電池組的整體運(yùn)行質(zhì)量，嚴(yán)重情況下還會(huì)誘發(fā)一系列電力安全事故，因此在蓄電池組整改過(guò)程中需要保持蓄電池組的一致性。此外，要對(duì)所處地區(qū)的市電供應(yīng)穩(wěn)定性情況進(jìn)行調(diào)查。如果市電供應(yīng)穩(wěn)定性較高，可以更換為密封閥控式鉛酸蓄電池，滿足移動(dòng)通信基站的實(shí)際運(yùn)行需求。如果移動(dòng)通信基站所在區(qū)域的市電穩(wěn)定性不強(qiáng)或者處于新能源供電區(qū)域，鉛酸蓄電池?zé)o法滿足實(shí)際的用電需求，此時(shí)需要用磷酸鐵鋰電池替代傳統(tǒng)的蓄電池進(jìn)行作業(yè)。此類(lèi)蓄電池自身還具有壽命長(zhǎng)、耐高溫以及節(jié)能降耗效果佳等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以降低移動(dòng)通信基站運(yùn)行中對(duì)市電的依賴(lài)[4]。

1.2 開(kāi)關(guān)電源改造

開(kāi)關(guān)電源作為移動(dòng)通信基站的重要供電電源，其日常運(yùn)行期間能夠滿足移動(dòng)通信基站的電源需求。在對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行整改時(shí)，要先做好整個(gè)配套電源系統(tǒng)的容量計(jì)算工作，結(jié)合容量來(lái)合理制定整改方案。一般情況下，將監(jiān)控模塊中的電流值作為容量計(jì)算的重要依據(jù)。系統(tǒng)容量核算過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員要做好對(duì)開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控模塊電流值的轉(zhuǎn)變處理。如果通過(guò)擴(kuò)容依舊無(wú)法滿足移動(dòng)通信基站在運(yùn)行期間的實(shí)際電源需求，還要更換現(xiàn)有的電源系統(tǒng)。

在完成開(kāi)關(guān)電源實(shí)際容量需求計(jì)算后，制定針對(duì)性整改方案。為了進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)行安全性與可靠性，一般需要采用N+1 備份的方式來(lái)進(jìn)行整流模塊配置。如果新增的直流負(fù)載與基站原有供電電源無(wú)法保持一致，需要在開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)中增加轉(zhuǎn)換裝備[5]。

隨著移動(dòng)通信基站運(yùn)行期間直流負(fù)載的增加，開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部用于直流分配的熔絲與空開(kāi)端子還會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行水平較低的問(wèn)題，會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)行安全性造成較大影響。在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)整改過(guò)程中，可以通過(guò)增加外置直流分配箱等方式解決該問(wèn)題。在外置直流分配箱安裝過(guò)程中，需要盡量將其安裝在離開(kāi)關(guān)電源較近的部位，同時(shí)選擇線徑大于70 mm 的銅芯線纜進(jìn)行連接。

1.3 交流配電箱改造

在交流配電箱整改工作中，相關(guān)技術(shù)人員需要明確交流配電箱的現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)，充分考慮交流配電箱的大小能否滿足移動(dòng)通信基站新增設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用需求、電箱容量能否滿足后期新增設(shè)備后的交流總功耗需求。明確上述因素后，計(jì)算移動(dòng)通信基站中的交流負(fù)載，隨后結(jié)合交流負(fù)載計(jì)算結(jié)果確定供電線徑的大小，以滿足后續(xù)的使用要求。如果交流配電箱存在容量不足的情況，要及時(shí)進(jìn)行更換，提高移動(dòng)通信基站的整體運(yùn)行質(zhì)量[6]。

1.4 外市電改造

現(xiàn)階段移動(dòng)通信基站配套電源改造過(guò)程中，要將外市電的改造作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。該過(guò)程中涉及多個(gè)方面的內(nèi)容，改造的復(fù)雜性高、投入大。為了保障外市電改造的合理性，需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)改造環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析和研究，對(duì)各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)做好科學(xué)統(tǒng)計(jì)與分析工作?，F(xiàn)有5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于移動(dòng)通信基站的電容量有著較高的要求，傳統(tǒng)電容量已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際運(yùn)行需求。結(jié)合5G 網(wǎng)絡(luò)的具體運(yùn)行需求，在傳統(tǒng)電容量基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改造，保證電容量能夠滿足后續(xù)運(yùn)行需求。在穩(wěn)定通信情況下，現(xiàn)有移動(dòng)通信基站所耗費(fèi)的能量進(jìn)一步增加，可以在實(shí)際改造過(guò)程中對(duì)一些重點(diǎn)部位增設(shè)變壓器與電流開(kāi)關(guān)。

在外市電改造期間，還要將基站運(yùn)行穩(wěn)定性的提升作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)應(yīng)用市電削峰技術(shù)，在高峰期避免電池充電行為，同時(shí)減少電源系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)的停電行為，提高移動(dòng)通信基站的運(yùn)行穩(wěn)定性，對(duì)于移動(dòng)通信基站運(yùn)行成本的控制也有著積極意義。

2 移動(dòng)通信基站配套電源的整改

雖然移動(dòng)通信基站中應(yīng)用的天線設(shè)備體積較小，但是其運(yùn)行期間功耗較高。一般情況下，5G 設(shè)備中單個(gè)有源天線單元（Active Antenna Unit，AUU）的用電功率為1.0 ～1.5 kW，在配套電源整改過(guò)程中要結(jié)合具體情況計(jì)算電源需求，以獲得良好的配套電源系統(tǒng)整改效果。

2.1 拉遠(yuǎn)站配套電源整改

拉遠(yuǎn)站內(nèi)的交流配電箱選用的都是220 V 電源，在加入一套5G 設(shè)備后，需要及時(shí)進(jìn)行電源的擴(kuò)容處理工作，具體擴(kuò)容處理措施如下。

（1）交流電部分的整改。通過(guò)在電源系統(tǒng)中增加一個(gè)380 V/100 A 的三相交流配電箱，根據(jù)各種5G設(shè)備的實(shí)際使用需求配置63 A 和32 A 交流斷路器，滿足基站在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于交流斷路器的實(shí)際應(yīng)用需求，為后續(xù)的外電整改提供良好的支撐。為了保障移動(dòng)通信基站處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，在配套電源整改過(guò)程中嚴(yán)格限制交流取電，要求斷路器的運(yùn)行參數(shù)保持在100 A 以上。

（2）直流電部分整改。在移動(dòng)通信基站運(yùn)行期間，壁掛形式的開(kāi)關(guān)電源箱的典型直流輸出效率要控制在90%左右。由于直流斷路器具體運(yùn)行過(guò)程中存在一定程度的冗余備份情況，后續(xù)整改工作開(kāi)展期間，為了滿足基站的運(yùn)行需求，需要加設(shè)一臺(tái)壁掛形式的開(kāi)關(guān)電源箱，同時(shí)做好直流斷路器的合理配備。

2.2 機(jī)房站配套電源整改

目前，國(guó)內(nèi)大部分移動(dòng)通信基站都是機(jī)房站的形式，也是5G 基站初期建設(shè)期間優(yōu)先考慮的一種重要基站方式。在機(jī)房站配套電源整改工作中，常規(guī)電源選用380 V 的三相電源，早期的供電容量需要控制在20～30 kW。為了保障基站供電的穩(wěn)定性與安全性，在增加5G 設(shè)備后，還需要根據(jù)通信運(yùn)營(yíng)商的需求優(yōu)化直流分配單元。此外，可以通過(guò)增設(shè)直流分路器等方式，為5G 設(shè)備的后續(xù)運(yùn)行提供電源。該階段主要應(yīng)用的是直流供電模式[7]。

在蓄電池組無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求的情況下，要根據(jù)現(xiàn)有通信基站的運(yùn)行需求進(jìn)行蓄電池組的替換與擴(kuò)容處理工作。具體整改過(guò)程中，要做好相應(yīng)的承重核算工作。如果原有蓄電池組運(yùn)行穩(wěn)定，也可以將其作為梯級(jí)電池開(kāi)展整改工作。在對(duì)現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行整改期間，要做好對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響范圍的嚴(yán)格控制，促進(jìn)其運(yùn)行安全性與可靠性的進(jìn)一步提升。除此之外，在滿足后續(xù)實(shí)際運(yùn)行需求的基礎(chǔ)上，提高整改工作的造價(jià)控制水平，通過(guò)應(yīng)用擴(kuò)容模塊與整流模塊的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行質(zhì)量的有效提升。

3 整改效果分析

經(jīng)過(guò)整改后，該移動(dòng)通信站內(nèi)的原有設(shè)備與新增設(shè)備均處于良好運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池組也可以在市電維修或計(jì)劃停電過(guò)程中滿足移動(dòng)通信基站內(nèi)各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行需求。此外，各電氣設(shè)備的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性也得到了顯著提升。經(jīng)過(guò)整改并投入使用1 年后，沒(méi)有發(fā)生任何故障或運(yùn)行異常情況。由此可知，在對(duì)移動(dòng)通信基站進(jìn)行配套電源系統(tǒng)整改后，能夠很好地滿足移動(dòng)通信技術(shù)現(xiàn)階段的運(yùn)行需求，為人們提供更加穩(wěn)定的移動(dòng)通信服務(wù)。

4 結(jié) 論

隨著我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信基站中的設(shè)備更新速度也進(jìn)一步加快，對(duì)基站配套電源系統(tǒng)提出了更高的要求。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)通信基站配套電源系統(tǒng)的整改與創(chuàng)新，基于國(guó)家規(guī)定與行業(yè)規(guī)定，結(jié)合各種新設(shè)備的實(shí)際使用需求，從蓄電池組、開(kāi)關(guān)電源以及交流配電箱等方面入手，做好各類(lèi)配套電源的整改工作，從而滿足移動(dòng)通信基站的持續(xù)運(yùn)行需求，推動(dòng)我國(guó)移動(dòng)通信領(lǐng)域的健康發(fā)展。