移動通信基站負(fù)荷分析及供電系統(tǒng)優(yōu)化論文
1現(xiàn)網(wǎng)中各類移動通信基站負(fù)荷統(tǒng)計及分析
現(xiàn)網(wǎng)移動通信基站通常由基站設(shè)備、傳輸設(shè)備、電源設(shè)備、空調(diào)、照明、環(huán)境監(jiān)控等組成。其中，電源設(shè)備由交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)組成，交流供電系統(tǒng)由市電油機(jī)轉(zhuǎn)換箱（即雙電源轉(zhuǎn)換箱）、過電源保護(hù)裝置、交流配電箱及備用移動式柴油發(fā)電機(jī)組成。直流供電系統(tǒng)由組合開關(guān)電源（含交流配電單元、整流單元、直流配電單元）和蓄電池組成。直流電源通信設(shè)備由直流供電系統(tǒng)提供，交流電源通信設(shè)備由逆變器或UPS供電。本文通過對2014年上半年南方某省會城市現(xiàn)網(wǎng)各類型不同配置的基站通信設(shè)備實際負(fù)荷進(jìn)行實地調(diào)研，針對通信設(shè)備實際負(fù)荷數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出現(xiàn)網(wǎng)移動通信基站負(fù)荷分布規(guī)律。以南方某省會省市基站實際數(shù)據(jù)作為本次采集元素集合，實際通信負(fù)載電流大于或等于50A的基站個數(shù)占比為1.5％，實際通信負(fù)載電流大于或等于75A的基站個數(shù)占比為0.2％。其中，四網(wǎng)共站城區(qū)的宏基站現(xiàn)有通信負(fù)荷為50～75A，單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站城區(qū)的宏基站現(xiàn)有通信負(fù)荷為10～50A，交通干線、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、學(xué)校的宏基站現(xiàn)有通信負(fù)荷為20～45A，室外一體化基站現(xiàn)有通信負(fù)荷為10～30A。
2現(xiàn)網(wǎng)基站電源配置及優(yōu)化分析
2.1宏基站
2.1.1城區(qū)單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站通過以上現(xiàn)網(wǎng)宏基站負(fù)荷分析，城區(qū)單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站；以及交通干線、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、學(xué)校范圍內(nèi)的`宏基站，其無線設(shè)備和傳輸設(shè)備最大負(fù)荷電流通常不超過80A/53.5V（含遠(yuǎn)期預(yù)留負(fù)荷30A），其中，無線設(shè)備負(fù)荷電流不超過75A，傳輸設(shè)備負(fù)荷電流約5A。目前，為確保市電停電后基站設(shè)備與傳輸設(shè)備的合理運行，基站高頻開關(guān)電源均設(shè)置了2級電壓切斷裝置。當(dāng)蓄電池放電電壓達(dá)到第一級保護(hù)電壓時，切斷基站設(shè)備負(fù)荷，蓄電池組只為傳輸設(shè)備供電；當(dāng)蓄電池放電電壓達(dá)到第二級保護(hù)電壓時，再切斷傳輸設(shè)備的供電，以避免電池過放電。大多數(shù)基站外市電類型屬于三類市電，根據(jù)《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》（YD/T5040-2005）要求，蓄電池組對基站無線設(shè)備放電時間取3h，對基站傳輸設(shè)備放電時間為20h。2.1.2城區(qū)四網(wǎng)共站四網(wǎng)共站的城區(qū)范圍內(nèi)宏基站，其無線設(shè)備和傳輸設(shè)備最大負(fù)荷電流通常不超過105A/53.5V（含遠(yuǎn)期預(yù)留負(fù)荷30A），其中，無線設(shè)備負(fù)荷電流不超過100A，傳輸設(shè)備負(fù)荷電流約5A。該類型宏基站配置2組400Ah蓄電池組并聯(lián)使用，可滿足后備總放電小時數(shù)要求。
2.2室外一體化基站
現(xiàn)網(wǎng)室外一體化基站的通信設(shè)備最大負(fù)荷電流通常不超過30A/53.5V。該類型基站中，有些僅帶RRU，不帶BBU，沒有傳輸設(shè)備。對于不帶傳輸設(shè)備的室外一體化基站電源柜，其配置的蓄電池組僅需為無線設(shè)備提供3h的后備供電時間。因此，建議此種站型配置1組200Ah蓄電池即可滿足要求。同時，室外一體化開關(guān)電源架內(nèi)整流模塊按N+1冗余方式確定，配置90A容量即可。對于帶有傳輸設(shè)備的室外一體化基站，其配置的蓄電池組對無線設(shè)備放電時間取3h，對傳輸設(shè)備放電時間取20h。因此，建議配置該類型基站配置2組150Ah蓄電池組并聯(lián)。同時，室外一體化開關(guān)電源架內(nèi)整流模塊按N+1冗余方式確定，配置容量90或120A。
2.3分布式基站
對于分布式基站，RRU通常就近引交流市電供電，當(dāng)市電停電時，RRU供電將中斷，會造成網(wǎng)絡(luò)中斷，建議可為較重要的分布式基站RRU配置小容量壁掛式開關(guān)電源或UPS，且配置38Ah的蓄電池，可滿足市電停電后約0.5h的后備時間。
3電源供電系統(tǒng)其他優(yōu)化措施
3.1開關(guān)電源一、二次下電電壓設(shè)置
現(xiàn)網(wǎng)基站直流負(fù)荷分級切斷，通常通過采集蓄電池輸出電壓的方式實現(xiàn)。蓄電池放電2～4h，系統(tǒng)電壓降低，采集輸出電壓，當(dāng)電壓下降至某設(shè)定值時，切除無線設(shè)備負(fù)荷；蓄電池繼續(xù)為傳輸設(shè)備負(fù)荷放電，待蓄電池放電至終止電壓，切斷蓄電池輸出。但是，相關(guān)規(guī)范中并未明確一次下電電壓設(shè)置值，目前，不同廠家的一次下電電壓設(shè)置值不同，對無線設(shè)備放電時間會造成影響。需根據(jù)蓄電池放電特性曲線和基站直流負(fù)荷電流大小，確定一次下電電壓最佳設(shè)定值。某廠家蓄電池恒流放電特性曲線如圖1所示。基站實際一次下電電壓值設(shè)定范圍為44~47V。通過分析蓄電池放電特性曲線，若基站直流負(fù)荷電流較小，在保證相同后備時間前提下，可將一次下電電壓值設(shè)置較高，隨著負(fù)荷電流增大，需降低一次下電電壓設(shè)定值。一次下電電壓設(shè)定值越低，則無線設(shè)備后備保證時間越長，傳輸設(shè)備后備保證時間會減小。《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》（YD/T5040-2005）規(guī)定二次下電電壓值為43.2V，而基站實際二次下電電壓設(shè)定值偏高，如44V等，蓄電池未放電至終止電壓，即切斷蓄電池輸出，會導(dǎo)致傳輸設(shè)備后備時間減少。
3.2增加開關(guān)電源直流輸出分路個數(shù)
由于各類型基站中無線設(shè)備要求占用的開關(guān)電源一次下電直流輸出分路個數(shù)較多，而中國聯(lián)通目前集采中標(biāo)的某些開關(guān)電源廠家，標(biāo)配產(chǎn)品中配置的直流輸出分路個數(shù)不足，特別是一次下電分路個數(shù)偏少，需增加直流配電箱，以擴(kuò)容直流輸出分路個數(shù)。建議今后集采開關(guān)電壓設(shè)備招標(biāo)時增加對直流輸出分路個數(shù)的要求。
3.3其他優(yōu)化措施
通過對現(xiàn)網(wǎng)基站情況分析，發(fā)現(xiàn)有些開關(guān)電源未設(shè)置直流過壓告警值、直流欠壓告警值。該告警級別屬于開關(guān)電源緊急告警，需設(shè)定該告警值。個別基站蓄電池配置容量偏大，但開關(guān)電源容量配置偏小，這種情況多集中在老站上，需根據(jù)實際負(fù)荷情況，采取更換較大容量開關(guān)電源，或減小蓄電池組容量等改造措施統(tǒng)籌優(yōu)化配置。
4結(jié)束語
移動通信基站經(jīng)過近10多年的發(fā)展，早期的一些老站配置的開關(guān)電源和蓄電池在更新改造時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實際負(fù)荷重新核實電源系統(tǒng)配置，不宜簡單地按原有系統(tǒng)容量替換。本文通過對南方某省會城市移動通信基站實際采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)了節(jié)能減排新形勢下現(xiàn)網(wǎng)基站負(fù)荷特點，針對現(xiàn)網(wǎng)常見類型基站中存在的電源配置問題，提出了系統(tǒng)優(yōu)化措施，從而在節(jié)約基站電源配套投資的同時，提高了基站通信電源系統(tǒng)的供電性能。
作者:馬娜 阮勇 李卓 、
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