移動(dòng)通信基站負荷分析及供電系統優(yōu)化論文

　　1現網(wǎng)中各類(lèi)移動(dòng)通信基站負荷統計及分析

　　現網(wǎng)移動(dòng)通信基站通常由基站設備、傳輸設備、電源設備、空調、照明、環(huán)境監控等組成。其中，電源設備由交流供電系統和直流供電系統組成，交流供電系統由市電油機轉換箱（即雙電源轉換箱）、過(guò)電源保護裝置、交流配電箱及備用移動(dòng)式柴油發(fā)電機組成。直流供電系統由組合開(kāi)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。直流電源通信設備由直流供電系統提供，交流電源通信設備由逆變器或UPS供電。本文通過(guò)對2014年上半年南方某省會(huì )城市現網(wǎng)各類(lèi)型不同配置的基站通信設備實(shí)際負荷進(jìn)行實(shí)地調研，針對通信設備實(shí)際負荷數據，統計出現網(wǎng)移動(dòng)通信基站負荷分布規律。以南方某省會(huì )省市基站實(shí)際數據作為本次采集元素集合，實(shí)際通信負載電流大于或等于50A的基站個(gè)數占比為1.5％，實(shí)際通信負載電流大于或等于75A的基站個(gè)數占比為0.2％。其中，四網(wǎng)共站城區的宏基站現有通信負荷為50～75A，單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站城區的宏基站現有通信負荷為10～50A，交通干線(xiàn)、縣城、鄉鎮、學(xué)校的宏基站現有通信負荷為20～45A，室外一體化基站現有通信負荷為10～30A。

　　2現網(wǎng)基站電源配置及優(yōu)化分析

　　2.1宏基站

　　2.1.1城區單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站通過(guò)以上現網(wǎng)宏基站負荷分析，城區單網(wǎng)、雙網(wǎng)共站、三網(wǎng)共站；以及交通干線(xiàn)、縣城、鄉鎮、學(xué)校范圍內的`宏基站，其無(wú)線(xiàn)設備和傳輸設備最大負荷電流通常不超過(guò)80A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無(wú)線(xiàn)設備負荷電流不超過(guò)75A，傳輸設備負荷電流約5A。目前，為確保市電停電后基站設備與傳輸設備的合理運行，基站高頻開(kāi)關(guān)電源均設置了2級電壓切斷裝置。當蓄電池放電電壓達到第一級保護電壓時(shí)，切斷基站設備負荷，蓄電池組只為傳輸設備供電；當蓄電池放電電壓達到第二級保護電壓時(shí)，再切斷傳輸設備的供電，以避免電池過(guò)放電。大多數基站外市電類(lèi)型屬于三類(lèi)市電，根據《通信電源設備安裝工程設計規范》（YD/T5040-2005）要求，蓄電池組對基站無(wú)線(xiàn)設備放電時(shí)間取3h，對基站傳輸設備放電時(shí)間為20h。2.1.2城區四網(wǎng)共站四網(wǎng)共站的城區范圍內宏基站，其無(wú)線(xiàn)設備和傳輸設備最大負荷電流通常不超過(guò)105A/53.5V（含遠期預留負荷30A），其中，無(wú)線(xiàn)設備負荷電流不超過(guò)100A，傳輸設備負荷電流約5A。該類(lèi)型宏基站配置2組400Ah蓄電池組并聯(lián)使用，可滿(mǎn)足后備總放電小時(shí)數要求。

　　2.2室外一體化基站

　　現網(wǎng)室外一體化基站的通信設備最大負荷電流通常不超過(guò)30A/53.5V。該類(lèi)型基站中，有些僅帶RRU，不帶BBU，沒(méi)有傳輸設備。對于不帶傳輸設備的室外一體化基站電源柜，其配置的蓄電池組僅需為無(wú)線(xiàn)設備提供3h的后備供電時(shí)間。因此，建議此種站型配置1組200Ah蓄電池即可滿(mǎn)足要求。同時(shí)，室外一體化開(kāi)關(guān)電源架內整流模塊按N+1冗余方式確定，配置90A容量即可。對于帶有傳輸設備的室外一體化基站，其配置的蓄電池組對無(wú)線(xiàn)設備放電時(shí)間取3h，對傳輸設備放電時(shí)間取20h。因此，建議配置該類(lèi)型基站配置2組150Ah蓄電池組并聯(lián)。同時(shí)，室外一體化開(kāi)關(guān)電源架內整流模塊按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，當市電停電時(shí)，RRU供電將中斷，會(huì )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(kāi)關(guān)電源或UPS，且配置38Ah的蓄電池，可滿(mǎn)足市電停電后約0.5h的后備時(shí)間。

　　3電源供電系統其他優(yōu)化措施

　　3.1開(kāi)關(guān)電源一、二次下電電壓設置

　　現網(wǎng)基站直流負荷分級切斷，通常通過(guò)采集蓄電池輸出電壓的方式實(shí)現。蓄電池放電2～4h，系統電壓降低，采集輸出電壓，當電壓下降至某設定值時(shí)，切除無(wú)線(xiàn)設備負荷；蓄電池繼續為傳輸設備負荷放電，待蓄電池放電至終止電壓，切斷蓄電池輸出。但是，相關(guān)規范中并未明確一次下電電壓設置值，目前，不同廠(chǎng)家的一次下電電壓設置值不同，對無(wú)線(xiàn)設備放電時(shí)間會(huì )造成影響。需根據蓄電池放電特性曲線(xiàn)和基站直流負荷電流大小，確定一次下電電壓最佳設定值。某廠(chǎng)家蓄電池恒流放電特性曲線(xiàn)如圖1所示�；�站實(shí)際一次下電電壓值設定范圍為44~47V。通過(guò)分析蓄電池放電特性曲線(xiàn)，若基站直流負荷電流較小，在保證相同后備時(shí)間前提下，可將一次下電電壓值設置較高，隨著(zhù)負荷電流增大，需降低一次下電電壓設定值。一次下電電壓設定值越低，則無(wú)線(xiàn)設備后備保證時(shí)間越長(cháng)，傳輸設備后備保證時(shí)間會(huì )減小�！锻ㄐ烹娫丛O備安裝工程設計規范》（YD/T5040-2005）規定二次下電電壓值為43.2V，而基站實(shí)際二次下電電壓設定值偏高，如44V等，蓄電池未放電至終止電壓，即切斷蓄電池輸出，會(huì )導致傳輸設備后備時(shí)間減少。

　　3.2增加開(kāi)關(guān)電源直流輸出分路個(gè)數

　　由于各類(lèi)型基站中無(wú)線(xiàn)設備要求占用的開(kāi)關(guān)電源一次下電直流輸出分路個(gè)數較多，而中國聯(lián)通目前集采中標的某些開(kāi)關(guān)電源廠(chǎng)家，標配產(chǎn)品中配置的直流輸出分路個(gè)數不足，特別是一次下電分路個(gè)數偏少，需增加直流配電箱，以擴容直流輸出分路個(gè)數。建議今后集采開(kāi)關(guān)電壓設備招標時(shí)增加對直流輸出分路個(gè)數的要求。

　　3.3其他優(yōu)化措施

　　通過(guò)對現網(wǎng)基站情況分析，發(fā)現有些開(kāi)關(guān)電源未設置直流過(guò)壓告警值、直流欠壓告警值。該告警級別屬于開(kāi)關(guān)電源緊急告警，需設定該告警值。個(gè)別基站蓄電池配置容量偏大，但開(kāi)關(guān)電源容量配置偏小，這種情況多集中在老站上，需根據實(shí)際負荷情況，采取更換較大容量開(kāi)關(guān)電源，或減小蓄電池組容量等改造措施統籌優(yōu)化配置。

　　4結束語(yǔ)

　　移動(dòng)通信基站經(jīng)過(guò)近10多年的發(fā)展，早期的一些老站配置的開(kāi)關(guān)電源和蓄電池在更新改造時(shí)，應結合現網(wǎng)實(shí)際負荷重新核實(shí)電源系統配置，不宜簡(jiǎn)單地按原有系統容量替換。本文通過(guò)對南方某省會(huì )城市移動(dòng)通信基站實(shí)際采集數據進(jìn)行分析，總結了節能減排新形勢下現網(wǎng)基站負荷特點(diǎn)，針對現網(wǎng)常見(jiàn)類(lèi)型基站中存在的電源配置問(wèn)題，提出了系統優(yōu)化措施，從而在節約基站電源配套投資的同時(shí)，提高了基站通信電源系統的供電性能。

　　作者:馬娜 阮勇 李卓 、

　　單位:中訊郵電咨詢(xún)設計院有限公司 上海聯(lián)藍通信工程有限公司