最新移动通信基站电源配置探讨要点

1第一章设计指导思想1.1电源系统在通信系统中的重要性与作用21世纪，人类社会全面迈入了信息时代，移动通信成为新世纪电信产业的重要特征。移动通信的飞速发展，无疑是当今信息社会的一大亮点和热点，目前全球移动通信用户达到了每分钟450户的惊人速度，我国移动用户总数更是跃居世界首位。经济增长、社会发展和人们物质生活及精神生活水平的提高对通信提出了更高、更新的要求。移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上的对象进行通信联系的问题，已成为当今发展最快、应用最广的通信领域。随着移动通信用户数量的飞速增长，用户分布从城市到乡村，从平原到高原、偏远山地、农村；同时，移动用户从单纯的通话到高速数据通信，都对通信网络的建设提出了更高的要求。无论是提供满足规范要求的网络覆盖，解决日益增长的话务、系统容量瓶颈，还是网络优化，都始终有建设新基站的实际需求。电力是通信的基础，稳定、可靠、不间断向通信设备供电，是通信畅通的基础,是保障移动通信各项网络设备正常、安全运行的关键。1.2现有移动通信电源系统对电源系统的要求及存在的问题通信市场竞争日益加剧，用户对通信服务质量的需求，以及我们市场拓展的需要，都要求我们提供处处覆盖、处处畅通、处处优质的通信服务。传统上按城、乡等区域来分别配属不同服务质量（QOS）的思维，已经不能适应现在通信市场的竞争需要。散落在人们生活的每一个角落的移动通信基站，与一般通信机房相比形成了特殊的工作条件，这些特殊的工作条件对移动通信电源系统配置提出了更高的要求。主要表现在以下几个方面：（1）引入低压市电、农电三类电源供电。现在市电、农电用电负荷大，如存在季节性停电、电压波动大等因素，且线路压降大，造成电压不稳、断相、拉闸断电情况经常发生，在用电高峰期间更是如此，造成基站停电频繁，停电时间过长，电池频繁充放电，极大地影响了电池使用寿命，给基站留下了断站的隐患。（2）农网电力线一般为裸铝线，基站电源引入线为铜芯线。铝线软，铜线硬，两线接2头不易接紧，接头易氧化，造成接触电阻大。在负荷增大时，接头压降增大，引起供电电压不稳，影响基站正常供电。（3）民用、农用低压电器质量差。基站在引入市电、农电所搭接的低压电器电流增加，引起低压电器损坏、跳闸、熔断熔丝等，不能及时更换新的低压电器，造成基站停电。（4）市电大面积停电后，引起多个基站停电，应急发电设备支持不及时，造成基站电池放电时间过长断站。（5）移动通信基站的电网输入、操作很大几率的存在过电压、雷电过电压严重现象，移动通信基站电源系统配置必须充分考虑可靠的过电压及防雷保护措施。（6）移动通信基站数量巨大、无人值守，要求通信基站电源系统配置维护方便、操作简便，必须具有远方监控和较强的故障诊断功能。（7）许多移动通信基站，由于工期紧张造成的通风干燥期不足、恒温条件不佳等原因，经常在运行期有潮湿、高温、粉尘等情况出现，要求通信电源系统具有防潮、温度范围宽、防尘等措施要求。（8）移动通信基站传输一般成环组网，一个站点的传输设备退出工作，就有可能导致整个传输环网的崩溃，为最大限度提高后备电源对传输设备的供电时间，确保环网传输安全运行，要求以移动通信基站直流电源具有二次下电功能。因此，从科学分析、客观实际出发，对移动通信基站的电源系统设计进行把握，以求从根本上最大限度地确保基站设备安全、稳定、高质量设备供电，从而可靠降低设备故障概率，实现移动通信基站稳定、良好、低成本运行就显得特别重要。下一章节，将从移动通信基站电源设计的基本环节进行论证计算，找出比较符合客观实际的移动通信基站电源系统配置设计方案。3第二章移动通信基站电源系统概述现代移动通信供电系统一般由以下几个基本部分构成：机房电源一体化解决方案示意图2.1交流供配、电系统：移动通信基站交流供电系统负责向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：（1）低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。（2）高压供电方案：由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。42.2直流供配、电系统：直流电源系统，一般有开关电源、蓄电池、连接线缆构成，承担把380VAc交流电源转化成直流-48VDC电源，并分配给BTS、传输综合机柜使用。（1）在交流电源供应正常时，通过开关电源支流汇派向BTS、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时通过开关电源直流汇排向蓄电池组浮充供电，以补充蓄电池组自放电造成的容量损失。(2)在交流电源供电中止时，由蓄电池组通过开关电源支流汇派向BTS、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源，并根据设定自动启动一次下电、二次下电保护功能。（3）市电供应恢复后，通过开关电源支流汇派向BTS、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时开关电源程序设定通过执行开关电源直流直流汇排向蓄电池组均充/浮充，以补充蓄电池组放电造成的容量损失。2.3安全防护系统移动通信基站的电源安全防护系统，由防雷器、接地系统、自动灭火系统三大部分构成。通信电源最恶劣的应用环境以移动通信基站为主，农村基站，特别是农村偏远通信基站，它们多数地处偏远，且为获得较大的覆盖范围，一般建在空旷的平原上，雷击暴露程度高，高耸的通信铁塔及远距离的供电线路都会成为雷击首选目标。因此，移动通信电源防雷问题相当突出。2.4恒温系统移动通信基站机房的恒温系统主要由空调和室内外自动换气系统两部分组成，其主要功能是通过一定的技术手段和设备去调节控制机房内的温度、湿度、气流速度、洁净度，保证满足移动通信基站设备正常运行的规定要求。2.5监控系统主要有交流电压传感器、直流电压传感器、温度传感器、烟雾检测传感器、水浸检测传感器、门禁系统、空调遥测、遥控器、开关电源遥测器、动环监控主机、GPRS通信模块等部分构成。能够对交流电压、直流电压、温度、烟雾、门襟、开关电源工作状态进行遥测，对门禁、空调实现遥控。从而实现对供电环境、基站电源设备、恒温设备、安全环境的状态进行了解掌握，提前发现设备隐患，及时组织应急发电、故障检修，可有效降低设备故障率，减轻维护人员工作强度，减少维护人员数量，节省维护开支。5第三章移动通信基站电源系统设计方案选择、论证3.1交流供电系统，向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：3.1.1低压供电方案论证低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。其中瓷插保险是为了防止基站设备因安全、故障隐患原因造成的长时间超负荷运行而设立的，可以在基站设备长时间超负荷运行达到一定时限后切断交流电源供给，以提示维护人员对基站设备进行检测，排除故障隐患，确保基站设备的良好、安全运行状态；主空气保护路断路开关是为了防止基站设备因安全、故障、操作原因造成的交流供电回路短路，以保护基站设备以及操作人员的安全；市电油机供电电源转换箱的设立，是为了在供电部门交流供电因线路施工、检修停电，由油机供电时的接入、转换装置。交流供、配电箱承担基站机房流电源的引入汇总及分配工作，主要配备有助交流引入空开（带漏电保护功能）、连接线排、支路输出空开（包括三极空开：供给开关电源、空调等三相负载；单极空开：供给照明等单相负载）、接地铜排、接零铜排等部分。在一般情况下，城区供电线路、设备性能良好，质量是可以得到保证的，但需要关注的是冬夏季节气候、气温异常时，社会居民开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156VAC。在电压偏低时，基站设备负载电流显著上升，根据实际测量比较，在冬夏季节气候、气温异常时，社会居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156VAC时，比正常电压工作负载电流增加70％以上，市电引入熔丝保险熔断、空气开关烧蚀，很容易导致交流供电缺相、中断。另外，根据空调厂家提供的数据，空调正常工作电压为220+15％VAC到220－10％VAC，在此限度外电压范围内，将不6能正常工作，甚至会导致空调压缩机主绕组线圈发热上升，绝缘性能下降，出现短路起火损坏；开关电源虽然承受电压范围较宽，但当交流输入电压低于167VAC时，只能半功率运行，而且极易产生整流模块内部发热严重，甚至会造成整流模块高温，板块融化起火。因此，基站空调在这种电压下将保护停机，而开关电源设备也只能半负荷运行，将导致基站机房温度迅速超过基站设备容忍极限，基站设备在这种环境下工作是不稳定的，严重时造成设备故障损坏，甚至引发火灾。我们在实际维护过程中这种环境下的开关电源整流模块烧毁，设备摸件损坏退出服务的情况，如2006年5月31日阜南城西基站，2006年5月24日太和双钟基站就是因为电压过低导致开关电源模块全部起火损毁，基站设备退出服务，幸亏当地维护人员扑救及时，才没有酿成火灾；而且根据我们实际统计分析，得出空调故障损毁率的移动通信基站也与移动通信所在地区供电电压波动程度、供电电压波动频率的统计基本正比吻合的结论。下面是安徽省阜阳市区范围，2000到2005年度，冬夏季节气候、气温异常日天数统计：05101520253035402000年2001年2002年2003年2004年2005年-10度以下30度以上据此统计可以看出，异常气温天数具有季节性正态分布。在这种异常气温出现时，社会、居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑的情况是不容忽视的，稳压器的配置也是是必须的。3.1.2高压供电方案论证：高压供电方案由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在7农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。为什么在农村我们不赞成采用低压供电方案呢？其原因主要有以下几个方面：（1）因为农村、特别偏远乡村，公用变压器容量普遍偏小。一个村子，几十户人家，大多只配置一个20KVA容量的变压器，再我们实际工作中，没发现有配置容量超过30KVA的。本来，随着农民生活、文化水平的提高，不再满足单纯的家用照明了，基本上所有家庭都有了彩电、洗衣机、电风扇，条件好的家庭用上了家庭影院、音响、空调、冰箱，这样低的变压器配置容量满足他们在用电高峰时的需求都比较勉强，故障百出，频频跳闸，又怎么能有功率余量去给我们使用呢，当然，更不可能谈得上供电质量保障了。（2）农村农民普遍安全用电意识薄弱，也可能是经济因素的影响，交流安全保护设备措施、设备，很难确保完备，甚至有些农村居民连瓷插保险的保险丝都用铝线代替，在实际电网运行中，经常出现因居民负荷安全保护功能原因，公用变压器漏电空开跳闸、高压保险熔丝熔断，导致交流供电中断。如果我们采用这种低压供电方案，与当地农村居民共同使用一个变压器，不可避免地因农村居民负荷的故障导致公用变压器较高频次跳闸、故障、损坏，从而导致我们移动通信基站频繁交流供电中断与供电质量下降劣化，设备故障率显著上升，使用寿命下降。（3）目前农村移动通信基站选址困难且比较被动，很难就选得到理想的站址，一般都是农民废置不用的偏远空地，距离供电线路比较远，从交流线缆T接点到我们移动通信基站，一般都有200米