淺談一體化無線交直流電量采集器在通信基站的應用

張 焱，鐘 良，余曉杰，陳琪峰，黃美樂

（溫州創力電子有限公司，浙江 溫州325011）

1 概 況

由于單片機的問世，微計算機技術得到了迅猛的發展，由此而產生的智能化儀器已滲透到測量的各個領域。隨著國家對節能減排的推進，通信局（站）節能減排工作已經給各大運營商列入重要的工作范疇，為提升移動通信基站能耗進行精細化管理水平，為量化基站節能設備運行效果，溫州創力公司研制了一體化無線交直流電量采集器。它具有集成度高、集交直流電量計量功能于一體、無線傳輸，測量精度高、性能穩定可靠、長壽命、體積小、重量輕、功耗低、操作簡便等優點，可廣泛應用于通信基站的綜合電能測量及分析管理。

2 通信基站能耗現狀分析

通信運營商的基站數量大，分布面廣，安裝位置分散且情況復雜。基站大多是租用民房，有些電表由電網公司安裝，有些電表為業主安裝，表的類型非常多，既有感應式電度表，也有電子式電度表，還有IC卡電表。由于點多面廣，情況復雜，通信公司需要派專人或委托代維公司抄表、維護，以滿足基站的電量核算、用電分析等能耗日常管理。特別是近年來，隨著基站數量迅速增加，用電成本已經成為運營商的主要成本，而且比例還在逐年增加，節能降耗已成為公司重點工作之一。但目前基站用電管理缺乏有效手段，柴油機發電管理混亂、用電信息分析統計失真。節能目標缺乏科學依據。通信基站能源監控和管理中有如下幾個問題特別突出：

（1）為監測基站總耗電量和多種設備（主設備、電源系統、空調系統、節能設備）的電量，一個基站需要安裝多臺交流電表或直流電表，難以維護管理。

（2）出現供電故障無法及時得知。

（3）非電力供電基站電費失真。

（4）人工發電時長統計管理混亂。

（5）私接基站電源竊電。

（6）對于基站的能耗狀況缺乏系統的統計資料。

（7）效率低下、效果不好、勞動強度大。

（8）用電管理手段落后，導致非主營業務管理成本增加。

3 基于一體化交直流電量采集器的基站能耗管理方案

基于一體化交直流電量采集器的通信基站能耗綜合管理方案是在基站安裝一體化交直流電量采集器，集交流電量計量功能和直流電量計量功能于一體，可同時監測基站總耗電量和多種設備（主設備、電源系統、空調系統、節能設備）的交流電量或直流電量，結合能耗管理系統平臺，通過能耗數據監測采集、基于能效的指標量化管理和分析應用三個體系的建設，對通信基站、接入網點、模塊局、中心機房內的各類設備能耗（含主設備、電源系統、空調系統、監控設備、配套系統等）、環境參數（濕度、溫度等）進行精細化監測，實現對能耗數據的匯總、對比和分析，建立適合通信企業的各類能效評估指標和管理流程，為進一步開展節能措施提供依據。

系統通過監控單元監測通信基站市電的電參數和每一支路的用電量，可對以上各電量數據進行每小時、天、月、年等分時段的統計、管理及分析，能夠呈現某個時間段、某個機房、某類設備的用電量數據及所有設備的總用電量數據，并可對其橫向比較、同比、環比，結合基礎信息計算得出基站或者設備用電標桿，通過智能決策分析系統對于用電異常基站或設備及時以短信、語音、工單的方式通知維護人員，并提出整改意見。

4 技術優勢

（1）技術創新點一：集交流電量計量功能和直流電量計量功能于一體，自帶無線傳輸功能，可下掛多臺設備同時監測采集，免去了同一基站安裝多臺交流電表或直流電表的繁瑣。該采集器內置了30路采集器，可采集30分路的交流或直流電流、有功功率、無功功率、分路視在功率、有功電量、總有功電量、功率因數，30路中任意三路可以配置成相關的三相，能測量出其相關的三相電壓、三相電流、頻率、功率、功率因素、電能等 ，可采集主路的總電壓、總電流、總電量。

（2）技術創新點二：采用了國際先進的超低功耗大規模集成電路技術設計了DSP芯片，應用了SMT制造工藝，減小了產品的體積，實現了節能和減少了電磁和射頻干擾，提高了產品可靠性。

雖然儀表的電源功率相對較小，但現場時24小時工作，日積月累也是很大的能源消耗，而且使用量是成千上萬臺，這個數字就更可可觀了。過去在儀表設計時很少考慮節能，能源日益緊張的國際形勢使節能儀表即綠色儀表的設計越來越受到人們重視。本項目在產品設計中把功耗作為一個重要指標，在電子線路設計中，盡可能地采用低功耗或微功耗器件。

（3）技術創新點三：開發了告警平臺軟件，具有欠壓／過壓告警指示、缺相／錯相告警指示、電流潛動告警指示、有功／無功電能指示，并實現告警。

5 一體化無線交直流電量采集器

圖1所示為DTS7281B（IV）電子式多功能電能表。其主要功能：

圖1 DTS7281B（IV）電子式多功能電能表

（1）電能計量

a.具備計量A、B、C三相有功、無功等電量，并可生成組合有功、組合無功電量，且最大可計量30路電量；

b.具備電量一鍵清零功能。可通過專用調試工具對電能表內A、B、C三相有功、無功、組合有功、組合無功等電量數據信息進行清零。

（2）測量功能

a.測量30路三相的電壓、電流、相角、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數、頻率等電網參數；

b.第1～3路具備測量諧波功能；

c.電壓、電流為有效值，刷新時間為1 s；

d.測量顯示三相電壓相角、電流相角、功率的方向；

e.測量頻率，測量范圍：45～65 Hz；

f.市電、油機計量功能。

（3）溫濕度功能

帶有一個溫濕度接口，接入溫濕度模塊，可以采集相應溫濕度。

（4）通信功能

a.具有RS232／RS485通信口；

b.具有ETH標準網絡通信口；

c.具有無線通信功能，插入聯通SIM卡，即可使用無線網絡或者短信傳輸數據。

（5）電表自檢功能

具有監測各類運行異常功能，并以異常信息顯示。包括電能表故障類異常提示、事件類異常提示等情況。

對于通訊運營商來說，基站要做到精細能源管理，以目前的現狀，需投入大量的人力、物力和財力。因為數量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不便。利用基于一體化交直流電量采集器的能耗綜合管理系統進行監控，自動讀取相關數據并加以分析，還可進一步進行遠程控制或設備維護，可減少人力資源、縮短修護時間并節省專線建設成本。