移動基站電源問題及研究

摘 要：本文對移動通信基站電源技術及其存在問題進行了分析，在此基礎上對移動基站的電網及其環境條件，移動基站電源及其系統的可靠性、可用性及維護性提出了具體的解決方案。

關鍵詞：通信電源；基站電源；可靠性

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-02

目前，我國移動通信市場發展勢頭迅猛，據統計，年均新增移動交換機數量約為8500萬戶，與其配套使用的設備尤其是移動基站電源擴容及改造的市場份額約為2.5億美元。新增基站的不斷發展導致電網質量的不斷下降，原因在于基站的負載性質。此外，隨著基站向城市周邊及偏遠地區擴散[1]，其數量及分布面積的擴大對系統運行及其維護帶來了困難，從而對基站電源的穩定性、可靠性、可用性、維護性及系統故障診斷的實時性等方面提出了更高的要求。

一、移動基站電源現狀及問題

目前移動基站電源主要存在可靠性、可用性及維護性三個方面的問題。

因基站分布發展的快速性與持續性，尤其是偏遠地區數量的不斷增加，又因其處于長時間無人值守狀態，因此電源的可靠性仍需加強。此外，電源模塊所允許的輸入電壓范圍偏小，也會影響系統的可靠工作。

對基站電源的過壓保護功能單一，目前的過壓保護一般為雷擊過壓或各種非雷擊過壓如操作過壓等，功能單一，保護功能不夠完善且互相制約。原因在于基站通信設備的過壓主要有兩類，第一類為雷擊過壓，主要來源于反向過電壓、雷電侵入波及感應過電壓[2]。第二類為非雷擊過壓，主要表現為操作過壓，特點在于過壓持續時間長，但其過壓幅度小，這與雷擊過壓有很大程度的不同，這種過電壓往往極易損壞基站電源系統的其他過壓保護器件及防雷防雷保護元件，實踐表明，這兩類的過壓保護電路在很大程度上互相影響，不能實現綜合保護。同時，目前常用的保護電路也存在器件本身不易于維修與更換等問題。

目前大多基站電源監控的實時性不好，準確性不佳，已較大程度的延長了系統的維護與維修時間，因此對于電源的監控有待進一步加強與改進[3]。

此外，基站電源的散熱方式有待改善，系統的防潮、防塵、防濕保護等設計也有待進一步改善。

二、移動基站電源系統解決方案

（一）可靠性設計

由于移動基站環境的特殊性，對通信電源系統的可靠性及其要求也隨之增高，因此對其可靠性進行以下改良。

1.提高電源模塊的輸入電壓范圍，從目前普遍使用的±30%提高到±50%，從而使基站電源系統進一步的適應電網電壓及較大程度的波動，原因在于，目前普遍使用的輸入電壓范圍已不能滿足系統正常工作的各項要求。

2.將非雷擊過壓保護和雷擊過壓保護進行整體和優化設計，從而保證基站電源在遭遇非雷擊及雷擊過壓時，系統依然能夠處于受到保護的正常工作狀態，綜合過電壓保護電路如圖1所示。

3.增加非雷擊輸入過壓保護電路，從而使非雷擊過壓導致電源模塊中較易損壞的輸入電路得到保護。電基站源模塊輸入過電壓切斷保護電路如圖1所示。在電源模塊中，保護繼電器過壓動作電壓設置為330V，當輸入電壓大于該值時，電源模塊的交流輸入自行切斷，模塊停止工作，系統得到保護；當過電壓小于恢復電壓310V時，保護繼電器觸點接通，基站電源系統自動啟動，從而恢復工作。

4.提高基站電源系統的可靠性在很大程度上依賴于電源的故障隔離性設計，這種隔離不僅僅針對正常電源與故障電源模塊之間的隔離，還需將電源模塊故障與電源監控故障隔離，這兩種隔離可以作為電源系統中部分電源模塊故障或電源監控故障時繼續供電的保障。

5.電源模塊的散熱方式由強制風冷方式改為自然結構散熱方式，這樣就可以避免強迫散熱時風扇故障導致的散熱失效，這種失效往往對電源系統的穩定性有較大程度的影響，此外也減少了維護和維修更換的成本，并在很大程度上解決了風扇工作噪聲污染的問題。

（二）可用性設計

通信電源系統應在各個方面滿足移動基站，尤其是針對其較為特殊的工作要求，這同樣是移動基站電源系統可用性設計的意義及目的所在，可用性設計主要從以下幾個方面入手。

1.移動電源模塊的缺相運行可用性。電網供電的質量對于移動基站的正常工作具有非常重要的意義，但電源缺相的情況時有發生，供電質量難以保證。目前當高頻開關電源中三相輸入某相斷相時，系統一般均能提供保護，將相應的模塊關閉，但這種保護本身與電源的維護時間有所矛盾。因此，在設計電源模塊時可以考慮增加系統的缺相運行及相應功能，在發生輸入電源缺相的故障時，電源模塊可繼續運行在缺相模式下并同時進行故障報警，但需要注意的是這種缺相運行的前提是輕載運行，注意到基站電源大多運行于輕載狀態，因此系統的缺相不停機運行可以為作為移動基站正常運行及通信暢通的可靠保證。

2.基站電源模塊的負載運行可用性。基站電源系統的一個特點在于往往調試安裝時處于空載運行狀態，這也是移動基站的特殊工況之一，但當基站電源系統設備處于正常運行時則屬于負載狀態中的輕載運行情況。因此，需要對基站電源模塊的控制電路及主電路的軟開關拓撲結構進行重新設計，使得系統可以長期高效運行在空載狀態，從而進一步使信電源系統的可用性得到提高。

（三）維護性設計

任何系統維護性的原則都是簡單便捷，維護性設計在移動基站電源系統中更加具有意義，尤其是在針對系統故障的診斷方面及在更換電源模塊的便捷性方面，解決方案如下：

1.采用在線故障監控系統。故障監控診斷軟件實時監控各個基站電源模塊的輸入/輸出故障及各種內部故障，一方面進行故障定位，另一方面提供準確的故障信息，通過網絡將信息實時呈交交換中心并報送至值班室，為維修電源系統提供依據。

此外，監控軟件可以檢測整流模塊狀態并對其電壓進行限流控制、無級限流控制和調節等，甚至可以實現電池的停電后的來電預限流控制、均浮充轉換及充放電測試等方面的全自動基站電池在線管理。

2.采用熱插拔式電源模塊。系統電源模塊升級為熱插拔方式，無論任何狀態均可對其操作，這在維護及檢修時可以減輕人員負擔及一定程度范圍內的斷電帶來的不安全隱患。

三、結束語

本文針對移動基站通信電源系統存在的問題進行了歸納與總結，并針對系統的可靠性、可用性和維護性提出了較為全面的解決方案，這一方案目前已在具體的產品中得到了一定程度的應用，大量實驗及實際運行證明，系統的可靠性、可用性和維護性均在不同成都上得到了提高與改善。

參考文獻：

[1]劉成印，嚴仰光.移動基站通信電源系統設計的幾點考慮[J].電工技術雜志，2002：49-50.

[2]于淑芹.通信基站雷害防御措施[J].科技傳播，2014：241-242.

[3]秦培林.移動基站電源監控與電源維護實例[J].通信電源技術，2008：75-77.

[作者簡介]許曉玲（1981-），女，甘肅白銀人，助理工程師，蘭州理工大學在讀碩士生，從事開關電源、移動通信電源等相關的研究工作。