論網絡能源系統定位維護方法的研究

吳昊++江業峰++陸春華

摘要：當前基站動力系統日常維護工作以保障直流供電不間斷和環境達標為目標，不考核動力維護的經濟性，也不評估系統風險，是一種粗放型維護。本文對隨機選取的一個基站進行檢查分析，提出網絡能源精細化維護的重要性。精細化維護不但有助于節能減排、延長設備使用壽命，還能降低網絡運行風險。精細化維護是新競爭格局下的必然選擇，通過梯隊建設、監控手段、量化考核和咨詢合作等措施能夠實現網絡能源精細化維護。

關鍵詞：網絡能源；精細化維護；運行成本；監控；梯隊建設；量化考核

一、前言

通信動力系統更合適的名稱是網絡能源系統，保障主設備正常運行是網絡能源維護的關鍵目標，動力維護管理部門對基站維護的考核目標就是供電不間斷、環境達標，更直接的目標就是直流不停電、溫度達標。采取冗余配置油機、整流器、蓄電池和空調等主要設備的措施，可以顯著提升達成考核目標的可能性。對于現有系統，則以保障蓄電池容量、保障空調工作、及時發電為手段，其它可維護內容被忽略。不考核動力維護的經濟性，也不評估系統風險，是一種粗放型維護，粗放型基站維護非常普遍。

二、基站檢查分析實例

1、電池管理參數設置不合適

檢查該基站直流開關電源的電池管理參數，發現轉浮充電流設置為1A，恒壓均充時間設置為18小時。AGM蓄電池充滿電的標志是：以2.35V的均充電壓（免均充電池取浮充電壓）進行充電，如果充電電流下降到0.01C10后，再充3個小時電流不變（即不高于0.01C10），即認為電池已充滿，充滿電后電池轉浮充。由于該基站配置的電池為每組300AH，轉浮充電流一般應設置為3A。由于均充電壓較高，在電池均充時電流高于1A（相當于0.0033C10，AGM電池正常浮充電流約為0.5～1mA/AH，溫度升高或浮充電壓升高將顯著增大浮充電流[1]）的可能性非常大，導致轉浮充電流參數失效，停止均充的條件只有唯一的恒壓均充時間。每次短時停電或均充周期到時，電池將被連續均充18小時，過充電引起電池失水，減小電池容量并縮短電池壽命。

2、氣流組織不正確

一臺GSM基站主設備背向一臺空調安裝，間距0.6米。設備散熱出風口與空調出風口相對，造成空調不能有效對設備散熱。

3、空調過度冗余

基站機房內安裝有兩臺3P空調，同時制冷工作。基站總直流電流為57A，輸出電壓54V，即直流輸出功率為3KW，考慮電源效率及消防設備待機損耗，機房總發熱量不超過4KW。該基站位置高原，年最高氣溫不高于25℃，圍護結構對熱量的導入影響幾乎都是正面的，而機房密封較好，潛熱引入也不大，空調轉移的最大熱量應為設備最大發熱量。一臺2P空調制冷量即可達5KW，配置2P空調1+1備份已經夠用。安裝3P空調1+1備份可以應付未來擴容需要，但完全不需要兩臺同時運行，并機運行極大地浪費了電能。

4、溫度設置不合適

進入機房，感覺非常寒冷，測量室內溫度為18℃。檢查空調溫度設置，兩臺都為21℃，模式為制冷，由于氣流組織不佳，回風溫度高于機房溫度。當時正值夏季，外界氣溫為23℃，機房溫度低于外界，使外界的熱量得以傳入，增加了空調的負荷，浪費了電能。

5、接地線問題

機房所有設備的PE線在橋架旁匯流排匯接后，用一根接地線接入大樓總接地線，該接地線與電池電纜交叉緊靠。當發生雷擊事件或接地故障時，雷電流或故障電流通過接地線流入大地，與之緊靠的電池電纜將產生過電壓。電池電纜通過直流開關電源的直流配電部分與負載連接，直流側防雷器的防護等級較低，過電壓可能直接作用于所有直流負載，增加了基站設備的風險。

三、常見粗放型維護案例

1、電池浮充電壓統一設置為53.5或54V，電池保護電壓設置為43.2V

事實上，不同蓄電池要求的浮充電壓并不相同，浮充電壓與酸密度直接相關，在成本壓力及普遍要求100%電池出廠額定容量的今天，酸的密度普遍提高，浮充電壓要求也提高。如果浮充電壓設置不正確，將影響電池的使用壽命。

不同基站負載不相同，配置的電池或有差異，電池放電電流相差可能很大。如果放電電流為0.1C10，單體電池放電終止電壓為1.8V，整組為43.2V。放電電流不同，電池保護電壓的設置也不應相同，較長延時的系統應設置較高的電池保護電壓，否則也會影響電池使用壽命。

2、電池充電限流統一設置為0.1C10；均充保護時間設置為12小時

不同基站停電頻率不同，停電頻繁的基站應設置更高的充電限流值，使電池可能快速充電，應付下一次停電的到來。

此外，當電池充電限流設置為0.1C10時，按96%或更低的容量系數，恒流充電需要10小時左右，加上需要3小時的穩流均充，從充電開始起計時，均充時間至少需要13小時以上才能保證充滿，均充保護時間應大于“電池額定容量×1.1/充電限流設置+3”。式中1.1是考慮電池容量系數后的放大系數。

3、基站電流只有40A，直流開關電源額定容量300A

如果直流開關電源配置2組300AH蓄電池組，最大充電電流在60～120A之間，電源最大輸出電流為100～160A。如果采用30A模塊，按N+1模式，需要配置模塊數為5～7個，直流開關電源容量按150～210A配置即可。多余的模塊不但導致能量的浪費，而且每個模塊電流很小，負載率低，所有模塊都工作在低效率區間，進一步浪費了電能。

4、配置長延時電池，電池可放電50小時以上

電池過放電對電池來說是最壞的情況之一。長延時配置帶來的風險包括：由于電池小電流深放電帶來的難以恢復的損傷、電池長時間虧電狀態（充電也需要很長時間）帶來的硫酸鉛重結晶硫化、空調不能工作帶來的溫度升高等。因此非特殊情況不應配置后備時間超過24小時的長延時電池。

5、定期更換空調過濾網

定期更換過濾網是空調維護的基本工作，但它本身就是一種粗放型維護方式。空調過濾網是否需要更換，取決于過濾網臟堵情況。如果潔凈度很好，可以降低空調過濾網的更換頻次。對于過濾網臟堵情況可能進行智能監控，只有當監控系統預警，過濾網確實臟堵后才予以更換，減少人力投入和過濾網本身的成本[4]。

6、更換電池后不檢查或修改電池管理參數

按規范48V電池的使用壽命為6年，維護得好可以使用更長時間。新更換的電池出廠時間在原來電池出廠時間的6年之后，隨著電池技術的發展以及電池類型的不同，電池管理參數已經有所變化，需要根據新電池的參數和使用環境對電池管理參數逐一檢查核對，繼續直接使用原來的參數，將不利于電池的使用壽命。

四、網絡能源精細化維護的主要措施

1、動力和環境保障

動力和環境保障的目標是確保通信動力系統和環境無告警，蓄電池容量充足，溫濕度和潔凈度達標。工作內容包括處理監控系統上報的告警，巡檢基站并處理發現的異常情況，按照維護規程維護空調系統和蓄電池，如定期進行蓄電池容量測試、發現蓄電池容量不足額定容量的80%時更換電池、定期保養空調等。動力和環境保障不屬于精細化維護范疇。

2、降低運行成本

降低運行成本是精細化維護的重要內容。例如：在保障設備正常運行條件下優先采用節能的空調設備，應用新風、熱交換或氣流組織等不同節能方案降低空調運行費用，利用整流模塊休眠功能進行電源節能，設置較寬且設備允許的溫濕度范圍以減少空調壓縮機工作時間等，機房圍護結構的檢查與維護也是降低運行成本的一個環節，這些都屬于降低運行成本的精細化維護工作內容。

3、延長設備使用壽命

通過維護手段延長設備使用壽命，間接地降低總成本。例如：設置合適的蓄電池管理參數（如根據電池出廠說明和環境溫度設置浮充電壓，根據負載電流大小設置合適的電池保護電壓、根據停電頻率設置大小合適的充電限流值，根據充電限流值調整合適的均充保護時間，根據電池使用時間長短調整均充周期等），安裝溫度傳感器使電源能對電池自動進行溫度補償，根據過濾網狀況不定期更換過濾網保持機房潔凈度等，這些都屬于延長設備使用壽命的精細化維護工作內容。

4、降低系統風險

在采取降低運行成本的措施過程中，不能增加可能造成網絡中斷的系統風險概率，還需要通過精細化維護，降低通信系統的風險。例如：檢查防雷地與接閃器入地點是否有規范規定的5米以上距離，將墻上安裝監控設備（包括傳感器等）的方案改為機架安裝方案，檢查電池和其它接線端子緊固程度，檢查接地系統完整性和接地電阻等，這些都屬于降低系統風險的精細化維護工作內容。

5、提高可靠性

通信動力系統可靠性是網絡高可靠性的前提。例如：設置并檢查電池定期自動在線測試功能與結果，檢查油機實際容量，測試轉換開關可靠性，定期進行監控系統告警功能測試，檢查斷路器和熔絲容量、配置一致性，測試防雷器件有效性等，這些都屬于提高網絡能源系統可靠性的精細化維護工作內容。

結語

網絡能源精細化維護是企業競爭新格局的必然要求，也是實現國家節能減排要求的必然選擇。運營商通過對網絡能源系統精細化維護，可以獲得更加堅強的動力環境保障，更加優質的網絡，并具有更低的成本，必將在競爭中獲得優勢。精細化維護本身是一個循序漸進的過程，同時也是一種手段，使網絡能源維護隊伍有更強的使命與成就感，通信動力維護事業將蒸蒸日上。

參考文獻：

[1]劉希禹，VRLA蓄電池運行維護和試驗數據分析，《郵電設計技術》2007年01期

[2]唐明躍，環境溫度對VRLA電池性能的影響，《電信技術》2002年05期

[3]李克民 蓄電池是通信技術維護工作的重中之重，《電信技術》2003年第5期

[4]章異輝，空調精益監控與故障預警，《艾默生網絡能源技術》第66期 2007年10月

[5]章異輝，論動力系統運維效益的量化方法，《通信電源技術》2008年第3期

[6]王澤，移動通信電源系統集中維護，《電源世界》2007年第04期

遼寧科技大學，項目編號：DC2016019。