直流遠供技術應用簡介

張達志

[摘 要] 高壓直流遠供電源是直接將機房內穩定的-48V電源經遠供電源處理升壓后，以最大效率的方式直接給遠方或接入端的通信設備供電。以解決某些用電困難等情況下設備用電的需要。文中對該系統做了介紹，以及相關一些應用的問題。[關鍵詞] 高壓直流遠供電源；通信設備；應用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 13. 035

[中圖分類號] F426.61 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）13- 0075- 02

1 概 述

當前通信網絡供電存在的問題是某些遠端站點無電信機房，無法做到電信級供電保證，存在停電、電網不穩等現象；某些遠端站點無市電供應、存在接電難，或供電質量無法保證的現象；UPS價格高、維護難度大，且后續維護費用比較高；基站的站點多、分布廣，不易實現集中供電管理。

采用遠程供電方式能夠根本解決遠端設備的安全供電，遠端設備供電達到電信級供電標準，避免就地取電帶來的糾紛，相比UPS供電方式，大大降低了后期運行維護費用。

高壓直流遠供電源（也有稱之為電源拉遠）是直接將機房內穩定的-48V電源經遠供電源處理升壓后，以最大效率的方式通過光電復合電纜或電力線直接給遠方或接入端的通信設備供電。不受通信設備本地（接入端區域）任何停電情況的影響，相對于用電設備的室內機可稱為永久性供電，直流遠供可縮短通信設備斷電時間。

1.1 無線設備電源遠供背景

①RRU拉遠距離直流48V一般不超過100米，220V交流可長于直流；②高壓直流拉遠設備一般是寬電壓的 80V-300V，距離為300mm-5km，超過5km后纜線需要加粗，性價比降低；③直流遠供線纜選用鎧裝屏蔽線纜或屏蔽電力光纖，屏蔽層采用三點或多點接地，由于尚無標準可言很多廠家使用的纜線不需要接地；④交流遠供：拉遠距離可達40km，電力線和光纜共桿架設，兩者垂直間距30cm以上，桿距25-40m；⑤為了解決移動拉遠站點遠端站拉遠距離遠、就近引電困難等問題，高壓直流遠程供電（100V/DC-380V/DC）可作為一種可以考慮的解決方案，該方案性價比較高。

1.2 直流遠供的技術特點

高壓直流遠程供電系統采用的基礎電源是機房帶蓄電池保障的直流-48V供電系統，通過局端電源升壓，將-48V升壓到對地懸浮隔離的100-380V直流電壓（減少線路損耗），通過復合光纜將直流電源遠距離傳輸，經遠端電源保護監控并在遠端再轉換為-48V直流為負載設備供電；直流遠供的供電源頭是機房內標準且穩壓的-48V電源，與市電完全隔離，與大地懸浮不構成回路，無漏電風險，供電獨立性強。由于直流遠供電源可永久性供電且無漏電風險，所以不必安裝電力部門的電表、漏電保護開關，大體積UPS電源和與電力部門的協商施工等，大大減少了固定投入。

直流懸浮式供電在供電端、受電端及供電線路上都不接大地，只在遠端及近端連接保護地即可。

直流遠供電源設備采用電信級元器件，免維護設計，壽命長。沒有體積大和受溫度限制的蓄電池，也沒有腐蝕性強的酸性氣體，更不會出現半夜雷雨后漏電開關跳閘而維護人員無法到達現場合閘的情況。大大降低了維護成本和維護難度。

直流遠供系統在不同的使用環境下與傳統的戶外分散取電進行成本的比較，可以基本得出：

①當設備拉遠距離大于200m時，宜采用直流升壓供電方案；②考慮到綜合成本因素，單回路負載總功率在1 200W以下，拉遠的電纜截面積不宜超過16mm2；拉遠距離不宜超過5km；③根據實際絕大多數應用情況的模式距離在3km以內的，單回路總功率在2 000W以下；線徑為4、6、10方常用線纜，尤其在考慮光電復合電纜、通信專用電力鋁纜等新型材料下，直流遠供系統有非常大的投資優勢。

2 直流遠供系統組成

2.1 主設備系統組成

直流遠供系統采用PMW脈寬調制技術，局端設備將機房內穩定的電能通過復合光纜、電力線纜輸送至遠端，為當地接電不便或供電不穩定的通信設備提供穩定、可靠、經濟的電源供應。直流遠供電源系統由局端設備（ZYYG-JD）和遠端設備（ZYYG-YD）組成。

2.2 設備具備功能

①輸入過欠壓保護。機房-48V電壓高于60V或低于40V時，局端設備停止輸出。保證了局端設備的安全可靠或防止機房電池組放電過量，保證了電池組的安全使用。②輸出過壓保護。遠端設備輸出電壓高于DC400V時，遠端設備保護，停止輸出。保證了通信設備輸入電壓的可靠性。③輸出過流保護。經過傳輸電纜的電流大于額定值時，局端設備保護，停止輸出。防止了電纜過熱或損壞，保證了傳輸電纜的安全可靠。④開路保護。當傳輸回路部分或全部被破壞時，為確保維護人員與設備安全，系統切斷高壓輸出。⑤短路保護。當傳輸回路中某處電纜的正極與負極短接時，或者正極與負極任一極與大地短接時，為了保證設備和線路的安全，系統切斷高壓輸出。⑥強電入侵保護。當系統檢測到有市電與電源傳輸線路產生搭接時，系統切斷局端的高壓輸出。⑦線-地漏電流保護。當傳輸回路中，因為有人接觸或其他故障而產生線-地漏電流時，系統切斷局端的高壓輸出，保證用戶利益，對人身無傷害。⑧故障隔離。點對多點的應用情況時，其中一設備有故障時不會影響到另一設備的正常運行。⑨故障報警。上述保護動作的同時，不同顏色指示燈亮，指示相應故障類型。遠程監控干節點輸出：上述保護動作的同時，干節點閉合， 故障信息上傳給監控設備。⑩防雷功能。具有防雷保護功能。

2.3 系統組網原則

系統組網應考慮以下因素：

①負載功耗。遠程供電方案首先是由通信設備負載功耗決定的。須根據設備負載功耗（峰値）并考慮一定的冗余度，換算出最大安全工作電流及正常工作電壓波動范圍，以確定遠供設備功率配置。②傳輸距離。由局端設備（供電網點）至遠端設備負載之間的距離。它決定傳輸線纜的壓降及功率衰減等，決定傳輸線纜的技術規格。③傳輸線纜程式、線質、線徑選擇。傳輸線纜程式（復合纜、專用纜）、線質（電阻率）、線徑（截面積）選擇由設備負載功耗（峰值）和傳輸距離以及技術參數（銅線、鋁線）、應用場景（復合纜、專用纜）、敷設條件（城市、農村、管道、架空）、線纜技術規格標準、廠家生產制造工藝（如復合纜）、投資效益、運行安全、網絡發展等因素確定。

安全傳輸電流、電壓、電阻値的計算是確定線纜技術規格的決定性依據。須嚴格按照相關《技術規范》標準，科學嚴謹地計算傳輸線纜的電阻値、安全電流、壓降及波動范圍等技術數據，綜合各種因素確定傳輸線纜技術規格，以確保線路傳輸安全可靠。

3 通信系統遠程供電解決方案

3.1 射頻拉遠單元（RRU）獨立安裝（點對點）

①應用場景。BBU安裝在宏基站或接入機房內，RRU掛桿或安裝在樓頂，距離BBU所在基站距離≤3km。②局端。輸入電壓：-48V，輸出電壓DC250-400V可連續調整，輸出功率1 500W，每個局端設備對應一個遠端設備，安裝在BBU所在的宏基站或接入機房內，取用該基站內-48V電源。③遠端。輸入電壓DC250-400V，輸出電壓-48V或AC220V，輸出功率300W，有防水外殼，可外掛于RRU設備下部，傳輸距離≤3km，傳輸電纜可采用復合光纜（銅芯截面積≤1.5mm2）或電力線。④應用范圍。市區內不容易取電的，或交流電供電不穩定的RRU站點。⑤優點。可使選址方便，不受市電的影響；可避免本地停電或蓄電池組故障而造成基站斷電，可大大提高網絡服務質量；可節省戶外UPS電源長期維護費用；可節省交流取電的額外費用。

3.2 RRU（或光纖直放站）+小容量宏蜂窩基站

①應用場景。RRU（或光纖直放站）安裝在宏基站內，該宏基站位置偏遠，取交流電不方便，或交流電不穩定，且用戶數量較少。②局端輸入電壓。-48V，輸出電壓：DC250-400V可連續調整，輸出功率≤3 000W，采用N+1冗余備份方式，安裝在該站附近的大容量宏基站內，取用該基站內-48V電源。③遠端。輸入電壓DC250-400V，輸出電壓-48V或AC220V，輸出功率≤800W，安裝在該站標準機柜內，為該站所有設備供電，傳輸距離不限，傳輸電纜線徑越大傳輸距離越遠，傳輸電纜使用復合光纜或電力線。④優點。可節省取用交流電的高額費用；可避免由于蓄電池組不能放電而造成的斷站現象發生；可節省蓄電池組維護費用。

3.3 BBU+RRU用于大型樓宇網絡覆蓋（點對多點）

①應用場景。BBU安裝在大型寫字樓內，RRU安裝在樓頂，距離BBU較近，該樓附近有大容量宏基站。②局端。輸入電壓-48V，輸出電壓DC250-400V可連續調整，輸出功率3 000W，采用N+1冗余備份方式，可直接安裝在宏基站機柜內。③分配單元。完成DC＼DC（250-400V＼320-400V）二次升壓變換，輸出功率3000W，多路輸出，單路輸出功率≤300W（可調整），輸出電壓≤380V（DC可調整），可直接為移動通信設備提供直流高壓電源。該設備為（室內型）可安裝在大樓內的光纜交接箱內，或（室外型）掛壁式安裝。④遠端。輸入電壓DC 250-400V，輸出電壓-48V或AC220V，輸出功率300W，有防水外殼，可掛于通信設備下部。⑤傳輸距離。局端與分配單元之間的距離不宜太遠，宜≤3km；分配單元與遠端之間的距離一般較近，宜≤2km。⑥優點。可使選址方便，不受市電的影響；可避免本地停電導致基站斷電，影響網絡覆蓋；可節省交流取電的額外費用。

3.4 鐵道沿線覆蓋（級聯方式）

①應用場景。鐵道沿線的基站覆蓋。②局端。輸入電壓-48V，輸出電壓DC250-400V可連續調整。輸出功率≥3 000W，采用N+X冗余備份方式。可直接安裝在局端機房內。③遠端：輸入電壓DC 250-400V，輸出電壓-48V或AC220V，輸出功率300W，有防水外殼，可外掛于通信設備下部長距離級聯供電方式，主要應用于城際高鐵沿線、高速公路沿線等長距離帶狀區域覆蓋場景等。

4 存在的問題

①由于目前沒有相應技術標準，不同廠家遠供電壓等級不統一，設備與相關器件標準不統一。②遠期遠端站電源容量擴容會有一定難度，后期新設備使用和共建共享會受到一定影響。③拉遠方案對信源站點的電源系統帶來較大負擔，降低了重要保證負荷的后備時間，使信源基站與遠端站點總體后備時間不長。④拉遠方案導致外部強電入侵信源基站直流電源系統的可能性加大。⑤常規直流電源設備中一般不配置漏電保護裝置。直流高壓設備中的漏電保護十分靈敏，可能會容易誤動作，增大了站點斷電的可能。⑥高壓直流供電與交流供電特性有差別，線路與設備施工維護習慣需要有所改變，尤其對于運營商線路的維護故障排查難度較大。