一種油機發電智能控制裝置的設計應用

郭彥軍，陳 哲，徐 鐸，郭俞欣

（1.中國移動河南周口分公司，河南 周口 466000；2.中國移動河南公司計劃建設部，河南 鄭州 450000；3.中國移動河南公司網絡管理中心，河南 鄭州 450000；4.河南大學軟件工程學院，河南 開封 475001）

0 引 言

目前，4G、5G小微基站、室分基站，拉遠基站交流引入均是就近從業主配電箱取電，未配置后備蓄電池組，供電可靠性較低。 市電一旦停電，立即造成斷站，嚴重影響網絡運行指標，降低客戶感知，減少公司運營收入，且站點較多、分散、無油機發電接口，市電停電后無法進行應急發電。

傳統供電方式存在的不足如下:

（1）現有4G、5G小微站、拉遠基站配置的小型開關電源功率較小、無蓄電池充電管理功能，無法對小微站開關電源進行加裝后備蓄電池改造；

（2）若從附近宏基站采用高壓直流遠供，工程投資成本較大、高壓直流遠供變流環節較多、故障率較高、效率低、損耗大。

為了解決4G、5G小微站、室分基站，拉遠基站發電難題，中國移動河南周口分公司經過多方努力、克服種種困難、攻克多項技術難題、自主研發了一種小微基站油機發電智能控制裝置，解決了小微站發電難題，提升了客戶感知，增加了公司收入，增強了網絡供電安全性，助力5G快速發展，實現了降本增效。

1 油機發電智能控制裝置的工作原理和實施步驟

根據4G 、5G小微站、拉遠基站、樓頂基站、山頂基站供電特點，自主研發了一種油機發電智能控制裝置，實現了市電、油機智能切換，如圖1所示。該裝置運行安全、穩定、可靠，解決了4G、5G小微基站、拉遠基站、樓頂基站、山頂基站發電難題[1]。

圖1 油機發電智能控制裝置實物圖

1.1 工作原理及實施步驟

（1）系統工作原理

當市電電源正常時市電供電，當市電停電后智能切換到油機供電，并對油機發電進行精準計時，當市電電源來電后智能恢復到市電供電（市電優先），通過市電交流采樣裝置發停機信號到油機，自動關閉油機，避免了油機空轉。

（2）現有小微基站供電系統

現有小微基站供電系統如圖2所示?，F有4G、5G小微基站交流引入均是就近從業主配電箱取電，未配置后備蓄電池組，供電可靠性較低[2]。 市電一旦停電，立即造成斷站，嚴重影響網絡運行指標，降低客戶感知，減少公司運營收入，且站點較多、分散、無油機發電接口，市電停電后無法進行應急發電。

圖2 現有小微基站供電系統示意圖

（3）創新小微基站發電系統

創新小微基站發電系統如圖3所示。自主研發的油機市電智能控制裝置具有油機市電智能切換控制、油機發電精準計時、市電來電后自動停油機等先進技術，采用不銹鋼箱體防水設計，滿足壁掛式、抱桿式兩種安裝方式，解決了4G、5G小微基站、拉遠基站、樓頂基站、山頂基站發電難題，確保了通信設備不間斷運行[3]。

圖3 小微基站油機發電智能控制裝置供電系統

（4）油機發電智能控制裝置組裝及安裝

先把不銹鋼箱體、空氣開關、智能控制裝置、接地銅排、螺絲等按照設計圖紙依次組裝至箱體內，完成組裝后接入兩路交流電源測試，組裝安裝過程如圖4所示。

圖4 油機發電智能控制裝置安裝圖

（5）成果實物安裝效果

成果實物安裝效果圖如圖5所示。該油機發電智能控制裝置有壁掛式、抱桿式兩種安裝方式。

圖5 產品實物現場應用效果圖

1.2 成果主要技術創新點

（1）油機、市電智能切換控制：自主研發智能控制裝置、油機市電智能切換，市電優先設計，具有手動、自動兩種切換模式，安全、可靠、易操作、體積小、重量輕、安裝方便靈活，成本低、滿足壁掛式、抱桿式兩種安裝方式；

（2）市電來電自動停油機設計：市電來電后智能切換到市電供電，通過市電交流采樣裝置發停機信號到油機，自動關閉油機，避免了油機空轉，實現節能降耗；

（3）油機發電精準計時：對油機、市電供電狀態進行智能判別，精準計時，并傳送到智能物聯網云平臺，可通過手機APP軟件實時查詢油機發電數據，每月可分縣導出發電報表，大大提升了工作效率，節省大量人力成本，為發電費用審核提供關鍵依據；

（4）實現油機統一管理調度:通過實時定位，地圖管理，實現更科學的發電調度；

（5）防水、防銹設計:采用國標304不銹鋼箱體，防水、防銹、耐腐蝕、壽命長；

（6）智能抗干擾防雷設計:智能檢測雷電在線路中引起的浪涌電壓、雷電來時自動跳閘，雷電過后自動合閘，避免雷擊，達到保護通信設備的目的[4]。

2 創新應用及效益

2.1 創新應用情況

該創新成果采用多種先進技術，從2020年6月份開始在周口分公司60座4G、5G小微基站進行了實地試點應用，經過將近一年的使用和優化，運行安全、穩定、可靠，解決了4G、5G小微基站發電難題，實現了節能降耗。 目前該油機發電智能控制裝置已被河南鐵塔公司、廣西移動、遼寧移動、中移物聯網公司等推廣應用。如圖6所示。

圖6 成果推廣應用效果圖

2.2 創造的效益

（1）經濟效益

直接效益： 周口分公司已在全區60座4G、5G小微基站安裝油機發電智能控制裝置，每座小微基站若安裝高壓直流遠供的費用是20 000元×60=120萬元，安裝自主研發設計的油機發電智能控制裝置的費用是800×60=4.8萬元，節省工程建設費用116.6萬元，目前全區有606座4G 、 5G小微基站計劃全部安裝，可節省工程建設成本 1 166.56萬元。

間接效益：因現有4G、5G小微基站未配置后備蓄電池，市電一旦停電立即導致基站退服，從基站退服影響網絡運行指標，降低客戶感知，減少公司運營收入方面考慮，經濟效益不可估量[5]。

（2）社會效益

該成果可廣泛應用于通信運營商小微基站、宏站、消防、監控、電梯、部隊、銀行、醫院、證券公司、個人家庭等對供電可用度要求較高的多種供電場景進行雙路電源之間智能切換，提升應急供電保障能力，有效降低5G基站退服的比例，對5G網絡安全運行起到有力保障，支撐客戶滿意度提升。

3 結 論

基站安裝油機發電智能控制裝置的成果：

（1）該成果解決了4G、5G小微基站、室分基站，拉遠基站、樓頂基站、山頂基站市電停電后無法進行應急發電的難題，大大提升了應急供電保障能力，提升了網絡質量；

（2）該成果具有油機、市電智能切換、智能判別，精準計時功能，每月可分縣導出發電報表，大大提升了工作效率，節省大量人力成本，為發電費用審核提供關鍵依據；

（3）該成果具有市電來電自動停油機功能，市電來電后智能切換到市電供電，通過市電交流采樣裝置發停機信號到油機，自動關閉油機，避免了油機空轉，堵塞了動力費跑冒滴漏，對公司節能降耗、降本增效具有重要的意義。