通信基站電源故障處理與維護技術的研究

郭 翔，馬翼飛

（中國鐵塔股份有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210004）

0 引 言

通信基站電源出現故障或發生問題主要體現在3個方面，包括維護性、可靠度和實用性。目前，現代通信技術正處于高速進步階段，已經實現了5G移動通信技術的大范圍推廣和應用，針對通信基站運行提出了更高的要求，對應基站分布廣泛性要求也不斷提升。

1 通信基站電源概念及結構組成

1.1 通信基站電源概念

通信基站主要指當前用于保證公用移動通信服務質量和穩定性的的基礎信號增強與實現信息傳輸的設備，為移動設備接入互聯網所設置的接口設備，屬于一種無線電臺站類型。從原理上講，特定范圍內進行無線電覆蓋，可利用所配置的移動通信交換中心實現移動電話終端間信息傳遞，可以劃歸到無線電收發信范疇。

大部分通信基站由通信運營商利用資金和相關技術來進行設計、建設，也是成本較高的部分。通信基站的建設通常以覆蓋范圍、通話信號穩定性、所帶來的經濟效益以及建設難易程度與維護便利性等多項要點進行設計。隨著現代移動通信網絡業務開展方式的數據化、分組化，通信基站相關技術和服務也會逐漸實現寬帶化、大覆蓋面建設，并將互聯網協議（Internet Protocol，IP）化作為邁進方向。電源部分作為通信基站穩定運行的基礎，有著重要的作用[1]。

1.2 通信基站電源結構組成

通信基站電源由交流供電系統、直流供電系統、接地系統以及監控系統構成，一般配置為一體化電源架和1～2組蓄電池。某通信基站電源結構設計如圖1所示。

圖1 某通信基站電源結構

（1）交流供電系統。交流供電系統由高壓市電進線、電力變壓器、低壓市電進線、低壓交流配電、油機發電機組以及市電油機轉換屏等共同構成，其屬于電源分級中的一級電源。交流供電系統主要涵蓋3種電源，分別是變電站供給的市電、油機發電機提供的自備交流電、配備的不間斷電源（(Uninterruptible Power Supply，UPS）后備式交流電。

（2）直流供電系統。直流供電系統是向通信局或通信站提供直流基礎電源的供電系統，其結構如圖2所示。直流系統組成部分主要包括整流器、直流配電、蓄電池組，相關饋線電路等可以為各種通信設備提供不間斷的直流電源。

圖2 直流供電系統結構示意圖

（3）接地系統。其功能是防止人身遭受電擊、設備與線路遭到破壞、防止火災和雷擊、防止靜電損害以及確保通信系統正常運行。依據具體功能，可將接地劃分為工作接地、保護接地、防雷接地。

（4）監控系統。該功能是針對各單獨電源系統與系統內所涉及設備予以遙測、遙信和遙控，實時監測監控系統與相關設備運行狀態、記錄和對相關數據處理，以便于及時發現系統、設備運行的故障和安全隱患，從而控制電源設備，而且可借助監控系統的遙測、遙控功能實現少人或無人值守。監控的內容主要包括對基站電源系統、設備的電壓、電流、頻率、設備運行狀態及溫濕度監測[2]。

2 通信基站電源常見故障現象及對電源系統的影響與誘發故障的主要原因

2.1 通信基站電源常見故障現象及對電源系統的影響

通常在基站日常運行中，其較為常見的電源故障主要可以概括為兩種類型。

（1）電池發生短路，從而引發電源故障。蓄電池本身在線路設計上較為復雜，如果線路短路，則會造成蓄電池在持續短路高溫狀態下出現爆裂的情況，由于短路故障會形成大瞬時電流與電壓，對其負極絕緣層造成巨大的破壞，致使電源線路溫度急劇增長，如沒有及時處理或維護技術與處理方法選擇不當，都可能會造成更大的火災甚至爆炸[3]。

（2）高頻開關故障，高頻開關故障的問題大多數體現為開關指示燈無反應，雖然指示燈顯示正常，但測試下就可以發現其中并無電流，也有一種情況是保護指示燈頻繁且無規律閃動，最為容易造成的后果是引發絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）模塊的炸裂，甚至會造成大范圍且劇烈的安全事故。

2.2 造成通信基站電源故障的常見誘因分析

造成通信基站電源發生故障的原因可以概括為以下3種情況。（1）通信基站電源設計不合理。部分通信基站所使用的電源大多是根據相關要求來予以配備和設置，但卻并沒有完全考慮一些影響因素，尤其是基站突然停電情況下并未制定應急處理機制，為節省成本沒有配置備用電源，一旦發生故障，則會造成通信基站無法正常運行。（2）安裝操作存在不規范問題導致留下安全隱患。電源的安裝本身有著嚴格的操作標準規范和參數要求，如果沒有注重對原材料質量的嚴格把關，使用未達到要求的材料到通信基站中，或由于各項電氣設備并未嚴格依據設計標準與規范予以安裝布置，都會因隱患的存在而引發故障，如果情況較為嚴重，甚至會引發重大火災事故。（3）維護不及時或未定期進行嚴格檢查。通信基站電源運行時常會受到環境因素影響而產生一些故障，且在持續的勉強運行下沒有得到及時處理和維護，必然會擴大故障范圍，最終因故障影響范圍蔓延到其他設備而導致基站電源發生更大的故障。

3 通信基站電源常見故障處理及維護技術

3.1 通信基站電源蓄電池故障處理及維護技術

通常來講，造成通信基站電源蓄電池發生故障的主要原因在于內部發生短路，從而導致電流突然增大。第一組訓練池當中第1節與第24節電池會隨著電流突然增大而發生爆裂，導致接線絕緣層發生損壞，并快速形成高溫，這就會造成載波機電源線溫度的升高，進而引發故障[4]。

一旦蓄電池故障，其處理方法如下。首先，需要對蓄電池端電壓進行測量，利用電壓表讀數判斷蓄電池充電電壓是否正常；其次，分析蓄電池故障引發原因；最后，判斷蓄電池與開關電源設備是否存在關聯性，如果不存在關系，則要檢查密封閥控蓄電池情況，檢測其是否存在故障。

首先，需對一組蓄電池進行處理，并將其并入供電系統，以確保電源系統恢復穩定運行，再處理另一組。這種分塊處理模式可避免蓄電池故障引發更大范圍故障，并能夠保證直流用電系統仍保持較為穩定的供電。其次，采用上述方法仍未解決相應故障，就需要將通信基站蓄電池柜接線改為不接地，以避免電池組對地放電。再次，將載波機更改到交流供電模式，將其與載波交流式分配屏連接在一起，目的是避免載波室與微波室通過接地板電源線連接。最后，對已經發生爆裂電池組進行快速更換，并對第一組蓄電池進行充放電，以確保蓄電池可以達到穩定供電標準[5]。

3.2 通信基站高頻開關電源的故障處理方法與維護技術

通信基站電源當中造成高頻開關電源故障的主要因素體現在開關電源交流的切換、控制電路板插件松動或開關電源交流進線接觸器無法正常運行導致難以正常吸合。這些因素造成整流模塊與光端機施壓，致使通信信號發生中斷，一旦發生故障，需要注意及時檢測交流配電屏輸入、分路空開輸出實際運行狀態。最為直接的高頻開關電源故障檢測方法是對交流工作狀態指示燈進行觀察，或交流電壓電流表讀數，通過指示燈能夠準確觀測交流輸入狀態，是否存在故障問題，而電流表與電壓表則可反映出交流電供電的實際狀態[6]。

單向交流配電屏的故障檢測中，先重點檢查單項電壓和電流，再對單相輸入電源相線、零線、保護地線是否正常連接進行嚴密檢查。一般情況下，通信基站都會設置一臺帶有兩路自動切換單元的交流配電屏，兩路市電會先接入交流配電屏，再由交流配電屏接入到通信基站電源。處理故障過程中，可以選擇略過兩路自動切換單元，在整流模塊中直接接入市電，再控制空開與交流負載配電單元，從而實現故障的快速解決[7]。

3.3 通信基站直流配電屏故障處理方法及維護技術

通信基站電源中，如果負載保險熔絲或電池保險熔絲產生報警信號，在崗工程人員需快速檢查蓄電池和負載保險，判斷保險是否存在問題，是否存在誤報的情況。如果直流屏壓降超過500 mV，也需要及時針對相應保險作何連接排予以測量和維護，以此來降低直流配電屏內壓降[8]。

4 通信基站電源維護管理改進建議

通信基站電源過壓保護通常存在功能單一的問題，目前過壓保護主要是針對雷擊和非雷擊過壓引發的故障，保護效果相對較低且并不完善，整體保護效果仍然有待提升。通信基站相關設備過壓保護通常包含以下兩個方面：一是雷擊過壓，主要來源于反向過電壓入侵波相關度較高；二是非雷擊過壓，主要表現于操作電壓、持續時間、過壓幅度等相關問題，整體與雷擊過壓差異性相對較大，這一環節的過壓保護容易導致通信基站電源相關器件和設備以及防雷保護器件受損。以上兩種過壓保護方法均存在相互影響的情況，通常無法實現綜合保護[9]。

4.1 注重對基站電源系統中蓄電池的維護和管理

通信基站電源當中蓄電池如果產生故障，其必然會造成通信基站電源斷供，導致通信基站無法正常運行。因此，相關維護技術人員必須要按照各基站實際運行環境條件，定期進行蓄電池溫度測量，并做好詳細記錄。同時，做好蓄電池維護周期規劃，并對蓄電池進行清潔維護，以防止由于細微灰塵而損傷蓄電池端子。在進行日常巡檢過程中，需要仔細檢查蓄電池系統電壓和浮充電流，如果發現異常或存在隱患問題，需快速確定故障位置和具體原因，并及時解決[10]。

4.2 注重對高頻開關電源的有效維護

高頻開關電源維護過程中需要注意以防塵以及除塵為重點，按照相關建設要求和具體條件，如果運行環境中濕度過高，則容易影響主機設備運行狀態，而且灰塵過大也會對設備散熱效果產生不小的制約。因此，必須重點進行高頻開關電源除塵與防塵維護工作。

5 結 論

通信基站是確保通信質量和信息傳遞安全的基礎設備、設施，如果通信基站電源發生故障，必然會對通信系統造成嚴重的硬性損傷。經過分析發生電源故障的主要問題，并提出了相應的解決方法以及維護技術。