移動通信基站配套電源的整改策略

聶邵華

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

配套電源作為移動通信基站中的重要組成，是保障移動通信基站能夠正常運行的重要基礎。近年來，我國移動通信領域?qū)崿F(xiàn)了迅速發(fā)展。隨著時分復用同步碼分多址接入（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）和分時長期演進（Time Division-Long Term Evolution，TD-LTF）網(wǎng)絡建設規(guī)模的進一步擴大，新增的移動通信設備對于配套電源系統(tǒng)也提出了更高的要求。只有加強對配套電源的整改和優(yōu)化工作，才能進一步提高電源系統(tǒng)的運行安全與可靠性，有效解決以往配套電源運行期間存在的安全問題，提升移動通信網(wǎng)絡的運行暢通性。相關移動通信企業(yè)需要結合現(xiàn)有通信基站的運行特點，加強對配套電源的整改工作，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的移動通信服務[1]。

1 移動通信基站配套電源整改思路與原則

移動基站配套電源系統(tǒng)包含電表、交流配電箱、開關電源、蓄電池組以及滯留分配箱等，架構如圖1所示。

圖1 通信基站配套電源系統(tǒng)架構

在進行配套電源的整改工作時，需要先明確配套電源運行期間存在的問題，在此基礎上針對性選擇整改措施。在移動通信基站運行期間，部分基站的機房負載設備功耗超出供電系統(tǒng)的供電能力，部分供電設備在長時間運行后還出現(xiàn)了一定程度的磨損或老舊問題，導致使用過程中的故障發(fā)生率較高[2]。配套電源整改工作可從蓄電池組、開關電源、交流配電箱以及市電連接4 個方面逐步推進。

1.1 蓄電池組改造

蓄電池組是通信基站電源系統(tǒng)的重要組成，結合相關移動電源動力設備維護規(guī)程，需要對應用年限處于8 年以上或電量在額定值80%以內(nèi)的電池組及時進行更換處理，避免蓄電池組對移動通信基站正常運行造成影響。近年來，隨著我國移動通信領域的進一步發(fā)展，移動通信機房中的負載設備數(shù)量得到了一定程度的增加，使得蓄電池組的運行負荷隨之增加，其備電時間不斷縮短。在蓄電池組運行期間，如果出現(xiàn)備電時間比正常市電供電時間短的情況，需要通過更換容量更大的電池組來滿足移動通信基站的實際運行需求。具體整改過程中要結合實際情況合理確定蓄電池組容量。一般要求技術人員綜合考慮電池組運行環(huán)境、放電容量系數(shù)以及負荷電流等因素，在此基礎上合理設定蓄電池組整改方案[3]。

不同型號和不同廠家的蓄電池組在運行期間的內(nèi)阻存在一定差異。更換過程中如果將型號不一的蓄電池組進行并聯(lián)或串聯(lián)，將會影響到蓄電池組的整體運行質(zhì)量，嚴重情況下還會誘發(fā)一系列電力安全事故，因此在蓄電池組整改過程中需要保持蓄電池組的一致性。此外，要對所處地區(qū)的市電供應穩(wěn)定性情況進行調(diào)查。如果市電供應穩(wěn)定性較高，可以更換為密封閥控式鉛酸蓄電池，滿足移動通信基站的實際運行需求。如果移動通信基站所在區(qū)域的市電穩(wěn)定性不強或者處于新能源供電區(qū)域，鉛酸蓄電池無法滿足實際的用電需求，此時需要用磷酸鐵鋰電池替代傳統(tǒng)的蓄電池進行作業(yè)。此類蓄電池自身還具有壽命長、耐高溫以及節(jié)能降耗效果佳等應用優(yōu)勢，可以降低移動通信基站運行中對市電的依賴[4]。

1.2 開關電源改造

開關電源作為移動通信基站的重要供電電源，其日常運行期間能夠滿足移動通信基站的電源需求。在對開關電源進行整改時，要先做好整個配套電源系統(tǒng)的容量計算工作，結合容量來合理制定整改方案。一般情況下，將監(jiān)控模塊中的電流值作為容量計算的重要依據(jù)。系統(tǒng)容量核算過程中，相關技術人員要做好對開關電源監(jiān)控模塊電流值的轉(zhuǎn)變處理。如果通過擴容依舊無法滿足移動通信基站在運行期間的實際電源需求，還要更換現(xiàn)有的電源系統(tǒng)。

在完成開關電源實際容量需求計算后，制定針對性整改方案。為了進一步提高開關電源的運行安全性與可靠性，一般需要采用N+1 備份的方式來進行整流模塊配置。如果新增的直流負載與基站原有供電電源無法保持一致，需要在開關電源結構中增加轉(zhuǎn)換裝備[5]。

隨著移動通信基站運行期間直流負載的增加，開關電源內(nèi)部用于直流分配的熔絲與空開端子還會出現(xiàn)運行水平較低的問題，會對開關電源的運行安全性造成較大影響。在開關電源系統(tǒng)整改過程中，可以通過增加外置直流分配箱等方式解決該問題。在外置直流分配箱安裝過程中，需要盡量將其安裝在離開關電源較近的部位，同時選擇線徑大于70 mm 的銅芯線纜進行連接。

1.3 交流配電箱改造

在交流配電箱整改工作中，相關技術人員需要明確交流配電箱的現(xiàn)有運行狀態(tài)，充分考慮交流配電箱的大小能否滿足移動通信基站新增設備的實際應用需求、電箱容量能否滿足后期新增設備后的交流總功耗需求。明確上述因素后，計算移動通信基站中的交流負載，隨后結合交流負載計算結果確定供電線徑的大小，以滿足后續(xù)的使用要求。如果交流配電箱存在容量不足的情況，要及時進行更換，提高移動通信基站的整體運行質(zhì)量[6]。

1.4 外市電改造

現(xiàn)階段移動通信基站配套電源改造過程中，要將外市電的改造作為一項重要內(nèi)容。該過程中涉及多個方面的內(nèi)容，改造的復雜性高、投入大。為了保障外市電改造的合理性，需要相關技術人員對改造環(huán)節(jié)進行深入分析和研究，對各項專業(yè)數(shù)據(jù)做好科學統(tǒng)計與分析工作。現(xiàn)有5G 網(wǎng)絡運行過程中，對于移動通信基站的電容量有著較高的要求，傳統(tǒng)電容量已經(jīng)無法滿足實際運行需求。結合5G 網(wǎng)絡的具體運行需求，在傳統(tǒng)電容量基礎上進行適當改造，保證電容量能夠滿足后續(xù)運行需求。在穩(wěn)定通信情況下，現(xiàn)有移動通信基站所耗費的能量進一步增加，可以在實際改造過程中對一些重點部位增設變壓器與電流開關。

在外市電改造期間，還要將基站運行穩(wěn)定性的提升作為一項重要內(nèi)容。通過應用市電削峰技術，在高峰期避免電池充電行為，同時減少電源系統(tǒng)運行期間出現(xiàn)的停電行為，提高移動通信基站的運行穩(wěn)定性，對于移動通信基站運行成本的控制也有著積極意義。

2 移動通信基站配套電源的整改

雖然移動通信基站中應用的天線設備體積較小，但是其運行期間功耗較高。一般情況下，5G 設備中單個有源天線單元（Active Antenna Unit，AUU）的用電功率為1.0 ～1.5 kW，在配套電源整改過程中要結合具體情況計算電源需求，以獲得良好的配套電源系統(tǒng)整改效果。

2.1 拉遠站配套電源整改

拉遠站內(nèi)的交流配電箱選用的都是220 V 電源，在加入一套5G 設備后，需要及時進行電源的擴容處理工作，具體擴容處理措施如下。

（1）交流電部分的整改。通過在電源系統(tǒng)中增加一個380 V/100 A 的三相交流配電箱，根據(jù)各種5G設備的實際使用需求配置63 A 和32 A 交流斷路器，滿足基站在運行過程中對于交流斷路器的實際應用需求，為后續(xù)的外電整改提供良好的支撐。為了保障移動通信基站處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，在配套電源整改過程中嚴格限制交流取電，要求斷路器的運行參數(shù)保持在100 A 以上。

（2）直流電部分整改。在移動通信基站運行期間，壁掛形式的開關電源箱的典型直流輸出效率要控制在90%左右。由于直流斷路器具體運行過程中存在一定程度的冗余備份情況，后續(xù)整改工作開展期間，為了滿足基站的運行需求，需要加設一臺壁掛形式的開關電源箱，同時做好直流斷路器的合理配備。

2.2 機房站配套電源整改

目前，國內(nèi)大部分移動通信基站都是機房站的形式，也是5G 基站初期建設期間優(yōu)先考慮的一種重要基站方式。在機房站配套電源整改工作中，常規(guī)電源選用380 V 的三相電源，早期的供電容量需要控制在20～30 kW。為了保障基站供電的穩(wěn)定性與安全性，在增加5G 設備后，還需要根據(jù)通信運營商的需求優(yōu)化直流分配單元。此外，可以通過增設直流分路器等方式，為5G 設備的后續(xù)運行提供電源。該階段主要應用的是直流供電模式[7]。

在蓄電池組無法滿足實際應用需求的情況下，要根據(jù)現(xiàn)有通信基站的運行需求進行蓄電池組的替換與擴容處理工作。具體整改過程中，要做好相應的承重核算工作。如果原有蓄電池組運行穩(wěn)定，也可以將其作為梯級電池開展整改工作。在對現(xiàn)有的開關電源進行整改期間，要做好對現(xiàn)網(wǎng)影響范圍的嚴格控制，促進其運行安全性與可靠性的進一步提升。除此之外，在滿足后續(xù)實際運行需求的基礎上，提高整改工作的造價控制水平，通過應用擴容模塊與整流模塊的方式，實現(xiàn)對其運行質(zhì)量的有效提升。

3 整改效果分析

經(jīng)過整改后，該移動通信站內(nèi)的原有設備與新增設備均處于良好運行狀態(tài)，蓄電池組也可以在市電維修或計劃停電過程中滿足移動通信基站內(nèi)各設備的實際運行需求。此外，各電氣設備的運行安全性和穩(wěn)定性也得到了顯著提升。經(jīng)過整改并投入使用1 年后，沒有發(fā)生任何故障或運行異常情況。由此可知，在對移動通信基站進行配套電源系統(tǒng)整改后，能夠很好地滿足移動通信技術現(xiàn)階段的運行需求，為人們提供更加穩(wěn)定的移動通信服務。

4 結 論

隨著我國移動通信技術的不斷發(fā)展，移動通信基站中的設備更新速度也進一步加快，對基站配套電源系統(tǒng)提出了更高的要求。通過加強對移動通信基站配套電源系統(tǒng)的整改與創(chuàng)新，基于國家規(guī)定與行業(yè)規(guī)定，結合各種新設備的實際使用需求，從蓄電池組、開關電源以及交流配電箱等方面入手，做好各類配套電源的整改工作，從而滿足移動通信基站的持續(xù)運行需求，推動我國移動通信領域的健康發(fā)展。