PHS基站不停電供電方案的探討

1、PHS 基站不停電供電方案的探討PHS基站不停電供電方案的探討摘要：小靈通基站分布較廣，大部分基站都是就近接入民用市電，所以其供電質(zhì)量和其可靠性很差。一旦停電，小靈通基站便不能工作，大大降低基站可用率；對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、業(yè)務(wù)發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。并嚴(yán)重影響各電信分公司“來(lái)話接通”“掉話率”“短信發(fā)送”三項(xiàng)PHS專(zhuān)業(yè)運(yùn)維績(jī)效考核指標(biāo)。所以，保證小靈通基站可靠供電成為當(dāng)前各電信公司急需解決的問(wèn)題?，F(xiàn)在解決小靈通PHS基站不停電方案主要有兩種：即基站直流遠(yuǎn)供電源和基站 UPS。究竟采用哪種方案較好？本文將從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面對(duì)這兩種方案進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞基站遠(yuǎn)供電源UPS分時(shí)負(fù)載1. 引言小靈通 (PHS)

2、無(wú)線市話業(yè)務(wù)以其獨(dú)特的市場(chǎng)和服務(wù)優(yōu)勢(shì)在全國(guó)的電信市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益；但由于小靈通的組網(wǎng)特性，使得基站建設(shè)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他移動(dòng)通訊產(chǎn)品，特別是基站供電問(wèn)題，嚴(yán)重影響了小靈通信號(hào)的穩(wěn)定，制約著小靈通的進(jìn)一步發(fā)展。目前，小靈通基站基本上由市電供電。全國(guó)性的電力供應(yīng)越來(lái)越緊張，使小靈通基站的運(yùn)行極不可靠，不僅阻礙了小靈通發(fā)展，更嚴(yán)重地?fù)p害了小靈通運(yùn)營(yíng)商的信譽(yù)和小靈通用戶的利益。而且基站市電供電存在以下問(wèn)題：1. 電力檢修或電網(wǎng)故障會(huì)造成服務(wù)中斷，嚴(yán)重危害用戶和公司信譽(yù)。2. 電壓波動(dòng)較大，尤其是城鄉(xiāng)結(jié)合部，影響基站的功效，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞基站設(shè)備。3. 公共電網(wǎng)的引入也增

3、大了雷電的干擾和破壞。4. 我國(guó)普遍進(jìn)入缺電時(shí)期，在用電高峰期時(shí)段，供電部門(mén)經(jīng)常拉閘限電，尤其在秋、冬枯水期缺電相當(dāng)嚴(yán)重。第1頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討根據(jù)對(duì)四川 21 個(gè)本地網(wǎng)的調(diào)查，由于停電等原因造成的小靈通基站不可用率在 5%40%不等。小靈通基站的供電問(wèn)題已經(jīng)成為制約小靈通業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)重要因素 , 各分公司都在為保證小靈通基站供電而不懈努力。目前，解決小靈通基站不停電供電主要有兩種方案：基站直流遠(yuǎn)供電源和基站 UPS電源。究竟哪種方案更為合適，很多分公司在選擇時(shí)就只能靠感覺(jué)或跟著“潮流”，沒(méi)有一個(gè)有主見(jiàn)的、科學(xué)的選擇理由。為此，本文從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面對(duì)兩種方案進(jìn)行

4、討論，以給即將解決基站不停電供電的電信公司一點(diǎn)技術(shù)建議。2. 小靈通（ PHS）基站直流遠(yuǎn)供電源2.1 定義小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)將通信機(jī)房的直流電源經(jīng)過(guò)直流/ 直流變換，通過(guò)雙絞線傳送到遠(yuǎn)端，為小靈通基站提供工作電源的供電系統(tǒng)。根據(jù)雙絞線上的傳輸電壓不同，小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)分為140V 和 280V兩種系統(tǒng)， 140V系統(tǒng)線路電壓低，但傳送距離短、需要線對(duì)多；280V系統(tǒng)傳送距離遠(yuǎn)、所需線對(duì)少，但線路電壓較高。小靈通基站遠(yuǎn)供系統(tǒng)可以復(fù)用基站控制器和基站之間的U口信號(hào)電纜傳送電源。帶 U口復(fù)用功能的小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)示意圖2.1 。局端設(shè)備在小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)中，安裝在電信機(jī)房?jī)?nèi)的

5、設(shè)備。它的主要功能是把-48 伏或其他電源的直流電壓提升到140V或 280V后在供電線對(duì)上進(jìn)行傳輸。遠(yuǎn)端設(shè)備第2頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討在小靈通基站直流系統(tǒng)中，安裝在小靈通基站側(cè)的設(shè)備。主要實(shí)現(xiàn)直流/ 市電切換及進(jìn)行 DC/DC變換（需要時(shí)）等功能，為小靈通基站工作提供工作電源。圖 2.1 小靈通通站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)（U口復(fù)用）示意圖環(huán)阻局端設(shè)備與遠(yuǎn)端設(shè)備之間供電線路的電阻。3. 小靈通（ PHS）基站 UPSUPS(Uninterruptible Power Supply)，即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)能的裝置 ( 常用蓄電池儲(chǔ)能 ) ，以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻電源設(shè)

6、備，主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)， UPS將市電整流通過(guò)逆變器或直接穩(wěn)壓后供給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流穩(wěn)壓器，同時(shí)還可向機(jī)內(nèi)蓄電池充電。當(dāng)市電發(fā)生中斷等情況時(shí)，UPS立即將電池的電能通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供電，使負(fù)載維持正常工作，并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。的分類(lèi)UPS的基本類(lèi)型，從電路結(jié)構(gòu)、不間斷供電的方式及人們的習(xí)慣來(lái)看，UPS第3頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討主要有以下四大類(lèi)。后備式后備式 UPS如圖 3.1 所示，是靜止式 UPS的最初形式。其應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，一般只適用于

7、小功率范圍。圖 3.1 后備式 UPS在線互動(dòng)式在線互動(dòng)式UPS如圖 3.2 所示?！霸诰€”的含義是逆變器工作，但不輸出功率，處于熱備份狀態(tài)，同時(shí)兼顧對(duì)蓄電池充電，增大了 UPS在市電正常時(shí)的功率容量，并且減少了在市電中斷時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高了輸出電壓的濾波作用，屬于并聯(lián)功率調(diào)整方式，輸出功率多在5kVA以下。圖 3.2 在線互動(dòng)式 UPS雙變換在線式第4頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討雙變換在線式 UPS如圖 3.3 所示。傳統(tǒng)雙變換在線式，特別是大功率UPS，目前仍多采用這種電路結(jié)構(gòu)，屬于串聯(lián)功率傳輸方式。圖 3.3 雙變換在線式 UPS方框圖雙變換電壓補(bǔ)償在線式雙變換電壓補(bǔ)償在線

8、式UPS如圖 3.4 所示。此項(xiàng)技術(shù)是近年來(lái)提出的，主要是把交流穩(wěn)壓技術(shù)中的電壓補(bǔ)償原理(Delta變換 ) 應(yīng)用到 UPS的主電路中，產(chǎn)生一種新的 UPS電路結(jié)構(gòu)模式，屬于串、并聯(lián)功率傳輸方式。圖 3.4 雙變換電壓補(bǔ)償在線式UPS現(xiàn)在小靈通基站UPS大多采用第一種后備式UPS。其工作原理如下。第5頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討在市電正常時(shí)， UPS將市電經(jīng)濾波、穩(wěn)壓處理后為PHS基站系統(tǒng)供電，當(dāng)市電發(fā)生故障時(shí)（包括市電斷電、市電欠壓、過(guò)高壓等），UPS轉(zhuǎn)入由電池逆變?yōu)榻涣麟娫聪?PHS基站系統(tǒng)供電，從而有效地保證PHS基站系統(tǒng)工作的連續(xù)性，免受市電的干擾。4. 小靈通（ PHS

9、）基站 UPS與基站直流遠(yuǎn)供電源的比較針對(duì)這兩種解決小靈通基站不停電供電的方案，筆者從科學(xué)、維護(hù)的角度進(jìn)行了以下幾方面的比較。4.1 從機(jī)房整治的角度小靈通基站遠(yuǎn)供和小靈通基站UPS都可以實(shí)現(xiàn) PHS基站的不停電供電。從基站直流遠(yuǎn)供技術(shù)原理我們可以看到，基站直流遠(yuǎn)供必須“將通信機(jī)房的直流電源經(jīng)過(guò)直流 / 直流變換，通過(guò)雙絞線傳送到遠(yuǎn)端”，而且其傳輸線路的電壓最低者都達(dá) 140V，與電話線（雙絞線）纜并行傳輸。當(dāng)前，我們都在進(jìn)行機(jī)房整治，花大力氣整治三線交越，嚴(yán)防強(qiáng)電侵入信號(hào)線和通信設(shè)備。這是否有點(diǎn)悖逆自己的勞動(dòng)？而基站UPS是將 UPS安裝在基站與市電輸入端，能很容易地將其與信號(hào)線隔離。從這一

10、點(diǎn)來(lái)看，基站UPS是優(yōu)于直流遠(yuǎn)供的。4.2 對(duì)維護(hù)人員的安全壓力。第6頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討試驗(yàn)表明，當(dāng)同時(shí)接觸280V系統(tǒng)正、負(fù)極時(shí)，對(duì)人有麻電感覺(jué)，140V系統(tǒng)麻電感覺(jué)要小些。雖然直流、高頻電流對(duì)人體的傷害小于工頻交流電 ( 即市電 ) ，但電流對(duì)人體的傷害是較復(fù)雜的問(wèn)題，它與電流的頻率、通過(guò)人體時(shí)間、通過(guò)人體路徑，電壓的高低，人體性別、體重、所處環(huán)境相關(guān)。換句話說(shuō)，觸電感覺(jué)對(duì)每一個(gè)人表現(xiàn)出的特征是各異，可能是麻電，嚴(yán)重時(shí)卻會(huì)是致命的。直流遠(yuǎn)供和 UPS都存在高壓（基站遠(yuǎn)供是直流140V或 280V，基站 UPS是交流 220V），但 UPS在基站前端直接與市電輸入端相

11、連，會(huì)讓非專(zhuān)業(yè)人員“望而生畏”不“無(wú)意”去接觸它，而直流遠(yuǎn)供會(huì)讓維護(hù)人員在不經(jīng)意之時(shí)就與之“親密接觸”。雖然直流遠(yuǎn)供有一些保護(hù)措施，但安全壓力和安全隱患依然大于基站 UPS電源。4.3 通信線纜的安全問(wèn)題。只有線對(duì)間的絕緣電阻大于 100M歐姆，線路環(huán)阻小于 140 歐姆，才能保證通信線纜安全及直流遠(yuǎn)供設(shè)備的使用要求。通信電纜由于質(zhì)量、使用環(huán)境、使用年限等原因情況各不相同。若指標(biāo)達(dá)不到要求，一是可能造成原本正常使用的信號(hào)線對(duì)發(fā)生問(wèn)題，比如采用 U 口復(fù)用進(jìn)行直流遠(yuǎn)供，線對(duì)絕緣破壞將造成信號(hào)線無(wú)法傳遞信號(hào)，二是可能對(duì)同一主干電纜中的其他線對(duì)造成影響?；綰PS就不會(huì)存在對(duì)通信線纜造成任何安全隱患

12、。4.4 主電源系統(tǒng)的安全問(wèn)題。對(duì)直流系統(tǒng)增加的負(fù)擔(dān)主電源系統(tǒng)的安全主要是指對(duì)局（站）整個(gè)直流供電系統(tǒng)的安全影響。遠(yuǎn)供電設(shè)備實(shí)質(zhì)就是DC/DC逆變器。很多局站的直流供電系統(tǒng)在以前建設(shè)時(shí)就沒(méi)有第7頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討考慮富裕的容量來(lái)給今天的遠(yuǎn)供電設(shè)備供電，增加基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)勢(shì)必增加局站直流供電系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。 就拿一個(gè)中興 500mw基站來(lái)說(shuō)，在滿載時(shí)功耗為 150W，加上線路損耗，需局站的直流供電系統(tǒng)提供 5A 左右的電流，給多個(gè)基站供電時(shí)應(yīng)是 5A 的整數(shù)倍。這不僅增加了整流模塊的負(fù)荷，而且當(dāng)局端主電源系統(tǒng)交流停電時(shí)，系統(tǒng)蓄電池放電電流也加大，這樣就加大了局站直流系統(tǒng)負(fù)擔(dān)

13、。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響重要的交換、傳輸設(shè)備直流供電。過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題遠(yuǎn)供電設(shè)備具備一定的防雷措施，但并不是萬(wàn)無(wú)一失。 最重要的一點(diǎn)， 由于該設(shè)備的采用將導(dǎo)致外部強(qiáng)電入侵局端直流供電系統(tǒng)的可能性加大，直接影響局（站）設(shè)備的正常工作。一旦直流中斷將造成局（站）的所有業(yè)務(wù)中斷，這樣將會(huì)造成不可估量的損失。基站 UPS不會(huì)對(duì)其它交、直流供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響， 其過(guò)電壓也只會(huì)對(duì)它后端的一個(gè)基站產(chǎn)生影響。4.5 投資直流遠(yuǎn)供電源的投資直流遠(yuǎn)供電源設(shè)備不是通用產(chǎn)品，目前沒(méi)有行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（中國(guó)電信集團(tuán)也只有“小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（暫行）”），純屬特定時(shí)期針對(duì)電信小靈通基站的派生品，生命周期較短。解決一個(gè)站僅設(shè)備

14、投資約3000元左右，按電源維護(hù)規(guī)程要求整流變換供電設(shè)備應(yīng)具備12 年的使用壽命，若不對(duì)小靈通基站供電，這些設(shè)備將毫無(wú)用處。直流遠(yuǎn)供一個(gè)基站的投入可以這樣計(jì)算：設(shè)備投資3000 元；局站主電源系第8頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討統(tǒng)供 5A直流電流需要投資約為 67 千元（其中整流模塊按2 萬(wàn)元 /100A 元計(jì)算，蓄電池按照 2 元/Ah 計(jì)算，其它配電及交流設(shè)備按照500元/A 計(jì)算，后備時(shí)間按照 2 小時(shí)計(jì)算），這樣一個(gè)基站直流遠(yuǎn)供投資估計(jì)在1萬(wàn)元左右。而許多分公司在采用直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)供電時(shí)往往忽視了后一部分投資（局站主電源系統(tǒng)的投資）?；?UPS的投資根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià)格， 選用

15、一套具有防雷模塊、 監(jiān)控接口、分時(shí)負(fù)載、具有大充電電流和長(zhǎng)后備時(shí)間（可達(dá) 10 小時(shí)）功能，其它技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基站 UPS大約在 5000 元左右。當(dāng)然，兩種技術(shù)都有自身的缺點(diǎn)， 基站遠(yuǎn)供主要缺點(diǎn)在于對(duì)主電源系統(tǒng)的影響、對(duì)線路以及經(jīng)過(guò)設(shè)備（分線箱等）造成的安全隱患，對(duì)維護(hù)的安全壓力；而基站 UPS的缺點(diǎn)是不能像直流遠(yuǎn)供那樣保證供電的長(zhǎng)“后備”時(shí)間。綜上所述，小靈通基站遠(yuǎn)供電設(shè)備尚不能完全保證網(wǎng)絡(luò)安全，不能充分滿足通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)要求，筆者建議大家應(yīng)認(rèn)真分析基站遠(yuǎn)供的環(huán)境及配套措施，安全、合理利用這一新技術(shù)，只可試用，不宜普遍應(yīng)用。目前比較適用于解決重點(diǎn) GPS站、大面積停電區(qū)域有多

16、個(gè)基站的供電問(wèn)題。而且，遠(yuǎn)供電設(shè)備應(yīng)以備用電源的方式工作。在選用基站 UPS時(shí)，建議大家應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況配置適合基站功能需要的UPS。在此，筆者給大家提以下配置建議：1. 選購(gòu)基站 UPS時(shí)，主要的技術(shù)指標(biāo)。1.1 保護(hù)功能。 UPS保護(hù)功能是其安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，大多UPS故障都是由于其自身保護(hù)功能不完善造成的，選購(gòu)UPS時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。選擇基站UPS應(yīng)重點(diǎn)第9頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討考慮其防雷保護(hù)、防浪涌保護(hù)、蓄電池低電壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能。1.2 可維護(hù)性。主要考慮UPS安裝及日常維護(hù)。建議選購(gòu)箱體頂蓋可開(kāi)，輸入、輸出接線操作方便、安全可靠，測(cè)試、更換板件方便的UPS。1

17、.3 UPS 價(jià)格。不宜單純強(qiáng)調(diào)價(jià)格便宜，應(yīng)結(jié)合設(shè)備技術(shù)性能、廠家實(shí)力、售后服務(wù)等因素綜合考慮，選擇最適合自己UPS。1.4 在售后服務(wù)方面?？梢髲S家質(zhì)保期限統(tǒng)一為3 年（蓄電池和 UPS主機(jī)），并在購(gòu)買(mǎi)UPS時(shí)要求廠家送一定數(shù)量的備板及蓄電池，便于及時(shí)更換處理，不至于過(guò)分依賴廠家。1.5在市電極不穩(wěn)定的地區(qū)應(yīng)選擇輸入電壓范圍寬、具有浪涌保護(hù)的UPS。1.6同一地區(qū)（以本地網(wǎng)為單位）采購(gòu)基站 UPS的品牌不宜超過(guò) 3 個(gè)，這樣便于售后服務(wù)和維修，采購(gòu)量大的地區(qū)可以要求廠家在該地區(qū)主要城市設(shè)立維修辦事處。2. 基站 UPS容量配置。 UPS不宜滿載運(yùn)行，也不宜輕載運(yùn)行，在配置UPS的容量時(shí)，應(yīng)

18、根據(jù)基站負(fù)荷量來(lái)選擇所需UPS功率，為確保UPS系統(tǒng)的效率和盡可能延長(zhǎng) UPS的使用壽命，一般推薦的參數(shù)是：基站負(fù)荷量占UPS輸出功率的60%-70%為宜。3. 長(zhǎng)延時(shí) UPS的配置。要延長(zhǎng) UPS的后備時(shí)間，在增配蓄電池容量的同時(shí)，必須要求廠家提供相應(yīng)等級(jí)并且可調(diào)的充電器，這樣才能保證UPS的正常使用。比如，配置 100AH蓄電池需配 10-25A 充電器； 200AH需配 20-50A 充電器 , 以此類(lèi)推。如果需要更高的配置，可要求廠家提供智能充電，對(duì)蓄電池進(jìn)行智能管理，這樣將大大提高蓄電池使用壽命。4. 對(duì)有條件的重要基站，可考慮油機(jī)接口并納入動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控。第10頁(yè)共11頁(yè)P(yáng)HS 基站不停電供電方案的探討5. 分時(shí)供電基站 UPS的適用范圍。分時(shí)負(fù)載供電的主要原