电源系统故障造成基站断站问题的分析与处理

杨太星，曹伟事，符开宇

（中国电信集团公司内蒙古自治区包头市电信分公司，内蒙古自治区 包头014020）

通信电源系统安全、稳定、可靠运行，是保证通信畅通的基础，是通信系统安全、稳定运行的基本保证。本文对电源系统故障影响基站断站的问题进行了分析，并着重介绍了电源系统维护存在的问题及应该采取的有效措施。

1 基站断站问题

1．1 基站断站原因分析

引起基站断站故障的原因主要有电源系统故障、传输系统故障、其他原因等。以某市无线网络为例，对基站运行一年期间的断站故障进行统计分析。如图1所示，发生基站断站故障的主要原因是电源系统故障，占比高达53．82%，其次是传输系统故障，占比为26．75%，还有其他原因占比为19．43%。

通过基站故障时长渲染效果图，可以直观地发现故障较高基站主要分布在近郊和城乡结合处，如图2所示。城市近郊和城乡结合处的市电系统主要是农电系统，昼夜负荷差别很大，电压不稳定，经常发生停电等问题。

图1 断站原因分析

图2 基站故障时长渲染效果图

1．2 电源系统的故障分析

如图1所示，电源系统故障是导致基站断站的最主要原因。进一步对电源系统故障进行数据统计分析，电源系统故障主要有交流电停电（含阀控式密封铅酸蓄电池性能差）、高频开关电源故障、环境温度过高、人为破坏（主要是偷盗）、其它原因等。各原因占比如图3所示，其中，电源系统故障主要是交流电停电（含阀控式密封铅酸蓄电池性能差）和高频开关电源故障问题，占比高达到80．85%。

图3 电源系统故障分析

2 基站断站对效益影响的分析

2．1 基站断站率指标定义

月基站断站率指标定义如式（1）所示，年基站断站率指标定义如式（2）所示，

式中，N为日基站退服累计次数；X为日基站总数量；T为一个月的自然月天数；

即，基站断站率计算公式是：基站断站率＝Σ月每日基站断站率／月天数；每日基站断站率＝日基站退服累计次数／日基站总数量＊100%。

2．2 电源系统对效益影响的估算

以某市无线网络为例，在网运行基站有700个，全年断站率1．32%，估算全年断站次数约3200次，平均断站时长约为1小时。假设每个基站每小时收入约为100元人民币，那么全年影响收入约32万元。发电产生的费用，按平均每小时成本200元计算，总发电费用约为64万元。合计产生的直接经济损失约96万元，对运营商品牌的间接影响就更加巨大。

网络中使用的阀控式密封铅酸蓄电池总值约2000万元，按使用寿命8年计算，蓄电池每年合计成本250万元。网络中使用的高频开关电源总值约960万元，按使用寿命15年计算，开关电源每年合计成本64万元。我们可以得出，阀控式密封铅酸蓄电池和高频开关电源每年成本合计约314万元，若因维护不到位等原因，导致电源系统设备不能达到使用寿命，则会增加投资成本。

3 电源系统维护现状及存在的问题

3．1 现行维护模式

随着技术发展，对电源维护工程师数量的要求大大缩减。现在运营商电源维护工作一般都是省公司和地市分公司运维部各设主管一人，负责制定省公司和地市分公司电源维护计划、过程检查与考核。电源维护的具体工作则由第三方代维单位负责实施。电源维护工程师的人员管理、考核及培训均由第三方代维单位负责。

代维单位维护工程师每月按计划开展电源维护工作，主要是定期对电源系统工作参数进行测试与故障处理，并对机房及设备进行卫生清洁。测试的内容主要包括市电电压、开关电源的输入和输出电压、单只蓄电池端电压、机房环境温湿度等。故障处理主要是对工作不正常或损坏的模块、蓄电池进行更换。电源维护日常使用的仪表工具主要有数字万用表、红外测温计等。

3．2 维护工作存在的问题

在现在的维护工作中，阀控式密封铅酸蓄电池和高频开关电源的关键参数均没有进行测试或调整。如蓄电池的电导值没有进行测试；蓄电池的浮充电压和均充电压的温度修正值没有进行调整；开关电源的直流回路压降没有进行测试；整流模块负载均流没有调整；整流模块输出电压值没有校准；开关电源的浮充电压和均充电压没有根据蓄电池生产厂家相关参数要求进行设置。

由于各种原因，基站环境温度很难控制在恒温条件下，但环境温度对蓄电池的使用寿命影响也很大，蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命，若长期运行温度升高10℃，使用寿命约降低一半。

浮充电压对蓄电池的使用寿命影响也很大，一般应设置在2．235～2．24V间（不同生产厂家参数设置点不同）。浮充电压过高会产生过度充电，长期过充电会使电解液被过度电解气化，电池内部酸度增加、电解液减少，加速电池极板的腐蚀，降低电池容量，影响电池寿命；浮充电压过低会产生阀控式铅酸蓄电池充电不足，长期处于亏电状态，会使电池极板硫化，产生不可逆还原现象，蓄电池的充、放电性能变差，蓄电池的使用寿命变短。

还有因为备品备件不足等原因，致使开关电源整流模块输出电流与负荷配置不合理，不能满足设备和蓄电池均充电流的需求，使蓄电池常年处于亏电状态下运行，影响蓄电池的使用寿命。

开关电源各整流模块没有按要求进行均流调整，个别整流模块长期过载运行造成故障。

4 采取的措施

4．1 正确设置设备参数

高频开关电源的工作参数设定，就是利用控制模块控制整流模块的输出，用来实现蓄电池充放电的不同功能，使其在最优工作状态下稳定可靠工作，寿命最大化。开关电源可提供蓄电池均充和浮充两种充电方式，要根据不同型号的蓄电池及环境温度对均充和浮充的电压、电流值和转换条件按要求进行设置。与此同时，要用精度较高的电压表校准监控系统及高频开关电源系统所显示的浮充、均充电压值与蓄电池组端电压值是否一致，这样才能保证蓄电池组的浮充、均充电压的真实性。在此基础上，一定要启用随着蓄电池周围环境温度的变化及时调整蓄电池浮充电压的温度补偿功能，温度补偿系数也要结合本地的实际情况，综合考虑蓄电池种类、温度变化范围等来确定。在环境温度超过25℃时，每升高1℃，单格电池的浮充电压应下调0．03 V。

要定期检查各输出熔断器、空气开关及输出电流是否与额定值匹配，接线端子是否牢固、温度是否正常。要定期调整各整流模块均流参数，使各个整流模块均匀工作，防止个别整流模块长期过载工作造成故障。图4为通信电源系统图，开关电源直流配电屏是安装在开关电源设备内部的。

图4 通信电源系统示意图

4．2 培养专业维护团队

虽然电源系统技术向高智能、高自动化发展，但严格、认真、精细的维护在任何时候都是电源系统安全运行的重要保障。再好的系统也需要正确地使用和维护，只有严格、认真、精细的维护才能最大程度发挥设备效能。应该建立一支专业的维护队伍，培养一批技术专家，由技术专家掌握核心技术，制定设备维护检修计划等，并对日常维护时测试所得数据进行分析，实时掌握设备运行情况，发现隐患及时处理。电源系统的日常维护工作由代维单位的电源维护工程师实施。技术专家要定期对代维设备进行抽检，对代维单位的电源维护工程师进行业务培训。

4．3 仪器仪表配置管理

电源系统维护需要配置相关的仪器仪表工具，并保证能够正常使用。贵重的仪器仪表要建立使用档案，存放在省公司，由省公司的技术专家管理，如蓄电池放电容量测试仪、蓄电池电导测试仪、数字式示波器（三相电能质量分析仪）、杂音测试仪、防雷器测试仪、红外热像仪等。根据日常维护需求配置常用的仪器仪表，存放在地市分公司，由地市分公司技术专家保管，如高精度数字万用表、非接触式测温仪、钳形电流表、接地电阻测试仪等。

4．4 建立设备运行档案

电源系统设备入网后要建立运行档案，详细记录设备型号、运行参数、维护历史、重大故障、性能下降预警等。根据设备运行档案可以制定设备维护计划，例如新设备入网间段或接近设备寿命间段的设备，维护周期应缩短；而在设备进入运行稳定间段，应适当延长维护周期。应通过设备运行档案掌握每个基站每组蓄电池的性能，在市电停电后根据蓄电池放电时间统筹安排发电。在确保供电安全的前提下，合理利用负载放电做好核对性放电试验记录。

4．5 备品备件管理

加强备品备件管理，如做好定置管理等。当设备发生故障，需要更换备件时，能够迅速准确地替换设备、排除故障，尽力减少因故障而造成的效益损失。

5 结束语

通信设备维护在于“三分修、七分养”。为使电源系统能够长期处于安全、稳定、可靠的连续运行，防患于未然，应建立完整的设备运行档案，正确、合理地制定设备维护周期，按计划周期进行设备检查；合理调整系统设备配置，提高设备利用率，延长电源系统设备使用时间，发挥其最大效能。在保证通信畅通的前提下，降低能耗，节约维护费用。

［1］ 工信部．YD／T10512010通信局（站）电源系统总技术要求［Z］．2010．