基于低成本模式的LTE基站电源系统配置模型研究与应用

方泉 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330002

基于低成本模式的LTE基站电源系统配置模型研究与应用

方泉 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330002

本文针对LTE基站设备功耗需求进行分析，结合各种不同场景、不同模式的基站建设方案，对站点电源系统配置原则和方案进行了充分的分析论证，总结出基于低成本建设模式的LTE基站电源系统配置模型。

低成本 LTE 电源系统 配置模型

1、前言

随着LTE网络发牌临近，国内三大运营商势必将大规模部署LTE基站设备，巨大的投资需求与有限的资金储备是各运营商不得不面对的一大问题，因此，如何采用低成本的模式快速安全的完成LTE基站部署将是一项需要重点研究的问题。而电源系统是保障通信系统设备正常运行不可缺少的重要部分，其供电质量的优劣，设备配置是否合理，将直接影响到整个通信网的畅通，为确保通信网络的良好运行，应对电源设备做合理的配置及选择。

本文针对不同模式、不同场景的基站电源系统需求进行了详尽的分析论证，提出了分场景的基站电源系统配置模型。

2、基站电源配置一般原则

根据YDT5040-2005《通信电源设备安装设计规范》并结合当地供电情况，各种类型基站供电设备配置原则如下：

◎ 基站的电源供电系统由交流供电系统和直流供电系统组成。

◎ 新建基站要求引入一路三类以上（含三类）的市电，引入容量按远期负荷考虑。

◎ 交流配电设备按远期负荷配置，并配置SPD防雷装置。

◎ 组合式开关电源的机架容量按远期负荷配置。整流模块按近期负荷配置，配置原则为N+1冗余备份。

◎ 阀控式密封铅酸蓄电池总容量按近期结合远期负荷配置。蓄电池放电时间：对BTS 等一次下电设备供电3～8小时，对传输等二次下电设备供电24小时。

3、基站设备功耗需求分析

3.1、LTE基站设备功耗需求

根据当前主要LTE设备厂商的产品的额定功耗情况，对LTE基站设备(按S111配置)的功耗估算如下示：

由于厂家典型设备功耗往往远高于实际设备运行功耗，从低成本建设要求考虑，在核算开关电源、蓄电池容量时，建议按LTE分布式基站设备（按S111配置）的额定功耗的60%来估算新增的直流负荷，进行配置核算，后期根据基站实际运行电流对整流模块配置进行优化调整。如下表：

3.2、现网2G、3G基站设备功耗需求

各大运营商2G、3G基站设备的功耗估算如下：

3.3、分场景站点总设备功耗需求

分场景直流功耗需求估算如下表(以电信为例)：

注：C 代表 CDMA网络，F代表LTE FDD，T代表TD-LTE

分场景直流负荷估算如下表所示：

基站直流负荷估算表

4、现网基站电源典型配置

根据对现网基站机房开关电源、蓄电池配置现状分析，总结以下典型场景，以便于分析及制定扩容改造方案。

注：对于具体站点，需要结合勘察情况进行单独核算。

5、新建站点电源系统配置模型

5.1、交流供电系统配置

新建基站的交流负荷应根据机房的无线设备、IPRAN设备、空调设备、蓄电池组、照明及其它交流负荷等配置进行估算，估算结果如下：

基站交流负荷估算表

5.2、开关电源新建配置

开关电源整流模块的数量可按工程的设备所需功耗进行配置，并考虑N+1冗余备份。在将来扩容增加载波时，可通过增加整流模块的方式方便地进行扩容。

根据容量计算公式：

其中：ILoad－基站+传输设备的负荷电流；

IBATT－电池充电电流，按0.1C10考虑；

IREC－单个整流模块的容量，按50A考虑。

经过计算得出开关电源的配置情况如下表：(考虑了冗余备份)

开关电源的配置情况表

因此，对自建基站需配置150～200A容量、共建基站需配置250～300A容量的开关电源。高频开关组合电源采用30A或50A的整流模块。并要求开关电源具有智能休眠功能。

考虑到远期扩容需求，因此在定购开关电源架时，满架容量可选择为300A～600A。高频开关组合电源直流配电分路参考配置如下：

◎ 满架容量为300A的开关电源：

一次下电分路：100A×2、63A×4、32A×6、16A×6

二次下电分路：32A×2、16A×2、10A×4

◎ 满架容量为600A的高频开关组合电源直流配电分路参考配置如下：

一次下电分路：100A×4、63A×4、32A×8、16A×10

二次下电分路：32A×2、16A×4、10A×4

5.3、蓄电池新建配置

蓄电池组的后备时间按如下原则配置：市区基站的蓄电池后备时间≥4h，城郊及乡镇基站的蓄电池后备时间≥6h，农村基站的蓄电池后备时间≥8h。具体站点配置时应结合基站重要性、市电可靠性、运维能力、机房条件等因素确定。

基站蓄电池放电时间需求表

并根据蓄电池容量计算公式：

其中：K－安全系数1.25

I－负荷电流

T－放电小时数（h）

t－最低环境温度（15℃）

η－放电容量系数，查表

α－电池温度系数0.008

电池放电容量系数(η)表

可计算得出蓄电池配置情况如下表：

城区-蓄电池配置情况表

郊区-蓄电池配置情况表

6、利旧扩容站点电源系统配置模型

6.1、交流引入扩容改造

根据现网负荷及新建设备负荷，估算的各场景交流总负荷需求如下表。需要根据实际情况进行核实。

6.2、开关电源扩容改造

根据对现网基站机房典型场景的分析，建议对每系统扩容1个50A等效整流模块，对于现网负荷大于50A的可根据现有模块数量及蓄电池容量，多配1个模块。若整流模块总数超过了满架容量，则需考虑新建开关电源或小型化开关电源。详见下表：

6.3、蓄电池扩容改造

根据对现网基站机房典型场景的分析，建议对FDD&TDD双网部署：现有负荷在30A以下且只配置300AH电池的更换新增1组500AH；现有负荷在50A以下且只配置500AH电池的更换新增2组500AH。详见下表：

注：不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期的蓄电池组严禁并联使用。对于没有安装空间、更换电池困难时，结合实际情况，在不影响现网设备运行安全时，可考虑RRU拉远室外UPS供电、高压直流远供、RRU交流供电等方式。

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