基于无线通信基站蓄电池的差异化配置

黎 腾

（广西通信规划设计咨询有限公司，广西 南宁 530007）

0 引 言

随着5G网络的迅速发展和普及，无线基站的建设又将迎来新的高潮。基站是实现信号稳定传输的重要设施。基站在运行的过程中时常会出现各种问题，如设备故障、光缆中断、基站停电等。基站停电是最主要的、出现最频繁的影响因素。为解决这一问题，建设人员往往在基站内设置了备用电源。备用电源主要包括蓄电池、UPS和油机3部分。但是由于各个基站的实际情况有所不同，所以如何正确对后备电源进行配置是需要考虑的问题。

1 无线通信基站直流供电设备的组成

通信基站的组网方式有两种，一种是宏蜂窝组网方式，另一种是射频拉远组网方式。一般是两种组网方式相结合，其中后者的组网方式具有更加明显的灵活性，电源采用220 V交流电。采用这种组网方式时，可以不用再单独设置后备电源，且无需建设单独的机房来容纳电源装置。宏蜂窝模式下的基站组网方式需要设置单独的后备电源，同时要修建机房用于存放电源装置。设备一般采用-48 V组合式开关电源系统。

1.1 直流供电系统的运行方式

基站内的设备充电时主要依赖直流电，采用全浮充电方式。这种充电方式让开关电源和蓄电池并联实现充电。如果基站没有停电，电源供应正常，那么基站内对设备供电的是开关电源，开关电源还会对备用蓄电池充电。如果市电未能正常供电（即停电状态），则由蓄电池对外供电，满足基站内的用电需求。如果市电在停止供电一段时间后又正常供电，那么开关电源要同时肩负对蓄电池和通信设备供电的功能。这样的供电机制能够有效缓解由于市电供应停顿等现象导致的基站供电不足情况。同时，蓄电池工作一段时间后能够恢复正常的蓄电状态，为下次市电停止供电做准备[1]。

1.2 二级负载脱离装置（二次下电功能）

直流配电系统对设备供电时，会优先对传输设备供电。当市电停止供应后，为基站内设备供电的唯一电源是蓄电池。由于蓄电池持续供电，其电压发生变化，当其放电电压达到了开关电源预先设置的下电电压时，基站的某些设备会被移出供电系统，以保证传输设备的电压是有效的。如果停电的时间过长，蓄电池的电压继续变化达到了二次下电电压，那么为了避免由于蓄电池的放电时间过长而导致损毁，传输设备也会被移出蓄电池的供电系统。

2 无线通信基站蓄电池的配置原则

按照我国相关的行业标准和运营商们提供的意见，蓄电池在进行配置时要遵循如下原则[2]。

（1）统一采用铅酸蓄电池为备用电池。

（2）蓄电池的容量要合理配置。

（3）室内蓄电池组的容量配置要能够满足需求，同时还要考虑到基站的发展进行合理的配置，以满足长远的需求。

（4）蓄电池一般设置为2组。

（5）-48 V/200 Ah及以下容量采用12 V蓄电池，在此标准以上容量采用2 V蓄电池。

（6）蓄电池组的并联使用一定要采用同一厂家同一批次生产的蓄电池，不得混搭。

（7）蓄电池在设置好后，要按照相关的规范来进行计算，以确定电池的容量，电池放电容量系数（η）如表1所示，具体的计算公式为：

其中，Q为蓄电池容量；K为安全系数，取1.25；I为负荷电流；T为放电小时数；η为放电容量系数；t为温度；α为电池温度。

表1 电池放电容量系数表

3 无线通信基站蓄电池的差异化配置

3.1 影响蓄电池配置的因素

结合蓄电池的配置原则和蓄电池容量的计算公式可以看出，蓄电池的配置主要受到两个参数的影响。

3.1.1 蓄电池放电负荷电流

在通信基站内，有很多设备是需要消耗直流电的。这些设备的耗电量会对蓄电池的负荷电流大小造成直接的影响。耗电量的计算要综合考虑基站内的各种设备的实际工作情况。一般消耗直流电的主要设备是无线主设备和接入传输设备。本文以某通信公司基站设备的配置情况为例，蓄电池的放电负荷电流的计算方法如表2所示。

表2 蓄电池放电负荷电流算法

3.1.2 蓄电池后备放电时间

由于蓄电池的蓄电能力存在上限，不能够过长时间的对基站进行供电。该参数的实际意义是指在市电停止供应后，备用的蓄电池所存储的电量能够维持基站正常工作的时间。这一数据的决定因素是多方面的。具体地，基站的电网质量、基站的重要程度和故障恢复时间都会对这一数据产生影响。本文具体分析3种因素的影响。

（1）基站电网质量。基站电网质量的评判是一项系统性的工作，涉及到了多个参数。基站的质量是通过对基站的停电平均时间和供电可靠性等多项因素的综合考量得出的，其质量的衡量标准有3个最主要的参数，即基站所处地区电网的稳定性和供电能力、供电线路的连接方式、电路的运行状态。以这3个标准来进行评价，基站的电网质量能够分为4个等级，类别越高则说明其供电可靠性越低。目前，在广西境内基站的供电质量大多是属于第三类，而在个别较为偏远的地区，人口密度较小，通信需求较少则采用四类供电质量。在北上广等人员密集，通信频率高的地方则一般是采用一类或者二类供电质量。

（2）基站重要程度。基站的重要程度是运营商对基站进行的客观评价，评价的标准包括基站所覆盖的区域、承载业务的量和业务类型以及传输节点的类型等。对于那些覆盖的区域比较重要、业务类型为VIP业务以及传输节点为骨干节点的基站，是重要程度最高的基站，其蓄电池的放电时间就要足够长。

（3）一般故障恢复时间。由于蓄电池的主要作用是作为备用电源以满足在市电停止供应的情况下对基站内的设备进行供电，所以如果在发生故障后能够对故障进行及时修复，那么蓄电池的供电时间就不需要很长；如果故障的恢复时间过长，那么蓄电池的供电时间就要求比较长。恢复时间受到多种因素的影响，如维修人员到达施工现场的时长、维修的难易程度等。

3.2 蓄电池的差异化配置策略

在建立基站的过程中，要将工作重心放在如何充分的利用现有的资源来进行建设，以降低成本上。由于各个基站的所处位置不同、服务对象不同，所以在修建基站时要结合基站的实际情况来进行蓄电池的差异化配置。差异化配置的主要目的就是降低建设成本，提高资源利用率。具体的实施细节可以参考如下步骤。

首先，要对基站的一般恢复时间进行大致的评估，在此基础上对蓄电池的放电时间进行设置。例如，某地的基站距离维修中心的距离为60 min车程，而且进站后维修难度较小，那么可以将蓄电池的放电时间设置为90 min。

其次，所以基站的重要程度是不同的，其重要程度可以作为放电时间的划分依据。很明显，越是重要的基站其所需的供电时间就越长。一般可将基站的重要程度分为最重要、一般重要、普通三个程度，分别设置放电时间为120 min、90 min、60 min。

再次，根据电网质量。电网质量的意义是可以指导基站设置最小放电时间。例如，在三类市电供应方式下，每次出现故障后的储蓄时间在8 h左右，那么最小放电时间则要在4 h左右。

最后，综合考虑这三种情况。将第一种和第二种中的时间相加，再与第三种中的数据进行比较。比较后取较大值作为综合放电时间。通过这样的综合设计方式，结合了3个方面的参数后，蓄电池的最佳放电时间就得到了。这样的综合方式既能够满足基站的实际需求，也不会由于设置时间过长而导致资源的浪费。

4 结 论

要想实现生产成本的降低和资源利用率的提升，基站的后备电源在进行配置时就应该具有差异性。首先要充分对基站的实际情况进行调研，然后结合各类计算公式进行计算，以得到具体的数据。此外，工作人员要具有良好的专业素养和职业道德，将精力投入到建设中，以保证差异化配置的工作取得预期的效果。