关于基站重要设备独立后备供电研究

肖坤平，马卫兵

（中国移动通信集团湖南有限公司，湖南 长沙 410300）

1 重要设备独立备电研究背景

随着5G网络大规模建设的逐步开展，网络规模不断扩大，移动面临着GSM/ TDD/FDD/NB/5G五网并存的复杂格局，站点负荷爆发式增长，先前续航能力满足要求的站点，随着站点设备的增加，续航能力不满足要求[1]。另外部分站点由于开关电源模块数量不足，蓄电池充电不足，续航能力下降，同时受限于机房站点空间及投资收紧，蓄电池替换扩容有限。而发电又面临着小油机带不起，大油机抬不起的窘境。分级下电保障，对发电人员要求高，发电人员很难在短时内完成相应操作。对于居民区站点，受制发电噪声，发电几乎100%不被允许[2]。对于铁塔共享站点，各运营商在站点放置的设备重要性不同，运营商对站点保障要求也不相同，对于不同运营商、不同设备的差异化发电服务稽核存在难度。为保障网络质量，提升客户满意度，站点重要设备保障成为日常维护的难点[3]。

为实现重要设备的重点保障，本文提出了一种利用智能直流配电管理模块实现对基站重要设备独立备电的方法，相当于给基站重要设备备用一个“充电宝”[4,5]。在无停电的情况下，开关电源给机房设备供电。在市电停电后，开关电源的后备电池电压下降到43.2 V，后备电池二次下电保护脱离，此时，由智能直流配电管理模块启动供电，持续给重要设备供电，从而延长对重要的供电保障[6]。

2 重要设备独立备电实现方案

2.1 供电原理

当市电断电后，优先使用机房原有开关电源后备电池，当机房开关电源后备电池用尽后，启动智能直流配电管理模块配套电池供电，且只针对指定的重要设备进行后备电源保障。当市电恢复后，智能直流配电管理模块自动切换到开关电源供电，且其配套电池通过智能直流配电管理模块独立充电，不占用原有开关电源供电资源，开关电源不需要补充整流模块。如图1所示。

图1 重要设备接线方式

2.2 智能直流配电管理模块工作原理

智能直流配电管理模块后备电池启动原理：智能直流配电管理模块读取开关电源后备电池电压，当检测到电池电压达到机房被保障设备的安全电压（一般指45 V～47 V），作为智能直流配电管理模块后备电池的启动电压。

智能直流配电管理模块后备电池关闭原理：智能直流配电管理模块读取开关电源后备电池电压，当检测到原有后备电池电压达到所设定切换电压48 V，且检测到市电来电时，关闭智能直流配电管理模块后备电池输出，并进入充电状态。

如图2所示，智能直流配电管理模块具有独立监控功能，通过监控模块可监控开关电源后备电池电压，智能直流配电管理模块配套电池的电压、电流、电量（SOC）,充电状态，当前工作状态，综合告警等信息。可设置切换电压、门限电压、配套电池的均浮充电压、充电限流、均浮充周期。可计入电池最大容量为1 000 Ah。

图2 智能直流配电管理模块

智能直流配电管理模块技术参数如图3所示。

图3 智能直流配电管理模块技术参数

2.3 智能直流配电管理模块技术优势

（1）充分利用机房现有资源： 充分利用基站开关电源及后备电池，同时使用开关电源进行设备日常供电，使用开关电源后备电池优先保障重要设备后备供电；使用现有机柜闲置位置实现安装，从而降低安装及采购成本。

（2）电池适用性优势：可使用铅酸电池、磷酸铁锂电池、梯次电池，均可独立设置充电参数，最大程度保护新增电池寿命及使用安全。与开关电源实现了不同品质，不同时期、不同厂家、不同容量蓄电池共用管理。

（3）充电模块技术优势：针对智能直流配电管理模块后备电池独立充电，不占有开关电源资源，无需因智能直流配电管理模块后备电池而扩容开关电源的电源模块，同时充电模块主备配置，出现故障时备用自动投入工作。

（4）电池扩容优势：最大支持100 A充电电流，可最大接入1 000 Ah电池充电（可根据要求扩容至200 A充电电流）。

（5）易于移动。设备体积小，且比较轻巧，易于安装，可根据站点情况，任意挪动安装。

3 试点应用情况

根据智能直流配电管理模块特性，可对重要设备进行独立备电，停电后可延长供电保障时长，适用于下挂站多的传输节点站点、传输两边共环链路的基站、居民区发电受阻且续航能力不足基站、铁塔共享运营商保障要求高的站点。试点情况如表1所示。

表1 试点情况

该方法目前已在湖南长沙、永州共计5个站点进行试点应用，经停电测试，效果达到对重要设备的独立备电，延长了重要设备供电保障时间，避免了重要设备退服故障。3个站点经历了7月大面积停电检验，实际效果与测试效果一致。

测试步骤：拉市电输入开关→开关电源后备电池供电→智能直流配电管理模块后备电池放电→恢复市电供电。

4 效益分析

（1）减少发电人力投入。根据目前站点电池配置要求，蓄电池续航能力要求不低于3 h。对于停电超3 h站点启动发电。使用智能直流配电管理模块可减少发电人力投入。经统计2021年1—7月湖南移动1 766个汇聚机房停电情况，超过3 h停电321次/月，发电人力成本约110元/次，可节约发电成本321×110=35 310（元）。

（2）减少铁塔服务费。对于铁塔租赁站点，前期租赁费用未包括后期扩容设备的配套费用，如OLT设备，新增设备影响站点蓄电池续航能力，同时不同运行商在站点放置设备不一，对保障要求不一样。对于重要设备，运营商可以自行采用智能直流配电管理模块解决保障问题，如果要求铁塔进行保障，服务费需增加2 000元/月；运营商通过智能直流配电管理模块解决，费用=智能直流配电管理模块2 650元+100 Ah磷酸铁锂电池4 000元=6 650元；以站点10年为期，每站点可节约费用=2 000元/月×12月×10年-6 650=233 350元。

5 结 论

智能直流配电管理模块+电池组合供电方法满足站点重要设备的独立备电，实现对重要设备的独立备电保障，可最大化利用机房现有资源实现延长备电的目的。该供电方法可实现对站点设备的分级保障，适用于铁塔共享、传输关键链路等对重要设备等保障要求高的站点，提升站点抗停电能力，确保网络质量领先。从长远角度看，可实现降本增效。

通过试点，智能直流配电管理模块+电池组合供电方法安全、可靠，具有良好的市场应用前景。