移動基站通信電源系統(tǒng)設計

摘要：針對移動基站的電網及環(huán)境條件，提出了移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案。

關鍵詞：移動基站；通信電源系統(tǒng)；可靠性；可維性；可用性

1移動基站的特殊條件及對通信電源設備的要求

隨著移動通信的高速發(fā)展，移動基站的數(shù)量在不斷增加，并由城市逐步向偏僻的鄉(xiāng)村發(fā)展。散落在人們生活中每一個角落的移動基站，與一般通信機房相比有其特殊的工作條件。這些特殊的工作條件對用于移動基站的通信電源設備提出了更高的要求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）采用農網供電的移動基站其供電質量無法得到保證，因此要求通信電源能適應較寬的電網電壓波動，一般在±30％以上。另外，移動基站電網的操作過電壓、雷電過電壓較嚴重，通信電源應有可靠的過電壓及防雷保護措施。

2）許多移動基站在設備投運初期，經常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現(xiàn)，因此要求通信電源具有防潮、防高溫、防塵等措施。

3）移動基站數(shù)量多、無人職守，因此要求通信電源維護方便、操作簡單，具有遠方監(jiān)控和較強的故障診斷功能。

4）為保證通信暢通，移動基站通信電源應具有缺相運行功能。

2移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案

針對移動基站對通信電源設備的具體要求，而提出的移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案如下：

2.1移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設計

移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設計，主要用于解決移動基站特殊環(huán)境對通信電源系統(tǒng)提出的過高要求。可靠性解決方案如下：

1）將電源模塊允許的交流輸入電壓波動范圍提高到±30％，這樣可提高電源系統(tǒng)對電網的適應性。

2）電源模塊采用自然冷卻方式，自然冷卻（與風冷相比）可從根本上避免由于風機損壞對電源系統(tǒng)可靠性的影響和電源運行若干年后需要大面積更換風機的風險。

3）移動基站通信電源系統(tǒng)增設綜合過電壓保護電路，并將雷電過電壓保護、非雷電過電壓保護一體化，保證在出現(xiàn)雷電過電壓、非雷電過電壓時，移動基站通信電源可以得到有效的保護。移動基站通信電源綜合過電壓保護原理電路如圖1所示。

4）移動基站通信電源的故障隔離設計是提高電源系統(tǒng)可靠性的重要方法。該設計將電源監(jiān)控故障與電源模塊故障隔離開來；將故障電源模塊與正常電源模塊隔離開來。使電源系統(tǒng)在電源監(jiān)控故障、部分電源模塊故障時仍可以繼續(xù)供電。

2.2移動基站通信電源系統(tǒng)的可維性設計

移動基站通信電源系統(tǒng)的可維性設計的目的是使通信電源系統(tǒng)的故障維修盡量簡單。主要表現(xiàn)在電源模塊更換的方便性、系統(tǒng)故障的診斷等?？删S性解決方案如下：

1）電源模塊的安裝方式采用帶電插拔方式，電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。為此，設計了電源模塊動態(tài)識別電路，該電路可以保證在電源模塊插拔過程中不影響系統(tǒng)均流電路的工作。帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路如圖2所示。

電路中A點的電位跟隨均流總線的電位變化。正常的負載變化時，均流總線上電位的變化較小，帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出點B的電位為低電平，均流繼電器保持吸合不變；當均流總線電位的變化較大時，帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出點B為高電平，均流繼電器斷電，模塊輸出的均流線與系統(tǒng)均流總線斷開，模塊運行不受均流總線突變的影響。當系統(tǒng)恢復正常時帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出恢復低電平，均流繼電器吸合，系統(tǒng)正常運行。電源模塊的帶電插拔可使電源系統(tǒng)的維修時間最短、維修難度最低。

2）移動基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護提供方便。故障診斷軟件可對電源模塊的內部故障，電源系統(tǒng)的輸入、輸出故障提供準確的故障診斷及故障定位，并將電源系統(tǒng)的故障信息遠傳至交換中心的值班室，為電源系統(tǒng)的維修提供準確的信息服務。

2.3移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性設計

移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性設計的目的是使通信電源系統(tǒng)適應移動基站特殊工況的要求。對移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性解決方案主要有以下幾個方面：

1）電源模塊的帶載特性移動基站的特殊工況是電源系統(tǒng)安裝調試時電源設備經常處于空載狀態(tài)，正常運行時電源設備處于輕載狀態(tài)。為提高通信電源系統(tǒng)的可用性，而對電源模塊的電路拓撲及控制電路進行了改進，使電源系統(tǒng)可以在空載狀態(tài)下長期運行，48V/50A電源模塊的空載損耗小于20W，輕載時的效率得到提高。

2）電源模塊的缺相運行特性移動基站的供電質量無法得到保證，有時輸入電源會缺一相，這對三相輸入的高頻開關電源模塊而言，正常情況下應該立刻保護，關閉模塊。但這樣對電源維護時間提出了較高的要求。為此，在電源模塊設計時增加了缺相運行功能。當出現(xiàn)輸入電源缺一相時，電源模塊在提供缺相故障告警的同時，應可繼續(xù)運行，并可帶50％以下的負載。缺相不停機為移動基站的通信暢通提供了可靠保證。

3）電源系統(tǒng)的蓄電池實現(xiàn)智能管理電源監(jiān)控單元與電源模塊配合，將蓄電池的均衡充電分為恒流、恒壓兩個階段。蓄電池的均浮充電壓按蓄電池的具體參數(shù)設置。蓄電池的均浮充電壓根據蓄電池的環(huán)境溫度由監(jiān)控自動進行補償調整，使蓄電池在各種環(huán)境溫度下都能保持滿容狀態(tài)。

3結語

移動基站的特殊工作環(huán)境與工況，決定了對移動基站通信電源系統(tǒng)的特殊要求。結合為移動基站提供電源的實踐與經驗教訓，提出了移動基站通信電源系統(tǒng)可靠性、可維性和可用性解決方案。該方案已經在我們的產品中得以實現(xiàn)，并在具體應用中得到驗證。實踐表明，模塊的帶電插拔特性、空載運行特性、允許輸入電壓波動范圍大、故障診斷功能、自然冷卻方式對移動基站電源系統(tǒng)是非常需要的。