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1、省公司网络优化中心 2012.12 中国移动广东公司 高压直流远程供电技术应用 现状分析 技术问题探讨 高压直流远供技术 投资对比分析 后续工作计划 v WLAN、RRU、直放站、GPON等分布式建站模式日益增 多。 n 特点：没有机房，市电引入困难，建站成本高，远端设备功 耗低 v 整体情况： 直放站：60585台，对比2010年新增7533台， 2012年还将计划建设688台 WLAN: 安装168961个AP,已开通145427个，涉及开 通交换机30403个， RRU: BBU 3297个， RRU接近20000个，2011年也 将建设完成34067个分布式载波 GPON：OLT接近1
2、500个，按每块板一半的PORT口接 入ONU,大概有1500*16*16=384000个，满配 则达到768000个ONU 现状分析-分布式站点 现状分析-当前分布式基站供电模式 负载 一体化 UPS 1、市电直供： 没有条件安装后备电源的直放站、微蜂窝、WLAN等场所 2、一体化UPS 使用交流220V供电的设备（主要是直放站、微蜂窝设备） 负载 业主 配电箱 负载 一体化 开关电源 3、一体化开关电源 使用直流48V供电的设备（主要是村通设备） 机房建设成本高机房建设成本高 选点困难选点困难 市电引入困难市电引入困难 抄表工作量大抄表工作量大 设备维护量大成本高设备维护量大成本高 市电易
3、受浪涌冲击市电易受浪涌冲击 发电保障困难发电保障困难 现状分析-带来的问题 易受业主拉电限电易受业主拉电限电 现状分析-供电模式趋向供电模式趋向 分布式基站拉远技术的大量应用分布式基站拉远技术的大量应用 远端设备功耗较小远端设备功耗较小 传统的供电方式无法满足和适应现行趋势传统的供电方式无法满足和适应现行趋势 下末梢网络设备的供电要求下末梢网络设备的供电要求 高压直流远供技术 技术问题探讨 现状分析 投资对比分析 后续工作计划 将中心基站内已有的直流-48V（+24V）电源经局端远供电源设备升 压为高压直流(可调:240V380V)传送至远端，为远端网元设备供电。远 端300W功耗以内且在10
4、0米距离内可直接使用48V电源使用。 高压直流远供技术介绍-旧站改造模式 新建站点可考虑局端组合电源系统，系统输入为220V/380V交流市电 ，输出为-48V和280V(可调:240V380V)两组直流电源。系统由-48V电源 为本基站内近端设备供电，同时由高压直流电源为远端网元供电。 高压直流远供技术介绍-新站建设可选模式 高效性高效性 可维护性可维护性 高可靠性高可靠性 高适应性高适应性 配置灵活性配置灵活性 安全性安全性 局端输出为局端输出为对地悬浮对地悬浮的直流电，相比较交流电而言，安全性能的直流电，相比较交流电而言，安全性能 更高，人为碰触直流的任一极完全安全更高，人为碰触直流的任
5、一极完全安全 电源电源功率密度高功率密度高，占用机架空间少，占用机架空间少 局端模块可组成局端模块可组成N+1N+1冗余冗余，具有高可用性，具有完善的，具有高可用性，具有完善的短路保护短路保护 、过载自动限流过载自动限流、欠压关机欠压关机等保护功能等保护功能 局端采用局端采用模块化模块化结构，支持结构，支持热插拔热插拔，设备更换维护非常简便，设备更换维护非常简便 可根据不同负载大小、传输电缆粗细、距离远近等工程实际情况可根据不同负载大小、传输电缆粗细、距离远近等工程实际情况 ，可现场调节局端可现场调节局端馈电电压馈电电压( (140/280/380Vdc140/280/380Vdc) ) 远端
6、设备安装方式多样，选择灵活，体积小，安装方便，提供远端设备安装方式多样，选择灵活，体积小，安装方便，提供雷雷 击保护击保护、自动限流自动限流等功能，采用高效率电路等功能，采用高效率电路，适合各类恶劣环境适合各类恶劣环境 可监控性可监控性 局端设备可提供局端设备可提供485485通讯和干接点报警功能，功率分配单元可提通讯和干接点报警功能，功率分配单元可提 供供485485通讯和干接点报警功能，远端设备可选配报警干接点功能通讯和干接点报警功能，远端设备可选配报警干接点功能 高压直流远供技术介绍-特点和优势 v 一般情况下优先选用铝芯线缆作为远程供电的供电电缆 （特别是在农村地区及野外场景），与传输
7、线缆同路由敷 设。 铝导体 PVC绝缘 PE护套 PE垫层 钢 丝 远供专用铝芯电缆结构示意图 高压直流远供技术介绍-供电电缆 v 对于部分新建分布式远端站点、同时也是传输末梢的站点，如果必须占用传 输管道才能解决供电，可考虑采用4平方以下复合光缆进行敷设（4平方以下 复合光缆占用传输管道支管大小相同） v 该方案造价较高，由于使用了铜芯，并在两边增加了集线和分线设备，大约 是光纤+铝缆造价的2.5倍 复合光缆结构示意图 高压直流远供技术介绍-供电电缆 目前远供主要供电电缆结构均为单根电缆，正负极 均在同一根电缆内，在安全性上可能会有以下问题： 1、单极性接触 2、双极性接触 主要发生场景：工
8、程施工、设备维护、设备被盗 高压直流远供技术介绍-人身安全性分析 情形一：单极性接触 远供设备正常工作，线路绝缘良好时不会构成影响，但在没有采取 任何防护措施的条件下，身体直接或通过金属工具接触供电线路导体。 这种情形在接线端子绝缘失效、工具不绝缘时出现的机会较大。 分析：该情形下，人身安全取决于远供输出电压和设备对地绝缘电 阻。 高压直流远供技术介绍-人身安全性分析 情形二：双极性接触 远供系统正常工作时，维护人员操作时身体不同部位同时操作不同极性 的远供用电缆线对，接触到不同极性的导体。这种情形在进行电缆复接割接 时，两根线以上端子的绝缘失效并且被同一个人碰到、工具不绝缘时可能会 出现。
9、分析：维护人员的身体将直接构成远供设备的部分负载，如果远供设备 输出电压高于安全电压限值，有可能直接威胁维护人员的生命安全。 此种情形下，只有将远供电源的输出电压限定在安全电压范围内，才能 解决。没有其他任何的技术监测手段可以解决这个问题。 高压直流远供技术介绍-人身安全性分析 一、在高压直流远供方式在设计上实行对地悬浮，对地是绝缘的，对 于单极触碰完全是安全的，实际测试证明也是没有任何问题； 二、对于双极触碰，高压直流远供设备应能实现短路保护，而且反映 时间必须在15至200毫秒以内实行保护，脱开负载。对于人体还 是安全的。（在设备第三方检测将着重进行该项测试） ITU-T K.50，K.5
10、1G规定：远供的对地安全电压为，直流140V或 直流200V，如果短路电流被限制在10mA以下；在发生单一故障15至 200毫秒以内，电压能回落到直流安全电压140V水平，则限值为 400V。 高压直流远供技术介绍-人身安全性分析 高频开关电源一般由防雷电路、EMI滤波电路、整流 滤波电路和高频变换电路四部分组成，整个电路中不存在 工频变压器与工频电感一类的器件。 整流桥的高压直流范围为DC250-336V（经AC220整 流变换后）,对于直流输入而言，整流桥可视为直连。 所以，只要交流输入端使用合适范围的高压直流，设备的开关电源是可以正常 工作的。经在现网实际测试验证，目前使用交流电的分布式
11、远端设备都能支持直接 使用直流220V。 目前使用交流AC220的通信设备实际在输入端均采用了开关电源整流桥技术，其大致原理如下： 高压直流远供技术介绍-交流输入适配性 市电直连一体化UPS/开关电源 远供电源 电压不稳定直接导致设备 掉电 需要增加电池,电池维护成本上升使用机房原有的-48V电源电池, 无须增加电池，电池维护成本 不变 没有后备电池，一停电马 上掉电 只能安装在离负载较近的地方占 用空间较大,维护不便 主要设备安装在母局机房,模块 化热插拔,远端体积小可安装悬 挂在墙上,维护方便 需要安装电表,需要与供电,物业单 位协调,以后抄表交纳电费 不需要和供电物业协调,不用安 装电表
12、 一体化机柜位置有限，配置的电 池后备时间短 后备时间基本和母局设备同步 ，并可根据实际需要进行分级 管理 UPS和开关电源直接安装在室外不 能正常工作，必须进行一体化设 计，保证其工作环境 远端可露天安装工作一切正常 高压直流远供技术介绍-供电模式对比 适用于为通信网络中各种低功耗设备、室外型设备和特殊应用场景设 备提供电力，如网络末梢位置分散的小(微)型通信设备、特殊场景中的网 元设备等，且无需占用或需占用但管道资源丰富的地区。 n当通信网络设备的供电线路长度大于100m，线路上的压降超出设备正 常工作允许的过、欠压范围，且就近供电存在问题、运行维护困难时，宜 采用远程供电方案。 n考虑到
13、远供线路建设成本等因素，远供线路电缆的导线线径不宜超过 等效50mm2铝芯导线电阻值的电缆规格，每条供电线路长度不宜超过 10km。 n为保证远供电源系统的安全、可靠运行，在长距离级联供电场景，每 条远供线路中级联的远端站点数量不宜超过15个，单套远供局端电源设备 所供电的远端站点数量不宜超过20个。 n在集中分布式供电场景，则宜根据其受电网元设备的总功耗情况，进 行远程供电电压的合理设置。 高压直流远供技术介绍-总体应用原则 技术问题探讨 高压直流远供技术 现状分析 投资对比分析 后续工作计划 技术问题探讨-交流远供和直流远供的选择 2007年结合华为RRU设备的规模建设，我省逐步开展了交流
14、远供方式的试点 探索（主要在韶关开展），充分利用了远端宏站开关电源和蓄电池的冗余进行供 电，障充分降低了建设成本，同时也发现了交流远供方式存在的一些问题： 1、逆变器是必经途径，没有备份设计，容易导致单点故障； 2、交流供电方式容易遭受雷击，而逆变器采用的设备自保护方式经常导致直 接断开远端负载，设备直接掉电。 3、交流380V高压对于人体危险性极高，架空走线风险大。 但由于掉站率较高，韶关公司也逐步在进行改造，从原来的80多个站点已经 减少到目前的50多个站点，同时逐步开展了高压直流远供方式的探讨和试点。 逆变器 48v 电源 交流远供 负载 低压电缆 技术问题探讨-交流远供和直流远供的选择
15、 v 防雷性能更优越 直流远供技术采用了对地隔离的方式进行远供 v 对人体更安全 直流电对于交流电相对更为安全，另外对地隔离杜绝了单级触碰 的人身危险，成熟的直流远供方案对于双极触碰实施短路保护，进一 步保证安全。 v 冗余备份更为可靠 采用DC/DC模块进行直流升压采用N+1冗余备份避免了单点故障 ，输出更为可靠、稳定 v 效率更高，更节能 直流远供设备采用DC/DC模块，转换效率可高达95%，但交流远 供设备采用逆变器一般为80%，转换效率低。 技术问题探讨-交流远供和直流远供的选择 局端供电设备 -48V电源 远端 局端供电设备 远端 远端 远端 负载 负载 负载 负载 星形结构 优点：更为可靠 缺点：电缆造价相对高 技术问题探讨-星型组网和链式组网的选择 远端远端远端远端 局端 48V 电源 负载负载负载负载 链式结构 优点：电缆造价相对低 缺点：前级电缆出现故障影响后级负载 技术问题探讨-星型组网与链式组网的选择 优点：在链式基础上增加环状迂回，在单条电缆出现故障时不影响正 常供电 缺点：相对链式电缆造价高，但比星型结构要低
