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1、 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 1 页 共 11 页PHS 基站不停电供电方案的探讨摘要：小灵通基站分布较广，大部分基站都是就近接入民用市电，所以其供电质量和其可靠性很差。一旦停电，小灵通基站便不能工作，大大降低基站可用率；对网络质量、业务发展造成严重的影响。并严重影响各电信分公司“来话接通”“掉话率”“短信发送”三项 PHS 专业运维绩效考核指标。所以，保证小灵通基站可靠供电成为当前各电信公司急需解决的问题。现在解决小灵通 PHS 基站不停电方案主要有两种：即基站直流远供电源和基站 UPS。究竟采用哪种方案较好？本文将从经济性、可靠性等方面对这两种方案进行探讨。关键词 基站远供电源 U
2、PS 分时负载1.引言小灵通(PHS)无线市话业务以其独特的市场和服务优势在全国的电信市场蓬勃发展，给运营商带来巨大的经济利益和社会效益；但由于小灵通的组网特性，使得基站建设难度远远大于其他移动通讯产品，特别是基站供电问题，严重影响了小灵通信号的稳定，制约着小灵通的进一步发展。目前，小灵通基站基本上由市电供电。全国性的电力供应越来越紧张，使小灵通基站的运行极不可靠，不仅阻碍了小灵通发展，更严重地损害了小灵通运营商的信誉和小灵通用户的利益。而且基站市电供电存在以下问题： 1.电力检修或电网故障会造成服务中断，严重危害用户和公司信誉。2.电压波动较大，尤其是城乡结合部，影响基站的功效，严重时还会损
3、坏基站设备。3.公共电网的引入也增大了雷电的干扰和破坏。4. 我国普遍进入缺电时期，在用电高峰期时段，供电部门经常拉闸限电，尤其在秋、冬枯水期缺电相当严重。 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 2 页 共 11 页根据对四川 21 个本地网的调查，由于停电等原因造成的小灵通基站不可用率在 5%40%不等。小灵通基站的供电问题已经成为制约小灵通业务发展的一个重要因素,各分公司都在为保证小灵通基站供电而不懈努力。目前，解决小灵通基站不停电供电主要有两种方案：基站直流远供电源和基站 UPS 电源。究竟哪种方案更为合适，很多分公司在选择时就只能靠感觉或跟着“潮流”，没有一个有主见的、科学的选择理由。为
4、此，本文从经济性、可靠性等方面对两种方案进行讨论，以给即将解决基站不停电供电的电信公司一点技术建议。2.小灵通（PHS）基站直流远供电源2.1 定义2.1.1 小灵通基站直流远供系统将通信机房的直流电源经过直流/直流变换，通过双绞线传送到远端，为小灵通基站提供工作电源的供电系统。根据双绞线上的传输电压不同，小灵通基站直流远供系统分为 140V 和 280V两种系统，140V 系统线路电压低，但传送距离短、需要线对多；280V 系统传送距离远、所需线对少，但线路电压较高。小灵通基站远供系统可以复用基站控制器和基站之间的 U 口信号电缆传送电源。带 U 口复用功能的小灵通基站直流远供系统示意图 2
5、.1。2.1.2 局端设备在小灵通基站直流远供系统中，安装在电信机房内的设备。它的主要功能是把-48 伏或其他电源的直流电压提升到 140V 或 280V 后在供电线对上进行传输。2.1.3 远端设备 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 3 页 共 11 页在小灵通基站直流系统中，安装在小灵通基站侧的设备。主要实现直流/市电切换及进行 DC/DC 变换（需要时）等功能，为小灵通基站工作提供工作电源。图 2.1 小灵通通站直流远供系统（U 口复用）示意图2.1.4 环阻局端设备与远端设备之间供电线路的电阻。3.小灵通（PHS）基站 UPS3.1.1 UPSUPS(Uninterruptible
6、Power Supply)，即不间断电源，是一种含有储能的装置(常用蓄电池储能)，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频电源设备，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电整流通过逆变器或直接稳压后供给负载使用，此时的 UPS 就是一台交流稳压器，同时还可向机内蓄电池充电。当市电发生中断等情况时，UPS 立即将电池的电能通过逆变转换的方式向负载继续供电，使负载维持正常工作，并保护负载软、硬件不受损坏。3.1.2 UPS 的分类 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 4 页 共 11 页UPS 的基本类型，从电路结构、不间断供电的方式及
7、人们的习惯来看，UPS主要有以下四大类。3.1.2.1 后备式后备式 UPS 如图 3.1 所示，是静止式 UPS 的最初形式。其应用广泛，技术成熟，电路简单，价格低廉，一般只适用于小功率范围。图 3.1 后备式 UPS3.1.2.2 在线互动式在线互动式 UPS 如图 3.2 所示。“在线”的含义是逆变器工作，但不输出功率，处于热备份状态，同时兼顾对蓄电池充电，增大了 UPS 在市电正常时的功率容量，并且减少了在市电中断时的转换时间，提高了输出电压的滤波作用，属于并联功率调整方式，输出功率多在 5kVA 以下。图 3.2 在线互动式 UPS3.1.2.3 双变换在线式 PHS 基站不停电供电
8、方案的探讨第 5 页 共 11 页双变换在线式 UPS 如图 3.3 所示。传统双变换在线式，特别是大功率UPS，目前仍多采用这种电路结构，属于串联功率传输方式。图 3.3 双变换在线式 UPS 方框图3.1.2.4 双变换电压补偿在线式双变换电压补偿在线式 UPS 如图 3.4 所示。此项技术是近年来提出的，主要是把交流稳压技术中的电压补偿原理(Delta 变换)应用到 UPS 的主电路中，产生一种新的 UPS 电路结构模式，属于串、并联功率传输方式。图 3.4 双变换电压补偿在线式 UPS现在小灵通基站 UPS 大多采用第一种后备式 UPS。其工作原理如下。 PHS 基站不停电供电方案的探
9、讨第 6 页 共 11 页在市电正常时，UPS 将市电经滤波、稳压处理后为 PHS 基站系统供电，当市电发生故障时（包括市电断电、市电欠压、过高压等），UPS 转入由电池逆变为交流电源向 PHS 基站系统供电，从而有效地保证 PHS 基站系统工作的连续性，免受市电的干扰。 4.小灵通（PHS）基站 UPS 与基站直流远供电源的比较针对这两种解决小灵通基站不停电供电的方案，笔者从科学、维护的角度进行了以下几方面的比较。4.1 从机房整治的角度小灵通基站远供和小灵通基站 UPS 都可以实现 PHS 基站的不停电供电。从基站直流远供技术原理我们可以看到，基站直流远供必须“将通信机房的直流电源经过直流
10、/直流变换，通过双绞线传送到远端”，而且其传输线路的电压最低者都达 140V，与电话线（双绞线）缆并行传输。当前，我们都在进行机房整治，花大力气整治三线交越，严防强电侵入信号线和通信设备。这是否有点悖逆自己的劳动？而基站 UPS 是将 UPS 安装在基站与市电输入端，能很容易地将其与信号线隔离。从这一点来看，基站 UPS 是优于直流远供的。4.2 对维护人员的安全压力。 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 7 页 共 11 页试验表明，当同时接触 280V 系统正、负极时，对人有麻电感觉，140V 系统麻电感觉要小些。虽然直流、高频电流对人体的伤害小于工频交流电(即市电)，但电流对人体的伤害是
11、较复杂的问题，它与电流的频率、通过人体时间、通过人体路径，电压的高低，人体性别、体重、所处环境相关。换句话说，触电感觉对每一个人表现出的特征是各异，可能是麻电，严重时却会是致命的。直流远供和 UPS 都存在高压（基站远供是直流 140V 或 280V，基站 UPS 是交流 220V），但 UPS 在基站前端直接与市电输入端相连，会让非专业人员“望而生畏”不“无意”去接触它，而直流远供会让维护人员在不经意之时就与之“亲密接触”。虽然直流远供有一些保护措施，但安全压力和安全隐患依然大于基站 UPS 电源。4.3 通信线缆的安全问题。只有线对间的绝缘电阻大于 100M 欧姆，线路环阻小于 140 欧
12、姆，才能保证通信线缆安全及直流远供设备的使用要求。通信电缆由于质量、使用环境、使用年限等原因情况各不相同。若指标达不到要求，一是可能造成原本正常使用的信号线对发生问题，比如采用 U 口复用进行直流远供，线对绝缘破坏将造成信号线无法传递信号，二是可能对同一主干电缆中的其他线对造成影响。基站UPS 就不会存在对通信线缆造成任何安全隐患。4.4 主电源系统的安全问题。4.4.1 对直流系统增加的负担主电源系统的安全主要是指对局（站）整个直流供电系统的安全影响。远供电设备实质就是 DC/DC 逆变器。很多局站的直流供电系统在以前建设时就没 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 8 页 共 11 页有考虑
13、富裕的容量来给今天的远供电设备供电，增加基站直流远供系统势必增加局站直流供电系统的负担。就拿一个中兴 500mw 基站来说，在满载时功耗为150W，加上线路损耗，需局站的直流供电系统提供 5A 左右的电流，给多个基站供电时应是 5A 的整数倍。这不仅增加了整流模块的负荷，而且当局端主电源系统交流停电时，系统蓄电池放电电流也加大，这样就加大了局站直流系统负担。严重时会影响重要的交换、传输设备直流供电。4.4.2 过电压防护问题远供电设备具备一定的防雷措施，但并不是万无一失。最重要的一点，由于该设备的采用将导致外部强电入侵局端直流供电系统的可能性加大，直接影响局（站）设备的正常工作。一旦直流中断将
14、造成局（站）的所有业务中断，这样将会造成不可估量的损失。基站 UPS 不会对其它交、直流供电系统产生影响，其过电压也只会对它后端的一个基站产生影响。4.5 投资4.5.1 直流远供电源的投资直流远供电源设备不是通用产品，目前没有行业或国家标准（中国电信集团也只有“小灵通基站直流远供系统技术规范（暂行）”），纯属特定时期针对电信小灵通基站的派生品，生命周期较短。解决一个站仅设备投资约 3000元左右，按电源维护规程要求整流变换供电设备应具备 12 年的使用寿命，若不对小灵通基站供电，这些设备将毫无用处。直流远供一个基站的投入可以这样计算：设备投资 3000 元；局站主电源系 PHS 基站不停电供电方案的探讨第 9 页 共 11 页统供 5A 直流电流需要投资约为 67 千元（其中整流模块按 2 万元/100A 元计算，蓄电池按照 2 元/Ah 计算，其它配电及交流设备按照 500 元/A 计算，后备时间按照 2 小时计算），这样一个基站直流远供投资估计在 1 万元左右。而许多分公司在采用直流远供系统供电时往往忽视了后一部分投资（局站主电源系统的投资）。4.5.2 基站 UPS 的投资根据现在市场价格，选用一
