自主研发一体化不间断电源解决4G和5G基站供电难题分析

作者：周声文

来源：《科学导报·学术》2020年第71期

【摘 要】4G和5G基站供电一直以来都是通讯公司研究的重要话题，以往，4G和5G基站供电无后备电源，市政供电停止后，就会导致基站断电，从而对用户的使用体验造成影响，也会导致企业经济效益下降。文章探讨了周口某企业自主研发的一体化不间断电源，分析了其研发思路，提出了具体的操作步骤，希望能够为同行业人才提供参考。 【关键词】自主研发;一体化;不间断电源;4G和5G基站供电

近几年以来，移动网络技术得到了快速发展，目前，我国已经实现了4G商用全面覆盖，5G时代也在逐渐落实。4G和5G网络频段比较高，基站之间的距离逐渐缩小，城区实现标准化宏基站建设的难度越来越大。为了保证网络质量，需要在指定的区域实施信号覆盖，故建立了许多小微站和拉远基站，近几年，此类基站数量逐渐增多，广泛地分布在了小区、商业街道、景区、商业街等位置。但是此类基站一般采取了就近配电的方式，供电的稳定性较差，若是市政供电出现中断，那么基站供电也将中断，就会对该区域内用户的上网体验造成影响。因此，必须要解决4G、5G基站供电难题，设计一体化不间断电源。 1、传统供电方式的问题分析

首先，目前我国多数4G、5G基站都还没有配备后备蓄电池组，市政供电中断，基站也会断电，将影响网络运行指标，降低用户体验，损害运营公司的收益，而且目前的基站建设数量多，位置比较分散，要实现应急发电比较困难。第二，目前的小微站小型开关的电源功率普遍较小，没有蓄电池充电管理功能，因此无法加装后备蓄电池。最后，若是应用周边宏基站高压直流远供，则耗资较大，需要进行多个变换环节，容易发生故障，后期维护困难，工作效率较低，且电能损耗大。 2、研发思路分析

通过分析4G和5G基站供电现状，拟定研发一体化不间断电源，该电源使用了铁铿电池，电流为高压直流，开关采用了时钟开关控制，同时还应用了智能防雷等安全技术，安装方式多样化，如嵌入式、壁挂式、抱杆式，有交流、直流两路输出，待机时间达到了10h，提高了4G和5G基站供电的稳定性和安全性，有效解决了供电难问题，同时该方案的可行性较高，降低了供电成本，目前已经申请了国家专利。

3、一体化不间断电源的详细内容和实施步骤 3.1详细内容、实施步骤 3.1.1工作原理

一体化不间断电源在市政供电中断时，监控模块会控制静态开关，使其工作模式自主转换为逆变工作，动作时间不超过4ms。監控模块用于设置各类参数，同时还具备多种保护功能，例如过载保护、过欠压保护、欠压限功率保护、输出电压保护等等。 3.1.2系统结构

在市政供电正常的情况下，电流变换环节减少，供电效率提高;市政供电中断后，电源为电池逆变供电，静态开关会无间断切换，实现交流、直流两路输出，可以让通信设备持续运转。

3.1.3设备安装

首先，需要按照图纸设计将不锈钢箱体、主板、防雷装置、风扇、静态开关、空气开关等构件按说明书装在箱体当中，组装完成后试机。 3.2技术的创新点分析

3.2.1新技术的应用有效降低了成本，提高了效益

铁铿电池和时钟控制等先进技术的使用减少了设备运行的噪音，而且其具有耐高温的性能，不锈钢箱体具有耐腐蚀特点，而且寿命长，后期维护和修理都比较方便;该电源体积较小，重量较轻，安装起来比较方便，整体投入较少，三种安装方式更是适应了不同的环境。 3.2.2安全节能设计

交流直供、市电优先的设计方式让设备优先选择市政供电，减少了变换环节，并且有交流和直流两路输出，工作效率显著提高，同时满足了节能和安全要求。 3.2.3智能抗干扰防雷设计

该设计采用了智能检测雷电，雷电来临时，线路会出现浪涌电压，雷电时自动跳闸，过后则自动合闸，可以避免遭受雷击，妥善保护通信设备。 3.2.4智能化监控设计

将其接入到基站动环监控系统中，对市政供电、断电、电源状态和电池容量等进行智能化的监控，同时具备了箱体防拆报警功能。通过一部智能手机和APP可以对基站和电源的运行状态进行查看和监控，若出现告警处理或是市政供电中断情况，可以进行远程操作，减少了人力资源压力。

3.2.5智能换风设计

该电源设计了过滤网、进/出风口、直流风机、温度传感器和控制器。箱中温度若是达到界限值，系统能够自动打开形成空气对流，有效降低箱中的温度，保护设备安全。 3.2.6智能放电管理功能

在市政供电停电后，该电源的后备蓄电池组可以对负载放电进行定时启停，有效避免无效放电，节约了电力资源，同时也确保了白天繁忙时基站的电力供应。 4、应用情况分析

4.1和高压直流远供效果比较

高压直流远供的变换环节多，易发生故障，工作效率较低，而且耗能多，能源损耗大。1台高压直流远供所需费用大约是36000元。而周口自主研发的一体化不间断电源一台成本为4600元，耗能少，效率高，体积小，安装方式多样化，安装简单，故障率低，后期维护和维修比较简单。 4.2预期实施效果 4.2.1安装方便快捷

该电源为一体化结构，完成零件的装配之后，直接调试即可，安装方便快捷，难度较低。 4.2.2成本低

新电源材料和安装费用共计为4600元/台，建设成本更低。 4.2.3标准接口

电源使用了标准接口，既有干接点DI接口，也有智能RS485接口，完全可以和基站动环监控系统兼容、融合，技术相对成熟。 4.2.4维护方便

应用后故障率低，后期维修成本低，且维护比较方便。 4.3推广应用

一体化不间断电源打破了传统的供电模式，使用现代多项先进技术，降低了成本，减少了能源消耗。该电源在2014年开始推广，先后建立了86个基站实地试点，近几年的使用成果表明，该电源系统运行安全可靠，故障较少，保证了区域的网络质量。目前，该系统已经被逐步推广到安徽、山东等其它省市和地区，给企业带来了直接的经济效益。截止到2020年12月，周口已经建立了606座高压直流远供，费用达到了2181.6万元，而一体化不间断电源同数量费用为278.76万元，节约成本1902.8万元，若是在全国进行推广，其效益十分可观。此外，一体化不间断电源可以保证基站的持续运作，而传统高压直流远供没有配置后备蓄电池，若是市政供电中断，基站就会退服，对网络运行指标产生影响，减少相关的网络运营收入，对于企业来说，这些间接损失是难以估量的。 5、结论

周口自主研发的一体化不间断电源有效解决了4G、5G基站的供电难题，显著提高了网络质量，也推动了全面5G时代的到来。对于用户来说，上网体验显著改善，而对于企业来说，不仅节约了成本，同时也降低了能源消耗，提高了网络运营的收入，建议在全国进行推广。 参考文献：

[1]姚志强，郭彦军. 自主研发一体化不间断电源解决4G和5G基站供电难题[J]. 通信电源技术，2019（0s1）：260-263.

[2]吴学宾，胡富. 风光互补基站供电系统设计思路与应用探讨[J]. 移动通信，2014（3）：149-152.

[3]赵树军，付怀敬，林桐. 基于JTL300系列PHS基站远供电源安装和调试[J]. 交通科技与经济，2007，9（3）：72-74.

[4]沈辉. 移动拉远基站供电系统的应用分析[J]. 信息通信，2016（2）：193-193，194. [5]张晓刚，张强，王维民. 直流远供在基站组网中的应用[J]. 科技创新导报，2014（15）：41-41.

（作者单位：江西省邮电建设工程有限公司）