【网络通信】通信基站供电系统的绿色电源方案.pdf

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1、 1通信基站供电系统的绿色电源方案 北京动力源科技股份有限公司 刘宗祥 摘要：本文分析了通信基站供电系统所存在的问题，提出了采用通信用应急电源（EPS）供电的可行性，结合通信应急电源的设计经验，对供电系统的安全性能、减少电能消耗做了具体方案分析。关键词：通信基站 供电系统 通信用应急电源 节能降耗是一项基本国策，是促进国民可持续发展的战略。积极开展高效率的供电系统（电源设备）的研发是非常必要的，提出适应我国的通用性强，节能效果好的技术和方案，是每一个设备制造厂家义不容辞的责任。一 通信基站应急供电的保障一 通信基站应急供电的保障 因市电中断动力配套设备故障而引起基站中断的情况时有发生，如何对通

2、信基站进行应急供电保障，已近成为通信公司刻不容缓需要解决的问题。人们通常认为应急供电无非是使用发电油机或 UPS 进行供电，然而这两种方法均有无法克服的缺陷。我们可分别进行分析。发电油机用于基站应急供电的分析：对于通信基站来说，数量多，范围广，维护资源有限是其特点，而且每个基站都需网络覆盖，这决定了通信保障的作用，例如微基站和射频拉远基站一般采用的是交流供电，边际站采用直流或交流供电室内覆盖基站的远端设备采用交流供电。如此大数量和范围的用电设备均配备发电油机几乎是不可能的。2并且油机的启动时间也是一大问题。另外发电油机的噪声和空气污染，既不符合国家政策，也不被业界认可。UPS 用于基站应急供电

3、的分析：使用 UPS 可解决上述问题，然而新的问题又出现了。具有一定容量的 UPS 均为在线式工作模式，市电正常时须将市电的交流电整流为直流电，再逆变为交流电提供给负载，经此两级变换，其输出效率通常只有 80%左右，20%的能量变化为热量释放，造成能源浪费。后果是使用寿命和可靠性大大降低，机房空调耗能大大提高。这个能耗指标在通信业务以语音业务为主、数据业务比重很小的时代，IT 设备耗能的绝对值很小，UPS 系统效率低下往往被人们所忽视，目前数据业务迅猛发展，IT 设备的能耗越来越受到重视，此时 UPS 的这种低效率已亟需改善。一般而言，运营商倾向选用直流供电方式而放弃 UPS，是因为开关电源具

4、备冗余备份；开关电源整机效率更高；开关电源可以实现蓄电池的均/浮充和温度补偿功能，能有效提高蓄电池使用寿命；开关电源具备一、二次下电功能，能更好地防止电池的过放电现象。针对以上分析，我们提出一个通信基站应急供电保障的方案，通过一年多的应用实践，较好地解决了上述矛盾。这就是采用通信用应急电源（EPS）作为通信基站应急供电设备。二 通信用应急电源（二 通信用应急电源（EPS）的基本原理）的基本原理 1EPS组成 通信用应急电源一般是由蓄电池（组）、逆变器、转换装置、监控单元以及包括要给确定负载供电的整体性附件在内的辅助装置组成 3的静止式储能型应急电源系统。2EPS结构 拓扑结构如图 1 所示。图

5、 1 EPS 设备拓扑结构图 3EPS 基本工作原理 EPS 工作方式分为正常运行方式和应急运行方式。正常运行方式：当 EPS 输入的交流电（通常为市电）正常时，市电通过交流切换单元旁路输出给负载供电，同时通过充电器均浮充及温度补偿给蓄电池组充电，逆变器同步静置备份等待，基本无功耗。有直流输出需求的，由充电器输出直流电。此种状态是 EPS 主要工作时间。应急运行方式：当 EPS 输入的交流电故障时，10ms 内切换到蓄电池输出经逆变器供电。供电时间由蓄电池容量决定，直流输出分路的二次下电保护电压值可设定。当输入的交流电恢复正常时，EPS 应 4自动切换到市电旁路供电。在电池保护后，当遇有紧急情

6、况时，设有强制启动开关，取消电池保护以备一时之需。三 应急供电的方案选择三 应急供电的方案选择 电源的故障是造成通信灾难性故障的主要原因，一旦出现市电中断等故障，无法正常对通信基站的通信设备、传输设备正常供电时应及时做到应急供电，因此项措施是最后的保障，所以选择一个可靠的综合性能高的设备是绝对重要的。1 应急电源的配备 应选择能够市电掉电自动投入运行的设备；市电正常时应基本无功耗；市电与应急供电的切换时间应能满足负载不掉电无重启的要求（一般小于 10ms）；室外放置时，应满足室外柜的要求。2 提高应急电源的可靠性 为能够实现供电系统的应急功能，高可靠性是必须的。通信用应急电源（EPS）由于采用

7、后备运行方式，应急输出只是作为一种冗余方式，所以可靠性有了较大提高。另外还应在电池保护、电池充电管理、电池检测等方面提出较高要求。3 集中供电转换为分散供电 集中供电难免多级配电，供电环节越多电能损耗越大，故障点越多，转换为分散供电，就近配电，能有效减少功率损耗，降低故障率。集中供电设备一旦出现故障其造成的损失面巨大，为降低单 5点故障的损失，应选择分散供电。集中供电的综合布线复杂，布线成本较高，而分散供电，就地配电，简单易行。四 降低能耗的可行性四 降低能耗的可行性 通信用应急电源（EPS）在市电正常时因市电旁路输出，基本无功耗。通信用应急电源（EPS）在市电正常时基本无热量释放，大大减少了

8、机房空调的负担降低空调能耗。五 一种实际应用方案五 一种实际应用方案 室外交流系统供电解决方案 系统描述系统描述 1、系统参数：额定输出容量：1000W 输入交流电压:AC 220V30%输出交流电压:市电正常：与市电一致 逆变输出:AC 220V2%额定输出频率：市电正常：与市电一致 逆变输出:50Hz1%电池组额定电压：DC48V 2、组合式结构：电源室及电池室隔离（防酸雾），电源室内配置嵌入式交流 1000WEPS 电源，采用模块化设计，主要由逆变器、充电器、系统控制器,交流配电单元、电池检测及保护单元等部件组成。机柜下层放置蓄电池组。63、交流输入采用单相三线制，交流输入配有断路器、浪

9、涌保护器。4、电池组通过电池分路熔断器、电流传感器与充电器的输出并联，由充电器为电池组充电，逆变器为交流负载供电。用两个接触器实现二次下电。5、系统配置温控排风系统，当机内温度高于 35时自动接通排风扇。6、控制器预留有告警输出接口，RS232 智能通信口，可将系统故障状态输出至监控中心。7、电池：200Ah 1 组（12V4 只），重量：63*4Kg。8、低温时的电池加热装置：200W。（选装）9、预留空间：机柜中预留 19 英寸宽、5U 高的空间，以满足传输等设备安装。机柜尺寸：650mm650mm1600mm 机柜重量（不含蓄电池）：120Kg 10防护等级：IP55 11防盗锁 六 结束语 本文旨在讨论通信基站应急供电系统的节能降耗，通过分析可以看出，采用通信用应急电源（EPS）作为供电系统，可以大大提高可靠性，且有效地降低供电系统的能耗。本文探讨了一种实用的技术方案，并提供了基站选用应急电源的方法。