通信基站幾種供電方案比較

通信基站幾種供電

方案比較2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。通信基站幾種供電方案比較一基站設(shè)備對電源的需求隨著通信的發(fā)展和完善，無線市話大基站、移動邊際網(wǎng)的微蜂窩基站、CDMA的微基站、直放站等設(shè)備已經(jīng)規(guī)模使用。這些基站設(shè)備一般應(yīng)用在日曬雨淋的戶外，并安裝于樓頂或電線桿上或山頭上等室外供電質(zhì)量特別差甚至沒有市電的地方。同時，電網(wǎng)中存在電涌、高壓尖峰、電壓下陷、EMI(ElectroMagneticInterference)、頻率偏移、市電中斷等問題。用戶對其網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性提出越來越高的要求，而高質(zhì)量的供電是網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備可靠工作的關(guān)鍵。 基站的供電方式一般分2種：一種是48VDC直流遠(yuǎn)程饋電，適合耗電量小的小基站；另一種是對于耗電量大的基站則采用220VAC交流就地供電。而對于交流輸入的基站設(shè)備，里面的開關(guān)電源有2種，一種無APFC(ActivePowerFactorCorrection),該方式可靠性高且成本低，可是穩(wěn)壓精度稍差并對電網(wǎng)有一定的諧波電流污染；一種是有APFC，有APFC電路的開關(guān)電源有更好的電網(wǎng)低壓適用能力，甚至能夠達(dá)到以美國為主110V電網(wǎng)和以歐洲、中國為主的220V電網(wǎng)兼容，可是對方波輸入電壓不合適。基站設(shè)備故障大部分是基站內(nèi)電源問題，因此保證基站設(shè)備不因市電停電而間斷、不因電源影響而故障成為運營商和主設(shè)備商必須考慮的問題。 二太陽能供電方案依靠太陽能光電板產(chǎn)生的能量對負(fù)載供電，電池直接供電或逆變?yōu)榻涣麟娞峁┕ぷ麟娫?，完全脫離市電局限，供2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。電能量自給自足，具有安裝地點靈活可變、綠色能源的特點。太陽能系統(tǒng)主要由太陽電池、蓄電池、控制器、逆變器、負(fù)載組成。 太陽能電池不是一般意義的電池，而是一種〃光電裝置〃，本身不能儲能，需要蓄電池等其它設(shè)備配合。太陽能方案最大的好處是能夠擺脫市電的局限，缺陷是初次投資大；太陽光能量密度較低，占地面積大；存在因晝夜、季節(jié)不同間歇性大；區(qū)域性強。因此，該方案在有市電的地方一般很少采用。 三直流遠(yuǎn)供方案受市電供電影響，有人提出采用直流遠(yuǎn)供方案。對于無線市話PHS系統(tǒng)，基站CS是由基站控制器CSC控制的?；究刂破鰿SC里有48VDC直流電源，CS到CSC的距離不能超過4km。如果采用48VDC單獨供電而不用220VAC是否可行？當(dāng)前大基站的消耗功率是100W左右,折算為電流是100W/48V=2A,線的電阻情況是：對于1.0mm2是20Q/km用口果最遠(yuǎn)處考慮4km太遠(yuǎn)，可是1km總是可能的，單獨采用比較粗的線，1.0mm2是20Q/kmx2（來回形成回路）=40Q,則壓降400x2A=80Vo 若采用2.5mm2的線則電阻是8Q/km,如果最遠(yuǎn)處1km,則壓降16x2A=36V,到基站只有12VDC,不能接受。況且2km長2.5mm2導(dǎo)線的成本和布線工程等費用用戶也將難以承受。 采用高壓直流遠(yuǎn)供方案：在CSC處將48VDC升壓到200?300VDC左右，采用雙絞線進(jìn)行電力傳輸?shù)交綜S處，對于功耗比較?。ü?0W以下）的基站，這倒是一個能夠考慮的方案。可是以下幾個問題需要考慮： ?對線路環(huán)路電阻有不能超過一定值的要求。 ?2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。直流高壓容易造成人身觸電安全事故。 ?傳輸信號用的雙絞線用于高壓直流，需要考慮絕緣耐壓是否足夠。?雙絞線線經(jīng)是0.5mm，甚至更小，不只是需要考慮經(jīng)過電流時發(fā)熱，更要考慮其機械強度。 ?室外用端子板由于高壓直流，在室外潮濕和鹽霧等條件下，極易高壓打火，故端子間需要足夠距離和絕緣處理。 ?線路復(fù)用盡管能夠減少U口的開銷，可是可能存在干擾以及需要調(diào)制解調(diào)。 ?長距離傳輸電力需要加倍考慮防雷。四UPS供電方案1.電路拓?fù)涞目紤] UPS根據(jù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，分為后備式、在線互動式、雙變換式。 后備式（standby）的工作原理是：當(dāng)市電正常時，UPS輸出電壓穩(wěn)壓精度基本能達(dá)到10%的指標(biāo)。而10%的指標(biāo)對于基站開關(guān)電源來說，是完全能夠接受的。當(dāng)市電超出范圍時，由電池逆變成方波交流電給基站負(fù)載。因為該種UPS控制電路簡單而且功率器件工作在低壓狀態(tài)（電池電壓一般為12V）,符合〃越簡單越可靠〃原理，技術(shù)也很成熟，因此理論上該種UPS應(yīng)該可靠性很高。不足是逆變時輸出是方波，不能帶具有APFC開關(guān)電源的基站負(fù)載（可是絕大部分基站內(nèi)電源沒有APFC）。 在線互動式（line-interactive）：與后備式一樣，當(dāng)市電正常時，UPS輸出電壓穩(wěn)壓精度基本能達(dá)到10%的指標(biāo)。當(dāng)市電超出范圍時，電池逆變?yōu)?20V交流給基站負(fù)載供電。不同的是，這個逆變輸出波形已經(jīng)是正弦波，即使是有APFC開關(guān)電源的基站，UPS也能夠正常工作。在線互動式不足主要是交流工作時穩(wěn)壓精度一般是10%,偏大。雙變換式（double2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。conversion）：所謂雙變換，是指交流經(jīng)過AC/DC整流成直流再經(jīng)過逆變器DC/AC變換成交流給負(fù)載，因為經(jīng)過了中間直流環(huán)節(jié)，因此更全面地解決電源問題。雙變換在線式分工頻機和高頻機。只有旁路也電氣隔離的工頻機，才能有效抑制輸入的共模干擾，才能保證基站要求交流電壓的零地電壓低于1Vac。高頻機是指整流和逆變采用高頻鏈技術(shù)而不含工頻變壓器的UPS,高頻機的輸入輸出不是電氣隔離的。如果要求輸入輸出電氣隔離，一般在輸入采用一個工頻隔離變壓器能夠達(dá)到輸出零地電壓為零的要求。高頻機中母線電壓高達(dá)760?800VDC,給絕緣帶來很大隱患。母線電壓是一般工頻機的母線電壓的十倍，按照P=U2/R公式，在絕緣電阻相同時，則功率是100倍！也就是危險性增加100倍！因此當(dāng)高頻機用于室外時一定要重點考慮機器內(nèi)部的絕緣。2.蓄電池室外UPS中電池的容量和壽命與溫度關(guān)系很大。低溫時特別在東北高寒地區(qū)，如需要充分利用蓄電池的容量，必須提高電池的外殼溫度。 高溫南方環(huán)境，需要降低電池溫度。一般12V的電池在20℃?25℃的環(huán)境下，壽命為3到5年，而在室外的高溫惡劣環(huán)境下，則壽命大為下降。 為此，有人建議將電池埋入地下恒溫。但埋入地下存在不能透氣和容易浸水的危險，不符合電池廠家建議〃電池安裝在通風(fēng)良好的地方〃的要求。一旦浸水則電池很快報廢，維修更換時還得掘地三尺。另外對于安置在高樓房頂上的UPS,一般沒有供埋電池的地方，或從地下到房頂?shù)碾姵鼐€過長，UPS不能承受其線上壓降。ZXUPSL系列采用內(nèi)外箱結(jié)2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。構(gòu)，有加熱板可選。 3.UPS冷卻方式UPS變換時會產(chǎn)生熱量，散熱方式一般有2種，風(fēng)冷或自然冷卻，風(fēng)冷可使機器小巧，自冷笨重?？墒秋L(fēng)冷存在吸附塵埃多的缺陷，塵埃一多，勢必影響絕緣。因此UPS一定要有防塵考慮。 4.整機結(jié)構(gòu)防護(hù)IP防護(hù)等級系統(tǒng)是由IEC（國際電工委員會）起草的，中國等效標(biāo)準(zhǔn)是GB4208-1993《外殼防護(hù)等級（IP代碼）》。將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級。IPxx防護(hù)等級是由兩個數(shù)字所組成，第1個數(shù)字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，以免觸電；第2個數(shù)字表示電器防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級越高。如IP54中的〃5〃表示防塵，雖不能完全防止灰塵進(jìn)入，但侵入的灰塵量并不會影響電器的正常工作，其中〃4〃防止飛濺的水侵入，防止各方向飛濺而來的水進(jìn)入電器造成損害。5.印制板及結(jié)構(gòu)件的三防處理印制板及結(jié)構(gòu)件進(jìn)行三防（防鹽霧、防潮濕、防霉菌）處理，將大大提高室外UPS的可靠性和使用壽命。有測試條件的用戶，選型時能夠經(jīng)過高溫高濕試驗來驗證。中興ZXUPSL系列室外型產(chǎn)品，除了經(jīng)過〃額定負(fù)載，烘房溫度：60±2℃,濕度：93%-95%,運行時間24h,運行12h后將中斷市電4小時再接入市電。UPS正常運行24小時〃的要求外，還經(jīng)過了軍標(biāo)GJB150.11的有關(guān)防鹽霧的規(guī)定。6.監(jiān)控功能中興ZXUPSL系列能夠提供RS232/RS485及繼電器的干接點通信功能，具體需要哪種功能，根據(jù)基站設(shè)備商的要求來定，可是建議考慮室外接線和防雷的限制，采用繼電器干接點基本能夠。繼電2020年4月19日文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。器干接點主要提供市電正常與否、電池是否正常、UPS故障與否等信號。 7.二次下電功能 UPS中的電池容量是有限的，可是UPS的負(fù)載有一些更重要，如基站系統(tǒng)中，傳輸設(shè)備因牽系到上下（下轉(zhuǎn)第21頁）（上接第15頁）站問題而顯得更重要，需要在停電后支持更長的時間。中興ZXUPSL010/L110等輸出端有主、輔兩個輸出口，UPS對電池電壓和市電信號進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到市電掉電和電池電壓低于某值時，關(guān)閉輔輸出口供電，主輸出口依然供電直至電池放電終止時UPS保護(hù)關(guān)機。8.來電自啟動因為基站設(shè)備都是無人值守，UPS需要有來電自啟動功能。就是在市電停電后由電池供電，當(dāng)電池放電至終止關(guān)機后，市電再來，UPS應(yīng)自啟動，不需人工干涉。中興ZXUPSL系列都具有來電自啟動功能。 五中興ZXUPSL系列簡介中興通訊集多年基站設(shè)備供電解決方案經(jīng)驗，針對幾種基站設(shè)備對電源的不同要求，為PHS大基站設(shè)計了ZXUPSL005、L006系列產(chǎn)品，輸出功率有150、300VA；為GSM邊際網(wǎng)微蜂窩基站/CDMA基站和直放站/3G基站設(shè)計了ZXUPSL010/L110/L120/130系列產(chǎn)品，輸出功率為1000、、3000VA。所有ZXUPSL系列支持時間從1?24小時不