通信基站电源系统的运行保障

2019-08-23暴戈

通信电源技术 2019年7期

暴戈

（上海东冠通信建设有限公司，上海 201600）

0 引言

通信基站分布非常广泛，因此受到周围各种因素的干扰较大，且维护成本较高。尤其是基站的电源系统，容易受到外部天气因素和电网影响，造成基站内部设备的失效。本文将主要从基站电源系统防雷和接地方面对通信基站的运行保障进行分析。基站良好的防雷和电源设备接地是保护站内设备稳定工作的重要前提。此外，本文将结合物联网的发展，探讨未来基站电源系统的维护。

1 通信基站的防雷保障措施

通信基站大多都设立在城市的高处，或者城市的偏远地区，覆盖要求高，运行时间长，且所处的气候条件也多种多样。其中，雷暴天气对基站内部的设备电源系统运行安全有着重要的影响。本文将分析基站的防雷保障措施，以确保基站内部电源系统的源头安全稳定[1]。

1.1 地网组成

通常，基站的机房、铁塔及变压器是确保基站电源系统稳定工作的关键，为电源系统的稳定运行提供了外在硬件防护。它们也共同构成了基站的地网系统，所有的基站内部设备的电源系统都将与地网系统关联，从而将特殊气候条件下导致的浪涌电压通过机房内部钢筋接入地下，保护电源的供电稳定与安全。

1.2 接地电阻

基站的接地电阻是保障基站内部电压环境的重要因素，也是基站内部设备安全运行的基础。不同地区对接地电阻有不同的要求，但是大部分都要求基站能够具备尽量小的接地电阻，从而保障内部设备电源系统在外部电压不稳定的情况下能够最大程度地泄流。

1.3 联合接地

早期的基站内部设备都各自通过接地线进行接地。这不利于基站电源系统的稳定运行，也不利于电磁兼容的设计，尤其是现代基站使用技术的升级，需要全面防护基站内部设备的EMC性能。因此，现代电信设施必须采用联合接地方式，即电信设备、电源设备及建筑物防雷设备等接地系统共用一组接地网络的接地方式。

1.4 SPD的应用

SPD是保障基站内部设备电源稳定供电的重要设备，SPD电涌防护器能够在关键和极短的时间内对外部环境或电磁产生的尖峰电压或电流进行分流，从而避免供电前段不稳定性造成的基站内部设备破坏。

2 通信基站设备电源接地设计

2.1 机房接地措施设计

机房的接地措施是保障基站电源系统正常运行的关键，为基站内部的设备运行提供了重要的防护[2]。

2.1.1 接闪器与引下线

机房常见的接地主要有接闪器和引下线，其中接闪器可以根据需要选择接闪杆或者接闪网等。此外，机房的建设过程中，可以将机房的混凝土主要钢筋进行焊接互通，从而形成整体屏蔽层，并将其接入引下线，从而实现壳体的整体接地。

引下线则是基站防护泄流的重要途径，是使设备电源系统防护外界干扰的重要通道。根据具体的环境要求，可以选择不同直径的钢筋进行引下线施工，引下线沿着机房四周均匀布置，一般可以选择间距8 m接地一次。

2.1.2 接地装置设计

基站内部的运行设备通过接地装置进行引低，通过接闪器和引下线的设置，可以在基站运行设备的合适位置设立统一的接地装置。接地装置通常连接基站房体的大梁或钢筋，另一头与基站内部的供电插排相连。可靠稳定的接地装置是保障电源系统安全的重要方式。

2.2 机房内部接地措施设计

2.2.1 安装电源SPD

对基站内部运行设备选择安装合适的SPD是保护运行设备可靠工作的关键。SPD的设置可在电源前端受到外部干扰时，保护后端设备的安全运行和工作。使用SPD时，可以选择采取多重防护模式，可以对不同级别的基站内部设备设立多个SPD，例如，在电源总配电源配电柜、BTS及监控箱处各安装一组电涌保护器[3]。

2.2.2 EMC性能改善

随着现代基站的发展，3G、4G及5G的运用促使基站对EMC的要求越来越高。EMC也会影响基站内部电源系统安全稳定运行。按照国家标准要求，EMC的改善主要是通过对基站内交流配电系统的合理布局与设计。通常，为了对基站的EMC性能进行改善，保证电磁兼容性，多电源TN系统中不允许变压器的中性点或发动机组的星形点就地直接接地。

3 基站设备电源系统维护展望

目前，基站配套设备趋于模块化和自动化。因此，一方面，需要对基站配套设备进行升级换代，增加其使用效果和效率，满足特定场所人们对通信交互的需求；另一方面，需结合当前新型热点技术，对基站进行智能升级[4]。

3.1 新能源在基站中的使用

新能源技术的发展为基站的电源供应提供了新的选择，尤其是对于工作在偏远地区的通信基站，使用相对独立的新能源系统，能够减少基站的建设费用，同时也降低了污染程度。

目前，太阳能被认为是给基站电源进行补充的重要方向。太阳能的能量密度高，同时对基站内部电源系统的设计更改要求小。通过太阳能产生的电力，可以引入基站蓄电池中，并通过线缆引入工作电压网络中，实现向BTS、传输综合机柜及监控系统等直流负荷设备的稳定、优质、安全供电。

3.2 基于物联网的基站电源系统远程监控与维护

万物互联的思想也极大地影响了通信基站电源系统维护和保障的发展。随着互联网+的兴起，并在新能源的有效支撑下，基站的维护工作将发生革命性的改变。借助新技术和新理念，基站内部包括电源在内的各系统都将实现远程可控与自行调节，实现故障自诊断与远程监控[5]。图1为基站电源系统的远程监控与诊断图。

图1 基站电源系统的远程监控与诊断

由图1可知，通信基站电源系统的监督与诊断功能在设计时引入了物联网架构，搭建感知层到引用层、数据层在传输层的多层模型。通过现代传感器技术和带宽无线传输技术，实现远程监控数据的平台监控。设计传感器布局对移动基站各设备的使用工况进行感知，应用层传输接口的匹配与远程监控平台的高速互通等。其中，对于通信基站的内部网络拓扑结构，可以根据需求选择WiFi互联、zigbee互联或者其他星形、树形互联拓扑，从而将基站各设备电源纳入局域网进行统一监控与数据处理，并实现数据的统一远程发送和自诊断控制等，提高了基站电源系统的诊断能力和维护水平。