马 强

（中国移动通信集团河北有限公司唐山分公司 网络部动力班组，河北 唐山 063000）

1 问题现状

目前，基站电源设备数量大、范围广、相关责任方多，缺乏电子化智能化IT支撑手段，存在管理成本高、难以考核、分工界面不清晰等问题。唐山全市基站近3 000个、开关电源近3 000套、蓄电池5 000多组。基站供电缺乏系统、科学的分析方法，无法区分供电质量，无法多维度掌握区域内停电规律，无法从电源角度区分重点维护区域/目标，没有针对停电规律合理配置/维护基站后备电源系统，缺少对基站运行环境的充分研究，直接导致现网基站运行环境与后备电源系统配置/维护策略相脱节，网络运行效率低下，不利于发挥资产最大运营效益，影响网络安全。

基站发电方面则费用高，过程管理简单。由于缺乏数据支撑与过程管理，一些不合理发电情况难以规避。基站发电管理没有与基站停电特点、基站负载、后备电源的后备时长动态结合起来分析处理，无法实现差异化发电。基站用电是成本支出的重头，针对基站内设备用电缺乏多维度的分析统计，缺乏按设备类型的能耗自动统计，能耗规律不明显且无数据支撑，用电安全隐患无法排除。

2 基站电源分析管理系统分析对象

对于交流部分，供电侧包括市电供电、油机供电和交流防雷，用电侧包括开关电源和配套设备。

对于直流部分，主要包括主设备及传输等用电设备负载、蓄电池组和开关电源。

3 多系统融合支撑基站电源分析管理系统

目前，虽然动环系统对基站电源相关指标进行采集，但是系统重点为告警信息的监控，对相关性能数据没有进行保存。代维系统建立完成后对发电数据只是录入工作，并不具备相关的分析功能。静态数据又由综合资管系统统一管理，所以急需建立分析管理系统，将多系统数据相融合，解决蓄电池设备难监控的问题，提供专业电子化管理工具，并对动环质量状况辅助摸底，提供整治方向。

动环监控、综合资管、代维系统以及EOMS系统多系统融合支撑建立基站电源分析管理系统，由该承载对所有与基站电源有关的数据源进行对接和处理，包括动力环境监测系统中交直流分量的实时数据、综合资管系统中基站电源的资源信息、话务网管中的基站退服数据、人工录入的上站维护数据以及上站发电数据等，如图1所示。

图1 多系统融合支撑关系图

该系统通过标准C接口及中间库方式与动环系统、综合资管系统对接。从动环系统实时采集开关电源、蓄电池组、空调等设备运行数据（总电压、总电流、电池组1电流、电池组2电流、电量、温度以及开关量等各类信元）。

该系统通过标准中间库等方式与综合资管系统定期同步蓄电池信息（包括品牌信息、容量、批次、编号以及入网时间等）、电源信息（包括品牌信息、模块数、批次、编号以及入网时间等）和基站属性数据（基站编号、拓扑信息、名称以及经纬度等），用于分析系统开展评估等。

该系统打通EOMS系统接口，将故障类分析结果进行派单处理，而在EOMS处理完成工单的同时打造闭环建设模式。通过定位原因给出优化建议，派发工单，开展效果评估，形成知识库，最终达到以“发现问题→定位问题→解决问题→效果评估→形成知识库”的模式。

预留与代维系统间接口，可实时采集代维人员日常维护及维修情况，对代维人员发电情况进行评估分析。同时，系统会将蓄电池可放电时长实时分析结果发送至代维系统，指导代维人员进行相关的操作。目前，代维系统正处于建设阶段，维护及发电数据采用手动导入模式。

4 基站电源分析管理系统功能及原理

基站电源分析管理系统基于动环监控系统采集的海量电源监控数据，采用先进的数据挖掘技术、分层模型，对设备运行数据进行清洗、转换、汇聚和分析，采用创新算法得到基站后备时长、停电指标以及容灾能力指标等，助力基站后备电源的维护工作。

基站电源分析管理系统建立了完整的动环数据质量评估标准和基站电源容灾能力评估体系，得出了电源设备运行规律，实现了性能分析、故障管理、决策支撑以及月度通报等核心应用。基站电源分析管理平台主要功能具体如下。

4.1 数据核查及质量评估

周期性将停电数据、发电数据、退服数据、蓄电池后备时长与技术服务分析工具中停电曲线关联，系统评定与人工（业务专家）分析相结合，针对上述数据给出评估分析结论。

采集动环系统电源设备信元数据（总电压、总电流、电池组1电流、电池组2电流以及市电停电状态），从采集数据覆盖率、完整性、可用性和准确性4个维度综合评估动环数据质量，推动动环数据质量提升。

4.2 性能分析

性能分析实现对全网设备运行状况的实时监控与分析，从而制定基站电源差异化维护方案，形成真实数据支撑的、可追溯的闭环管理模式，包括停电分析、后备时长分析、配置分析和容灾能力分析等。

4.2.1 停电分析

按月/季度统计基站停电事件，对停电趋势进行预测；定期计算基站90%停电事件的最大时长，为评估蓄电池性能提供依据。如图2所示，T90为基站90%停电事件的最大时长。

4.2.2 后备时长分析

实时采集有效停电事件，计算最新基站T48（T48为蓄电池组放电到48 V时的有效放电时长），结合基站负载、蓄电池品牌及使用年限等因素综合分析全网基站后备时长状况，为评估全网蓄电池健康度提供依据，同时提供多维度分析，包含区域、品牌、负载、年限以及时长分段等。

图2 停电分析图

当电池放电至某一个电压值以后产生电压急剧下降情况，实际上所获得的能量非常小。如果继续深度放电，对电池的损害相当大。安全电压即放电时电池电压下降到不至于造成损坏的最低限度值。实践得出，48 V可作为安全电压。

历次停电期间放电曲线若一致性较好，则进行T48计算，曲线分析为主，线性分析为辅，即最小二分法。同时，以现网品牌、入网时间、批次、容量、负载以及停电状况，结合筛选样本和实验室蓄电池放电曲线建立T48索引集。

唐山市后备时长按区域分布统计图，如图3所示。

4.2.3 配置分析

基于基站最新后备时长分析数据，根据计算模型得出基站蓄电池实际容量和开关电源实际模块数，分析蓄电池、开关电源等资源的配置合理性。根据蓄电池组的标称容量（电池总容量）判断某地区蓄电池组的配置合理情况；根据保有容量，通过按自然年份电池容量的衰减，每年按照一定比率折旧以及其他算法判断蓄电池组的配置合理情况。核算基站需要的电池组的容量，并与基站中实际配置电池组的容量对比，将其配置合理性分为合理、过剩、不足3类，从而优化电池组配置情况，如图4所示。

4.2.4 容灾能力分析

制定不同时期（汛期、用电高峰、用电正常等时期）基站蓄电池容灾能力（结合基站T90与基站等级等进行修正所得到的时长），通过对基站后备时长及容灾能力指标的比较，按照不同基站等级（支链节点、高话务量、重要客户覆盖等）对全网基站进行分析，再结合资源配置状况、年限等，多维度进行容灾风险评估及预警，同时提出采取工程扩容、设备参数调整、特殊维护、整组更换等差异化维护措施，有针对性地进行预防式维护。容灾能力分析统计图，如图5所示。

图3 后备时长按区域分布统计图

图4 配置分析统计图

图5 容灾能力分析统计图

4.3 故障管理

系统建立了充放比异常、组间不均衡异常、放电电压异常3类典型故障评估标准，同时完成与EOMS工单管理系统对接，实现对典型故障的监控、预警、处理以及跟踪评估等电子工单化闭环管理。

根据电压电流状态，判断电池组工作情况。两组电池同时放电时，电压呈平稳下降状态，曲线如图6所示。

图6 正常放电曲线图

两组电池放电不均衡时，假设i0为负载总电流数值，i1为第一组电流数值，i2为第二组电流数值。蓄电池组放电期间电流大小与负载大小关系为|i1-i2|≥15%i0，即判断为蓄电池组电流输出不均衡异常，曲线一般如图7所示。

4.4 决策支撑

4.4.1 大修更新策略

系统对蓄电池真实性能进行评估分析，结合集团相关规范及各地市上报需求，提供大修更新策略指导方案。

根据平台分析结论对比需求，在相同部分直接批复，差异部分进行发电测试。平台实时跟踪测试过程，根据实际情况制定不同的更新策略（质保承诺、单只更换、修复性维护等），如图8所示，进而达到节约投资的目的。

图7 异常放电曲线图

图8 大修更新指导明细图

4.4.2 设备后评估

根据不同品牌设备，在入网测试、在网运行、退网故障分析等阶段表现出的性能差异，评估设备地域适应性，反馈采购及维护建议。

4.4.3 发电评估和调度

通过对动环存储数据与代维提供的发电数据进行对比，评估发电数据的真实性和合理性，及时发现基站异常发电情况。通过发电起始电压的把控，督促控制代维发电时长，逐步从事后评估向事前调度、事中跟踪过渡。通过对异常发电数据、共性发电数据的分析，整治人为发电行为。

5 基站电源分析管理系统亮点及成果

（1）创新性提出了T48概念及算法和容灾能力指标评估算法，分析得出全网健康度，针对达标/不达标的基站电源设备进行差异化维护，降本增效。

（2）率先提出了蓄电池组间不均衡等电池相关故障判断方法，为判断故障类型、严重程度提供了有力支撑，从而通过EOMS进行派单，指导上站维护，打造了全新的闭环分析办法。

（3）分析基站每一次的停电过程，作为辅助信息支撑维护人员做决策，彻底改变了管理者没有数据、全凭一线代维人员主观判断蓄电池性能的基站现场与中心信息不对称问题。自动过滤产生的疑似故障隐患站点并提示解决建议，将之前无法人工发现的全范围基站中出现的问题在亚健康状态即可予以解决。

（4）电源分析管理系统分析制定出有效的差异化维护方案，预期目标可将平均延长基站后备时长20%以上，蓄电池使用寿命平均由5年提升至7年，设备更新投资降低30%；实时监控全网基站运行状况，可使异常发电减少7%，降低发电成本20%；基于平台分析大修更新策略制定提供有效数据支撑，可促使设备更新投资明显降低30%。