方泉 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司 南昌市 330002

基于低成本模式的LTE基站電源系統(tǒng)配置模型研究與應(yīng)用

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本文針對LTE基站設(shè)備功耗需求進行分析，結(jié)合各種不同場景、不同模式的基站建設(shè)方案，對站點電源系統(tǒng)配置原則和方案進行了充分的分析論證，總結(jié)出基于低成本建設(shè)模式的LTE基站電源系統(tǒng)配置模型。

低成本 LTE 電源系統(tǒng) 配置模型

1、前言

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)牌臨近，國內(nèi)三大運營商勢必將大規(guī)模部署LTE基站設(shè)備，巨大的投資需求與有限的資金儲備是各運營商不得不面對的一大問題，因此，如何采用低成本的模式快速安全的完成LTE基站部署將是一項需要重點研究的問題。而電源系統(tǒng)是保障通信系統(tǒng)設(shè)備正常運行不可缺少的重要部分，其供電質(zhì)量的優(yōu)劣，設(shè)備配置是否合理，將直接影響到整個通信網(wǎng)的暢通，為確保通信網(wǎng)絡(luò)的良好運行，應(yīng)對電源設(shè)備做合理的配置及選擇。

本文針對不同模式、不同場景的基站電源系統(tǒng)需求進行了詳盡的分析論證，提出了分場景的基站電源系統(tǒng)配置模型。

2、基站電源配置一般原則

根據(jù)YDT5040-2005《通信電源設(shè)備安裝設(shè)計規(guī)范》并結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇娗闆r，各種類型基站供電設(shè)備配置原則如下：

◎ 基站的電源供電系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)組成。

◎ 新建基站要求引入一路三類以上（含三類）的市電，引入容量按遠期負荷考慮。

◎ 交流配電設(shè)備按遠期負荷配置，并配置SPD防雷裝置。

◎ 組合式開關(guān)電源的機架容量按遠期負荷配置。整流模塊按近期負荷配置，配置原則為N+1冗余備份。

◎ 閥控式密封鉛酸蓄電池總?cè)萘堪唇诮Y(jié)合遠期負荷配置。蓄電池放電時間：對BTS 等一次下電設(shè)備供電3～8小時，對傳輸?shù)榷蜗码娫O(shè)備供電24小時。

3、基站設(shè)備功耗需求分析

3.1、LTE基站設(shè)備功耗需求

根據(jù)當(dāng)前主要LTE設(shè)備廠商的產(chǎn)品的額定功耗情況，對LTE基站設(shè)備(按S111配置)的功耗估算如下示：

由于廠家典型設(shè)備功耗往往遠高于實際設(shè)備運行功耗，從低成本建設(shè)要求考慮，在核算開關(guān)電源、蓄電池容量時，建議按LTE分布式基站設(shè)備（按S111配置）的額定功耗的60%來估算新增的直流負荷，進行配置核算，后期根據(jù)基站實際運行電流對整流模塊配置進行優(yōu)化調(diào)整。如下表：

3.2、現(xiàn)網(wǎng)2G、3G基站設(shè)備功耗需求

各大運營商2G、3G基站設(shè)備的功耗估算如下：

3.3、分場景站點總設(shè)備功耗需求

分場景直流功耗需求估算如下表(以電信為例)：

注：C 代表 CDMA網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)代表LTE FDD，T代表TD-LTE

分場景直流負荷估算如下表所示：

基站直流負荷估算表

4、現(xiàn)網(wǎng)基站電源典型配置

根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)基站機房開關(guān)電源、蓄電池配置現(xiàn)狀分析，總結(jié)以下典型場景，以便于分析及制定擴容改造方案。

注：對于具體站點，需要結(jié)合勘察情況進行單獨核算。

5、新建站點電源系統(tǒng)配置模型

5.1、交流供電系統(tǒng)配置

新建基站的交流負荷應(yīng)根據(jù)機房的無線設(shè)備、IPRAN設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、蓄電池組、照明及其它交流負荷等配置進行估算，估算結(jié)果如下：

基站交流負荷估算表

5.2、開關(guān)電源新建配置

開關(guān)電源整流模塊的數(shù)量可按工程的設(shè)備所需功耗進行配置，并考慮N+1冗余備份。在將來擴容增加載波時，可通過增加整流模塊的方式方便地進行擴容。

根據(jù)容量計算公式：

其中：ILoad－基站+傳輸設(shè)備的負荷電流；

IBATT－電池充電電流，按0.1C10考慮；

IREC－單個整流模塊的容量，按50A考慮。

經(jīng)過計算得出開關(guān)電源的配置情況如下表：(考慮了冗余備份)

開關(guān)電源的配置情況表

因此，對自建基站需配置150～200A容量、共建基站需配置250～300A容量的開關(guān)電源。高頻開關(guān)組合電源采用30A或50A的整流模塊。并要求開關(guān)電源具有智能休眠功能。

考慮到遠期擴容需求，因此在定購開關(guān)電源架時，滿架容量可選擇為300A～600A。高頻開關(guān)組合電源直流配電分路參考配置如下：

◎ 滿架容量為300A的開關(guān)電源：

一次下電分路：100A×2、63A×4、32A×6、16A×6

二次下電分路：32A×2、16A×2、10A×4

◎ 滿架容量為600A的高頻開關(guān)組合電源直流配電分路參考配置如下：

一次下電分路：100A×4、63A×4、32A×8、16A×10

二次下電分路：32A×2、16A×4、10A×4

5.3、蓄電池新建配置

蓄電池組的后備時間按如下原則配置：市區(qū)基站的蓄電池后備時間≥4h，城郊及鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站的蓄電池后備時間≥6h，農(nóng)村基站的蓄電池后備時間≥8h。具體站點配置時應(yīng)結(jié)合基站重要性、市電可靠性、運維能力、機房條件等因素確定。

基站蓄電池放電時間需求表

并根據(jù)蓄電池容量計算公式：

其中：K－安全系數(shù)1.25

I－負荷電流

T－放電小時數(shù)（h）

t－最低環(huán)境溫度（15℃）

η－放電容量系數(shù)，查表

α－電池溫度系數(shù)0.008

電池放電容量系數(shù)(η)表

可計算得出蓄電池配置情況如下表：

城區(qū)-蓄電池配置情況表

郊區(qū)-蓄電池配置情況表

6、利舊擴容站點電源系統(tǒng)配置模型

6.1、交流引入擴容改造

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)負荷及新建設(shè)備負荷，估算的各場景交流總負荷需求如下表。需要根據(jù)實際情況進行核實。

6.2、開關(guān)電源擴容改造

根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)基站機房典型場景的分析，建議對每系統(tǒng)擴容1個50A等效整流模塊，對于現(xiàn)網(wǎng)負荷大于50A的可根據(jù)現(xiàn)有模塊數(shù)量及蓄電池容量，多配1個模塊。若整流模塊總數(shù)超過了滿架容量，則需考慮新建開關(guān)電源或小型化開關(guān)電源。詳見下表：

6.3、蓄電池擴容改造

根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)基站機房典型場景的分析，建議對FDD&TDD雙網(wǎng)部署：現(xiàn)有負荷在30A以下且只配置300AH電池的更換新增1組500AH；現(xiàn)有負荷在50A以下且只配置500AH電池的更換新增2組500AH。詳見下表：

注：不同廠家、不同容量、不同型號、不同時期的蓄電池組嚴(yán)禁并聯(lián)使用。對于沒有安裝空間、更換電池困難時，結(jié)合實際情況，在不影響現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備運行安全時，可考慮RRU拉遠室外UPS供電、高壓直流遠供、RRU交流供電等方式。

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