論網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)定位維護(hù)方法的研究

吳昊++江業(yè)峰++陸春華

摘要：當(dāng)前基站動(dòng)力系統(tǒng)日常維護(hù)工作以保障直流供電不間斷和環(huán)境達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，不考核動(dòng)力維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，也不評(píng)估系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，是一種粗放型維護(hù)。本文對隨機(jī)選取的一個(gè)基站進(jìn)行檢查分析，提出網(wǎng)絡(luò)能源精細(xì)化維護(hù)的重要性。精細(xì)化維護(hù)不但有助于節(jié)能減排、延長設(shè)備使用壽命，還能降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。精細(xì)化維護(hù)是新競爭格局下的必然選擇，通過梯隊(duì)建設(shè)、監(jiān)控手段、量化考核和咨詢合作等措施能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能源精細(xì)化維護(hù)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)能源；精細(xì)化維護(hù)；運(yùn)行成本；監(jiān)控；梯隊(duì)建設(shè)；量化考核

一、前言

通信動(dòng)力系統(tǒng)更合適的名稱是網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)，保障主設(shè)備正常運(yùn)行是網(wǎng)絡(luò)能源維護(hù)的關(guān)鍵目標(biāo)，動(dòng)力維護(hù)管理部門對基站維護(hù)的考核目標(biāo)就是供電不間斷、環(huán)境達(dá)標(biāo)，更直接的目標(biāo)就是直流不停電、溫度達(dá)標(biāo)。采取冗余配置油機(jī)、整流器、蓄電池和空調(diào)等主要設(shè)備的措施，可以顯著提升達(dá)成考核目標(biāo)的可能性。對于現(xiàn)有系統(tǒng)，則以保障蓄電池容量、保障空調(diào)工作、及時(shí)發(fā)電為手段，其它可維護(hù)內(nèi)容被忽略。不考核動(dòng)力維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，也不評(píng)估系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，是一種粗放型維護(hù)，粗放型基站維護(hù)非常普遍。

二、基站檢查分析實(shí)例

1、電池管理參數(shù)設(shè)置不合適

檢查該基站直流開關(guān)電源的電池管理參數(shù)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)浮充電流設(shè)置為1A，恒壓均充時(shí)間設(shè)置為18小時(shí)。AGM蓄電池充滿電的標(biāo)志是：以2.35V的均充電壓（免均充電池取浮充電壓）進(jìn)行充電，如果充電電流下降到0.01C10后，再充3個(gè)小時(shí)電流不變（即不高于0.01C10），即認(rèn)為電池已充滿，充滿電后電池轉(zhuǎn)浮充。由于該基站配置的電池為每組300AH，轉(zhuǎn)浮充電流一般應(yīng)設(shè)置為3A。由于均充電壓較高，在電池均充時(shí)電流高于1A（相當(dāng)于0.0033C10，AGM電池正常浮充電流約為0.5～1mA/AH，溫度升高或浮充電壓升高將顯著增大浮充電流[1]）的可能性非常大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)浮充電流參數(shù)失效，停止均充的條件只有唯一的恒壓均充時(shí)間。每次短時(shí)停電或均充周期到時(shí)，電池將被連續(xù)均充18小時(shí)，過充電引起電池失水，減小電池容量并縮短電池壽命。

2、氣流組織不正確

一臺(tái)GSM基站主設(shè)備背向一臺(tái)空調(diào)安裝，間距0.6米。設(shè)備散熱出風(fēng)口與空調(diào)出風(fēng)口相對，造成空調(diào)不能有效對設(shè)備散熱。

3、空調(diào)過度冗余

基站機(jī)房內(nèi)安裝有兩臺(tái)3P空調(diào)，同時(shí)制冷工作。基站總直流電流為57A，輸出電壓54V，即直流輸出功率為3KW，考慮電源效率及消防設(shè)備待機(jī)損耗，機(jī)房總發(fā)熱量不超過4KW。該基站位置高原，年最高氣溫不高于25℃，圍護(hù)結(jié)構(gòu)對熱量的導(dǎo)入影響幾乎都是正面的，而機(jī)房密封較好，潛熱引入也不大，空調(diào)轉(zhuǎn)移的最大熱量應(yīng)為設(shè)備最大發(fā)熱量。一臺(tái)2P空調(diào)制冷量即可達(dá)5KW，配置2P空調(diào)1+1備份已經(jīng)夠用。安裝3P空調(diào)1+1備份可以應(yīng)付未來擴(kuò)容需要，但完全不需要兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，并機(jī)運(yùn)行極大地浪費(fèi)了電能。

4、溫度設(shè)置不合適

進(jìn)入機(jī)房，感覺非常寒冷，測量室內(nèi)溫度為18℃。檢查空調(diào)溫度設(shè)置，兩臺(tái)都為21℃，模式為制冷，由于氣流組織不佳，回風(fēng)溫度高于機(jī)房溫度。當(dāng)時(shí)正值夏季，外界氣溫為23℃，機(jī)房溫度低于外界，使外界的熱量得以傳入，增加了空調(diào)的負(fù)荷，浪費(fèi)了電能。

5、接地線問題

機(jī)房所有設(shè)備的PE線在橋架旁匯流排匯接后，用一根接地線接入大樓總接地線，該接地線與電池電纜交叉緊靠。當(dāng)發(fā)生雷擊事件或接地故障時(shí)，雷電流或故障電流通過接地線流入大地，與之緊靠的電池電纜將產(chǎn)生過電壓。電池電纜通過直流開關(guān)電源的直流配電部分與負(fù)載連接，直流側(cè)防雷器的防護(hù)等級(jí)較低，過電壓可能直接作用于所有直流負(fù)載，增加了基站設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

三、常見粗放型維護(hù)案例

1、電池浮充電壓統(tǒng)一設(shè)置為53.5或54V，電池保護(hù)電壓設(shè)置為43.2V

事實(shí)上，不同蓄電池要求的浮充電壓并不相同，浮充電壓與酸密度直接相關(guān)，在成本壓力及普遍要求100%電池出廠額定容量的今天，酸的密度普遍提高，浮充電壓要求也提高。如果浮充電壓設(shè)置不正確，將影響電池的使用壽命。

不同基站負(fù)載不相同，配置的電池或有差異，電池放電電流相差可能很大。如果放電電流為0.1C10，單體電池放電終止電壓為1.8V，整組為43.2V。放電電流不同，電池保護(hù)電壓的設(shè)置也不應(yīng)相同，較長延時(shí)的系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置較高的電池保護(hù)電壓，否則也會(huì)影響電池使用壽命。

2、電池充電限流統(tǒng)一設(shè)置為0.1C10；均充保護(hù)時(shí)間設(shè)置為12小時(shí)

不同基站停電頻率不同，停電頻繁的基站應(yīng)設(shè)置更高的充電限流值，使電池可能快速充電，應(yīng)付下一次停電的到來。

此外，當(dāng)電池充電限流設(shè)置為0.1C10時(shí)，按96%或更低的容量系數(shù)，恒流充電需要10小時(shí)左右，加上需要3小時(shí)的穩(wěn)流均充，從充電開始起計(jì)時(shí)，均充時(shí)間至少需要13小時(shí)以上才能保證充滿，均充保護(hù)時(shí)間應(yīng)大于“電池額定容量×1.1/充電限流設(shè)置+3”。式中1.1是考慮電池容量系數(shù)后的放大系數(shù)。

3、基站電流只有40A，直流開關(guān)電源額定容量300A

如果直流開關(guān)電源配置2組300AH蓄電池組，最大充電電流在60～120A之間，電源最大輸出電流為100～160A。如果采用30A模塊，按N+1模式，需要配置模塊數(shù)為5～7個(gè)，直流開關(guān)電源容量按150～210A配置即可。多余的模塊不但導(dǎo)致能量的浪費(fèi)，而且每個(gè)模塊電流很小，負(fù)載率低，所有模塊都工作在低效率區(qū)間，進(jìn)一步浪費(fèi)了電能。

4、配置長延時(shí)電池，電池可放電50小時(shí)以上

電池過放電對電池來說是最壞的情況之一。長延時(shí)配置帶來的風(fēng)險(xiǎn)包括：由于電池小電流深放電帶來的難以恢復(fù)的損傷、電池長時(shí)間虧電狀態(tài)（充電也需要很長時(shí)間）帶來的硫酸鉛重結(jié)晶硫化、空調(diào)不能工作帶來的溫度升高等。因此非特殊情況不應(yīng)配置后備時(shí)間超過24小時(shí)的長延時(shí)電池。

5、定期更換空調(diào)過濾網(wǎng)

定期更換過濾網(wǎng)是空調(diào)維護(hù)的基本工作，但它本身就是一種粗放型維護(hù)方式?？照{(diào)過濾網(wǎng)是否需要更換，取決于過濾網(wǎng)臟堵情況。如果潔凈度很好，可以降低空調(diào)過濾網(wǎng)的更換頻次。對于過濾網(wǎng)臟堵情況可能進(jìn)行智能監(jiān)控，只有當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警，過濾網(wǎng)確實(shí)臟堵后才予以更換，減少人力投入和過濾網(wǎng)本身的成本[4]。

6、更換電池后不檢查或修改電池管理參數(shù)

按規(guī)范48V電池的使用壽命為6年，維護(hù)得好可以使用更長時(shí)間。新更換的電池出廠時(shí)間在原來電池出廠時(shí)間的6年之后，隨著電池技術(shù)的發(fā)展以及電池類型的不同，電池管理參數(shù)已經(jīng)有所變化，需要根據(jù)新電池的參數(shù)和使用環(huán)境對電池管理參數(shù)逐一檢查核對，繼續(xù)直接使用原來的參數(shù)，將不利于電池的使用壽命。

四、網(wǎng)絡(luò)能源精細(xì)化維護(hù)的主要措施

1、動(dòng)力和環(huán)境保障

動(dòng)力和環(huán)境保障的目標(biāo)是確保通信動(dòng)力系統(tǒng)和環(huán)境無告警，蓄電池容量充足，溫濕度和潔凈度達(dá)標(biāo)。工作內(nèi)容包括處理監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)的告警，巡檢基站并處理發(fā)現(xiàn)的異常情況，按照維護(hù)規(guī)程維護(hù)空調(diào)系統(tǒng)和蓄電池，如定期進(jìn)行蓄電池容量測試、發(fā)現(xiàn)蓄電池容量不足額定容量的80%時(shí)更換電池、定期保養(yǎng)空調(diào)等。動(dòng)力和環(huán)境保障不屬于精細(xì)化維護(hù)范疇。

2、降低運(yùn)行成本

降低運(yùn)行成本是精細(xì)化維護(hù)的重要內(nèi)容。例如：在保障設(shè)備正常運(yùn)行條件下優(yōu)先采用節(jié)能的空調(diào)設(shè)備，應(yīng)用新風(fēng)、熱交換或氣流組織等不同節(jié)能方案降低空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，利用整流模塊休眠功能進(jìn)行電源節(jié)能，設(shè)置較寬且設(shè)備允許的溫濕度范圍以減少空調(diào)壓縮機(jī)工作時(shí)間等，機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的檢查與維護(hù)也是降低運(yùn)行成本的一個(gè)環(huán)節(jié)，這些都屬于降低運(yùn)行成本的精細(xì)化維護(hù)工作內(nèi)容。

3、延長設(shè)備使用壽命

通過維護(hù)手段延長設(shè)備使用壽命，間接地降低總成本。例如：設(shè)置合適的蓄電池管理參數(shù)（如根據(jù)電池出廠說明和環(huán)境溫度設(shè)置浮充電壓，根據(jù)負(fù)載電流大小設(shè)置合適的電池保護(hù)電壓、根據(jù)停電頻率設(shè)置大小合適的充電限流值，根據(jù)充電限流值調(diào)整合適的均充保護(hù)時(shí)間，根據(jù)電池使用時(shí)間長短調(diào)整均充周期等），安裝溫度傳感器使電源能對電池自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，根據(jù)過濾網(wǎng)狀況不定期更換過濾網(wǎng)保持機(jī)房潔凈度等，這些都屬于延長設(shè)備使用壽命的精細(xì)化維護(hù)工作內(nèi)容。

4、降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)

在采取降低運(yùn)行成本的措施過程中，不能增加可能造成網(wǎng)絡(luò)中斷的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)概率，還需要通過精細(xì)化維護(hù)，降低通信系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。例如：檢查防雷地與接閃器入地點(diǎn)是否有規(guī)范規(guī)定的5米以上距離，將墻上安裝監(jiān)控設(shè)備（包括傳感器等）的方案改為機(jī)架安裝方案，檢查電池和其它接線端子緊固程度，檢查接地系統(tǒng)完整性和接地電阻等，這些都屬于降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化維護(hù)工作內(nèi)容。

5、提高可靠性

通信動(dòng)力系統(tǒng)可靠性是網(wǎng)絡(luò)高可靠性的前提。例如：設(shè)置并檢查電池定期自動(dòng)在線測試功能與結(jié)果，檢查油機(jī)實(shí)際容量，測試轉(zhuǎn)換開關(guān)可靠性，定期進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)告警功能測試，檢查斷路器和熔絲容量、配置一致性，測試防雷器件有效性等，這些都屬于提高網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)可靠性的精細(xì)化維護(hù)工作內(nèi)容。

結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)能源精細(xì)化維護(hù)是企業(yè)競爭新格局的必然要求，也是實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排要求的必然選擇。運(yùn)營商通過對網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)精細(xì)化維護(hù)，可以獲得更加堅(jiān)強(qiáng)的動(dòng)力環(huán)境保障，更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，并具有更低的成本，必將在競爭中獲得優(yōu)勢。精細(xì)化維護(hù)本身是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，同時(shí)也是一種手段，使網(wǎng)絡(luò)能源維護(hù)隊(duì)伍有更強(qiáng)的使命與成就感，通信動(dòng)力維護(hù)事業(yè)將蒸蒸日上。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉希禹，VRLA蓄電池運(yùn)行維護(hù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，《郵電設(shè)計(jì)技術(shù)》2007年01期

[2]唐明躍，環(huán)境溫度對VRLA電池性能的影響，《電信技術(shù)》2002年05期

[3]李克民 蓄電池是通信技術(shù)維護(hù)工作的重中之重，《電信技術(shù)》2003年第5期

[4]章異輝，空調(diào)精益監(jiān)控與故障預(yù)警，《艾默生網(wǎng)絡(luò)能源技術(shù)》第66期 2007年10月

[5]章異輝，論動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)維效益的量化方法，《通信電源技術(shù)》2008年第3期

[6]王澤，移動(dòng)通信電源系統(tǒng)集中維護(hù)，《電源世界》2007年第04期

遼寧科技大學(xué)，項(xiàng)目編號(hào)：DC2016019。