论文：直流远供系统在铁塔公司中的应用

直流远供系统在铁塔公司中的应用

摘要：直流远供电源系统的应用，将进一步保障通信设备正常运行，保障各类通信设备安全、可靠、稳定的供电，直流远程供电是很有发展前途的供电方式。本文介绍了直流远供电源系统的组成和应用场合，介绍了直流远程供电在铁塔公司中的具体应用方案。

关键词：直流远程供电通信设备局端设备远端设备

1概述

随着通信网络技术的发展演进和通信全业务的展开，室内外分布系统、WLAN、PON等已成为通信网络覆盖和接入网的主要建设方式，主要以BBU+RRU、FTTX、WIFI组网方式的建站模式广泛应用。直流远供电源系统的应用，将进一步保障通信设备正常运行，保障各类通信设备安全、可靠、稳定的供电，直流远程供电是很有发展前途的供电解决方案。

2 直流远供电源系统组成

直流远程供电系统，主要包括提供通信设备正常运行的直流电源系统及馈电线路，由局端直流远供电源、远端降压适配器单元或电源分配箱等组成。系统结构图如下：

2.1局端

局端是直流远供电源系统的核心，完成直流升压（DC48V/DC400V），具备系

统控制、保护，线路保护，系统监控等功能。

局端组成结构：功率模块、控制单元、直流高压防雷模块、19英寸标准机框（含输入、输出配电）。

局端一般安装在开关电源和蓄电池组容量较大的通信机房内，为该机房附近的2G、3G、4G拉远基站或小容量机房供电。

2.2传输线路

局端与远端之间使用专用“铠装铝芯电缆”或“铠装铜芯电缆”连接，完成直流高压、小电流电源的远程传输，为通信设备输电。

2.3远端

远端设备将局端传输至的直流高压变换成稳定的DC48V电源输出为不同功率、不同数量通信设备供电。

远端组成结构：输入配电单元、防雷模块、交直流切换单元、DC/DC降压模块、控制单元、载波通讯模块、输出配电单元和电费计量单元。

远端为室外防水箱体结构，适应各种通信基站安装环境。

3直流远供电源主要应用场景

3.1中心节点机房基站共享建设

根据部署，移动公司在本次向铁塔公司移交资产时，有30%的机房不需

要交接，这部分站点为中心节点机房，不允许其他运营商共享和进入机房，

移动公司自行保留使用维护。但是近期联通、电信公司共享需求中包含其中

部分站点，在不允许共享电源配套设施的前提下，如何解决联通、电信公司

主设备供电问题成为焦点。

3.1.1 自建机房

在中心节点机房基站站址自建机房，新增机房配套和电源系统设备，联通、电信共享基站主设备安装在新建机房内，室外设备和天线等共享原基站铁塔。交流电源取用移动机房直供交流电源或单独申请直供交流电源。自建机房，新增机房配套和电源系统，安全可靠方便管理。

3.1.2 室外一体化电源

在中心节点机房基站站址安装室外一体化电源机柜，联通、电信主设备和天线等共享原基站铁塔，交流电源取用移动机房直供交流电源或单独申请直供交流电源，使用室外一体化电源机柜为主设备供电，内置蓄电池组作为后备电源。投资小，建设周期短。

3.1.3 直流远供电源+本地直供交流

中心节点机房基站附近选取存量基站机房，远供电源局端安装在存量基站机房内，自开关电源取用DC-48V升压为DC400V输出，利用专用电缆传输至中心节点机房基站远供电源远端，经远端转换为DC48V输出为共享铁塔安装的联通、电信主设备(RRU)供电。远供电源局端、远端系统具备交直流双路输入、无缝切换功能；远供局端以存量机房交流电源为主用，不占用机房开关电源容量，交流电源通过远供局端转换为直流高压输出，转换效率高；远供远端以本地交流电源为主用，远供电源只作为备用电源，只有当交流电停电时作为备用电的远供电源才供电，减少了正常供电时远供线缆的损耗。

若选取原移动存量基站作为母站，至中心节点机房基站具备路由条件，可协调使用；若选取共享运营商（联通、电信）存量基站作为母站，因运营商需新建光路路由，可协调同步建设，光电传输同路由。投资较少，建设周期短；远供电源远端室外防水外壳，体积小、重量轻，可直接安装在中心节点机房外墙或距离铁塔最近传输线杆上无需协调占地和安装位置，施工方便快捷；共享基站不具备直供交流电源条件下，无需协调本地直供交流电源，大幅降低新建交流电源路由和交流电源设备投资成本；无需空调，大幅减少基站年耗电量；自存量机房开关电源取电，存量机房大容量蓄电池组作为后备电源，保证增量基站通信设备不间

断供电，提高网络服务质量；基站电源维护集中在存量机房内，降低维护工作量，减少维护成本。

3.2 增量铁塔/杆式基站

3.2.1 增量基站创新建设模式

组网结构图：以上模型适合城镇、农村和山区等各种场景新建增量基站建设直流远供电源系统示意图：

增量基站直流远供电源建设优势：无需新建机房，减少土地租赁面积，大幅降低投资成本；无需协调本地直供交流电源，大幅降低建设成本；无需空调，大幅减少机房年耗电量；自存量机房开关电源取电，存量机房大容量蓄电池组作为后备电源，保证增量基站通信设备不间断供电，提高网络服务质量；后期维护集中在存量机房内，降低维护工作量，减少维护成本。

增量基站附近的存量基站机房作为电源池，选择条件：优先，机房至增量基站具备成熟电缆路由（投资最少）；其次，机房至增量基站距离较近（1.5Km 内）；再次，存量基站电源条件好，机房便于维护（发电、日常维护）。

电量分开计量：远供电源远端具备输出端口电量计算功能，根据运营商接入端口的位置计算每家用电量的多少，该数据作为远端运行参数传输到局端，控制单元根据远端电量计量数据，计算每家电费。

传输线缆选择：为了防止远供电缆被盗，减少建站投资，传输电缆选用专用电缆（防水、防腐、阻燃、铠装铜芯、铝芯电缆），铺设方式可选择架空、地埋或管道方式；

直流远供电源系统配置：增量基站每家运营商2G+4G RRU配置，传输距离≤1.5Km，远供电源及电缆配置如下：

3.3 存量基站机房电源改造

截止至2014年底，国内基站物理站点总数已接近200万个,三家运营商基站“扎堆”、“共处”现象严重：城市楼顶、乡村道路两旁，高铁、高速沿线，2个或3个基站相邻“共处”景象比比皆是；市区1公里、郊县2公里半径范围内，三家运营商“共处”基站数量占基站总量的15%以上，两家运营商共处基站数量则超过30%。

2015年起铁塔公司将承担基站配套设施建设及存量配套设施维护工作,如果不能创新基站配套设施运营模式，对存量基站配套设施进行整合、改造，海量的基站配套设施将会给铁塔公司带来巨大的维护成本压力。因此如何在满足三个运营商存量基站配套设施维护要求的前提下，充分发挥自身体制的优势，最大限

度减少运营维护成本，是铁塔公司面临的紧迫任务。其中，直流远供电源供电方案在对存量基站配套设施整合、改造中具备显著优势。

1.存量基站机房场景介绍

两家或三家运营商存量基站机房相邻（距离大于300米但不超过800米），每个基站机房配置开关电源、蓄电池组和空调等配套设施。

存量基站机房

2.基站机房问题：

1)小区域内（800米内）多个基站，存量收回后维护工作量大；

2)转供电基站：电费高，业主协调问题、偷电情况严重；

3)直供交流电源不稳定，站址偏僻，发电和维护困难；

4)长期使用，蓄电池供电能力下降甚至损坏，替换成本高。

3.集中式直流供电改造方案

直供电/转供电基站机房，若转供电电费高、存在纠纷，直接撤除交流电源，使用直流远供电源供电；若为直供电或转供电费用不高，保留交流电源，增加交直流切换装置，以本地交流电为主用，远供直流高压为备用，可减少直流远供的线路损耗；本地交流停电时无缝切换至远供电源直流高压供电，保证通信设备不间断供电；因蓄电池组撤除，机房温度要求降低，可适当调高机房空调设置温度，降低机房空调耗电量，节能减排。

4.基站机房集中式直流供电改造优势

1)多个存量基站电源管理和维护集中到局端所在基站机房，大幅降

低维护工作量，减少维护成本；

2)转供电改为直供电，避免了转供电的电费高、业主协调等问题，

最大限度减少电源运行维护成本；

3)蓄电池组撤除，基站机房温度要求降低，基站空调设置温度值可

调高，降低空调耗电量，节省电费；

4)撤除蓄电池组可扩容至上联机房，利旧并保证供电稳定。

3.4 存量基站室外一体化电源改造

本地交流+室外一体化电源供电存量基站，本地AC220V输入室外一体化电源变换为DC-48V输出为存量基站供电，小容量蓄电池组作为后备电源。

1.室外一体化电源存在的问题

1)转供电基站：电费高，业主协调问题、偷电情况严重；

2)当地频繁、长时间停电，蓄电池容量无法满足基站续航时间要求；

3)蓄电池存在被盗隐患。

4)蓄电池室外使用，无空调条件下因温度变化原因，性能下降，一般

两年后无法在使用，后期维护、替换成本高。

2.集中式直流供电改造方案

直供电基站，蓄电池组不满足基本需求，撤除蓄电池组，若转供电电费高、存在纠纷，直接撤除交流电源，使用直流远供电源供电；若为直供电或转供电费用不高，保留交流电源，使用具备交、直流双路输入和无缝切换功能远供远端替换原有开关电源模组，以本地交流电为主用，远供直流高压为备用，可减少直流远供的线路损耗；本地交流停电时无缝切换至远供直流高压供电，保证通信设备

不间断供电。

3.改造优势

1)多个存量拉远基站电源管理和维护集中到局端所在基站机房，停电后

在机房发电可为周围多个拉远基站供电大幅减少维护工作量，降低维

护成本；

2)转供电改为直供电，避免了电费高、业主协调等问题，降低基站运营

成本；

3)撤除蓄电池组，机柜温度要求降低，空调可关闭，节省电费。

3.5 高铁、高速沿线基站建设

3.5.1 增量基站建设

在建高铁、高速，例如京张高铁沿线基本无通信基站，需新建增量2G+4G铁塔基站，增量基站设备功耗大，距离存量基站较远。直流远供电源建设模式如下：

1.组网示意图

2. 系统结构图：

3.5.2 增量基站和存量基站扩容改造建设

现有高铁、高速，例如京沪高铁沿线3G 网络已成熟，存量铁塔基站覆盖率足够，大部分存量基站具备共享条件；小部分存量基站因铁塔承重、高度，开关电源容量等问题不具备共享能力，需新建4G 增量铁塔基站；部分存量室外一体化电源基站因蓄电池被盗、容量不足或性能下降等原因需扩容改造，共享和增量基站设备少、功耗小，短距离内有存量基站机房。直流远供电源建设模式如下： “网状”传输模式：存量基站机房位于增量基站和共享基站中间位置

开关电源和蓄电池

远供电源局端

增量基站

远供电源远端 RRU

增量基站

远供电源远端

RRU

存量基站机房

1.组网示意图

2.系统结构图

4 创新技术应用

4.1 直流高压载波技术应用

该技术以电力线的直流高压250VDC-400VDC为载体，实现直流远供系统局端和远端之间的相互信息交流，达到遥测远端，检测远端状态，控制远端工作状态。

1.高压载波结构图：

2.高压载波技术说明：

1)远端上位机把远端信息通过RS485串口传送到载波模块，通过载波模块放

大处理后，经过电缆传送给局端，局端设备载波模块接收到信息后，把相关信息通过RS485串口传送到局端上位机，上局端上位机再把有关信息进行处理存储，以备查询使用。

2)局端监控单元或上位机主动发出指令（查询、控制等命令），指令经过功

率放大后，通过电力线缆传输。

3)高压载波装置都有自己的地址码（地址拨码），通过该位置号可以识别主

控单元，局端的位置号。同一个高压载波装置既能在局端上使用，也能在远端上使用，兼容性更好。

4.2 局端系统本地交流与开关电源直流无缝切换技术应用

局端系统具备交流模块和直流模块，机房交流电源（220V/380V）和开关电源直流48V电源双路接入局端，交流电源主用，交流模块工作，机房停电后无缝切换至直流输入，直流模块工作；该技术的应用可最大程度降低远供电源系统对机房开关电源的负担，降低电源转换损耗，优化供电网络，保证系统供电节能、安全、稳定。

系统工作示意图：

远供电源局端系统

4.3 远端系统本地交流与远供直流高压无缝切换技术应用

利用该技术可实现：通信直流远供系统远端侧输入电源直流高压（200V-400V）和市电交流AC之间无缝切换。通过实时检测远端是否有市电供电，调整切换远端输入电压类型，可减少直流远程供电系统用电量，减少远供系统供电负担，避免因远程输电导致的输电设备损耗。优化供电网络，保证系统供电节能、安全、稳定。

系统工作示意图：

5结语

直流远供电源系统的应用将进一步保障通信设备正常运行，更好地解决各种不同应用特殊场景的供电问题，提高和优化电源设备运行效率，降低铁塔公司在共建共享下建设与维护成本，保障各类通信设备安全、可靠、稳定的供电。