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浅论通 信基站电源系统维护

更新时间:2017-09-12 点击数:

随着4G业务在 各大运营商中实现商用,通信基 站的数量有了非常大的增长,分布范围也明显扩大,同时基 站中的设备种类和数量也有了很大的增加。这些给 通信基站维护的从业人员造成了很大的压力,从各专 业维护工作量在总维护量中的占比来分析,其中电 源专业设备故障引发的相关维护工作量约占六成以上,寻找基 站电源系统故障发生的规律,寻求快 速有效的故障解决办法,提升通 信基站的维护效率,提高通 信网络质量已成为各大运营商运维部门和通信服务企业亟待解决的问题。本文从 如何提高通信基站电源系统的供电安全,降低通 信基站电源系统的故障率,提高网 络运行效率方面做些探讨。 一、 通信基 站电源系统的组成 目前通 信行业移动基站(以下简称基站)中的主 设备大多依靠直流不间断供电系统提供能源保障 (部分局站采用交流UPS的供电方式,本文不做描述)。供电系 统由组合式开关电源和铅酸蓄电池组组成,业界主 流的额定供电电压等级为-48V。系统设 计时会根据负载的容量、市电可用度、保障时间、基站的 重要程度综合考量开关电源和配套蓄电池组的容量。 二、基站电 源系统维护的现状 近年来 通信高频开关电源的技术已非常成熟,主流厂 家的设备在功能、技术指 标和可靠性方面都取得了非常大的进步,在环境的适应性、节能、可维护性、智能化、数字化 方面有了显着的提高。基站用 的组合式开关电源的使用越来越简单,需要维 护和调整的项目越来越少,维护人 员在现场往往只是看看参数,量量电压,似乎觉 得没没什么可做的。但是基 站电源系统的故障发生频率并没有随着开关电源质量的提升而减少,故障维 修所需要的技能也并没有随着设备的智能化和可维护性的提高而相应降低。反而有 相当数量的电源系统故障需要维护人员有更加扎实的基本技术和丰富的经验才能顺利完整维护任务。 三、基站电源系统的特点 1. 基站数量巨大,分布范围极广 电信重 组使主要运营商相继成为全业务运营商,重组后 的三家运营商在3G网络建设上投入巨资。据统计,截至2010年4月,三大运 营商的基站数量分别约为:中国移动55万个,中国联通40万个;中国电信30万个。通信行 业的基站数量超过120万个,如此庞 大的网络规模分布在广阔的土地上,使基站 设备的维护面临空前的压力。 2. 基站环境恶劣,交流供电复杂 网络的 全覆盖是各大运营商竞争的焦点,运来越 多的基站建在偏远的郊外、公路的两侧、高山的顶上,有些基站使用农电、小水电 或是借用矿山的工业用电,经常出 现电压异常波动、停电等故障,使得基 站的供电容量和供电质量都无法保证,市电的可用度非常低,给基站 设备的维护造成了很大的困难。 3. 铁塔居高临下,雷击灾害频发 高山、野外基站的大量建设,使得雷 击灾害造成的基站通信事故频发。铁塔一 般都是基站附近位置最高的建筑物,并且铁 塔具有良好的电荷输送本领,所以在 雷云形成的过程中,铁塔顶 端的电场畸变最严重,铁塔最容易引雷。强大的 雷电流通过铁塔流入地下,在铁塔 周围形成巨大的电磁场,感应出 的过电压通过各种途径耦合到设备端,基站交流供电线路、射频引线、3G 的塔放电源线、光缆的 加强筋等都是感应过电压的入侵渠道。同时雷 电流释放形成的地电位抬高而进行的反击放电也是基站设备遭受雷击损坏的主要原因之一。 四、基站电源系统维护 以下我 们将分别从市电引入、防雷系统、开关电源主机、蓄电池、环境与 监控系统五个方面来提供一些维护建议,希望能 对广大基站维护人员有所启发和帮助。 1. 市电引入 基站建 设尽量考虑专线引入,避免在 路由中加入漏电保护开关,如低压 引入距离较长则建议架设基站专用变压器。对于市 电故障频发的基站,应当果 断进行市电整改,这是所 有基站电源系统维护的前提。基站市 电引入若与矿山、工厂共 用线路则在维护中需要关注供电线路中操作过电压和电压异常波动的情况。曾经发 生过由于采石场电锯的启动造成基站SPD和开关 电源设备的频繁故障。维护中 若发现基站平时市电情况良好,但前级 设备经常不明原因的损坏,维护人 员需要检查外围用电环境的影响,这点在 我们目前的维护中做得还不够。 市电的 零线必须保证可靠接入,相当一 部分基站的市电故障是由零线的故障引起的。架空线 路和引入铜电缆之间的连接必须使用专用接头压接,并做好防腐处理,这样可 以防止接头长期裸露在户外遭腐蚀形成零线虚接,避免零 线接触不良影响基站供电安全。 交流配 电箱要定期检查,防止接头松动,要定期 检测基站交流负载电流,核对输 入开关整定值的设置是否合理。 2. 防雷系统 基站是 最容易遭受雷击侵害的通信网元,基站的 防雷一直是通信行业雷电防护的重点和难点。由于基站的特点,直击雷 对基站设备的损害极少,我们进 行雷电防护的重点是防感应雷。雷击过程中,雷电过 电压经过各种途径耦合到设备端,设备端 口和线路间存在的雷电过电压超过设备的耐受水平,就会造成设备损坏。在基站 的设计过程中会充分考虑雷电防护的需求,我们在 后期维护中需要关注基站的防雷效果。若发现 基站频繁遭受雷击损坏,需要请 有资质的单位进行勘查和检测,提出针 对性的解决方案,进行整改。防雷是系统工程,光靠SPD或是降 低接地电阻是解决不了问题的。 维护人 员需要按照维护规程定期测量接地电阻,目前的 行业标准中对接地电阻的要求已放宽,事实证 明一味降低接地电阻对提升基站防雷效果没有直接的帮助。 维护人 员要定期检查等电位连结的规范性和可靠性,这点非常重要,却经常被忽视。另外基 站维护中经常发生SPD烧毁造 成严重的通信事故,维护中需要检查定期SPD的状态,有条件 的话要用仪表定期检测SPD模块的性能,发现异常立即更换。 3. 开关电源 开关电 源是整个基站供电系统的核心,通行行 业入网的开关电源都具有很高的可靠度(MTBF),但是和 网络安全息息相关的系统可用度,我们在 维护中要同时关注系统的可靠性和系统的可修复性,努力降 低系统的修复时间。开关电 源的故障与市电质量、线路过电压、机房环 境以及产品本身的质量都有很大的关系。日常维 护中建议定期对基站电源进行检测,包括功 能检查和性能检测,每年定 期对风冷模块进行除尘处理,有效的 日常维护可以大大降低电源设备的故障率。中达电 通可以为客户提供类似的检测和保养服务。 抢修队 伍要严格进行技术培训和考核认证,避免在 抢修中造成二次故障和人身伤害。可以依托厂家建立24小时应 急抢修联动机制,在专业 厂家的指导下合理安排备件库存,制定严谨的故障(事故)应急预 案做到科学管理。 开关电 源是最容易遭受雷击的设备,3G基站要 在原先防雷的基础上做好上塔电源线的防护。 2008年以来,电源厂 家针对基站电源开发出了效能管理功能,值得注 意的是这项功能的设计必须保证在任何状况下至少有两个模块在正常输出。中达电 通在开关电源的效能管理软件上已做了此项设计,用户可以放心使用。 4. 蓄电池 蓄电池 是基站电源系统的最后一道防线,其重要性不言而喻,但是基 站蓄电池组的维护却一直是行业中的最大难题之一。蓄电池 的维护以日常的检测和预测性维修为主。具体来 说是对蓄电池组进行定期的核对性放电测试和容量测试,再根据 测试的结果对蓄电池进行更换和维修处理。在蓄电 池核对性放电测试和容量测试时,使用吉 之龙电器的蓄电池放电测试仪是非常好的选择。 蓄电池 的健康状况与机房环境、开关电 源的电池管理功能、市电可用度、蓄电池 本身质量都有很大关系,维护中 应同时关注上述环节。蓄电池 的使用中要严格防止过充和充电不足,对于有 均充需求品牌的电池要按说明书的要求准确设置均充参数。 基站电 源系统大多有二次下电的负载管理功能,应当结 合基站传输复载的重要性、市电可用度、蓄电池 组容量和次要负载容量来统筹考虑二次下电跳脱电压的数值,不建议 全网按同一标准设置。 环境温 度对蓄电池性能和寿命的影响举足轻重。由于基 站的市电状况不好,往往在夏季用电高峰,市电电 压不稳定造成空调无法正常运行,使得机 房温度严重超标,环境温度升高10度,又不对 充电电压进行调整,其电池 使用寿命将缩短一半。所以,我们需 要对充电电压设定温度补偿,以避免 高温下的过充和低温下的欠充。补偿的基准温度为25摄氏度,补偿的 参数需要参考电池说明书设定。 发现不 良电池要尽快更换,否则会 导致整组电池容量的下降进一步则会引发通信事故,更换时 要尽量考虑使用相近批次的电池。备件电 池可以在日常维护和设备的汰换中取得并进行统一管理,不同品牌、不同型 号和不同容量的电池严禁混用。 5. 环境和监控系统 上面已 经谈到机房温度的保持对蓄电池的重要性,机房灰 尘同样也会对电源设备和主设备造成很大的影响,我们在 做好维护工作的同时必须保持机房的清洁。 近年来 基站监控系统的普及率有了很大的提高,维护人 员应充分利用监控系统,保证监 控系统的有效运行,使之成 为一个有效的工具来减轻维护的压力。基站电 源系统的维护是工作量很大而且异常枯燥的工作。应做到 故障前维修与抢修相结合,隐患查 找与整改相结合,在维护 实践中锻炼维护队伍,提升维 护人员的维护技能,才能轻 松应对越来越繁重的基站维护要求。近年来,中达电 通针对基站电源的维护特点推出了一系列的服务产品,我们将秉承主动维护、预防为 主的维护理念全力为客户通信网络的可靠运行提供最有效的保障。
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