集中直流远供系统在分布式基站的应用探讨

陈文环，郑发秀，倪奇文

（1 中国称动通信集团浙江有限公司杭州分公司，杭州 310015; 2 中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

1 前言

分布式基站的广泛应用，拉远设备的后备电源保障已成为网络建设急需解决的难题之一。通常远端设备安装环境比较复杂，机房空间大小以及设备放置方式各不相同，另外安装场地供电条件不理想，供电类别不一，不稳定；加之与业主协调难度越来越大，安装电源设备面临诸多困难。本文根据当前网络规划建设发展趋势，对不同场景下分布式基站所采用的集中直流远供电源保障方案进行探讨论证。

2 传统电源保障方案

2.1 -48V电源保障

模式1：利用近端-48V直流电源向远端RRU设备进行供电。-48V直供是一种较为简单的供电方式，由于直流供电方式压降的要求（开关电源到远端RRU设备的一般允许的压降不大于2.31V），所以供电距离较短(一般按100m范围之内考虑)。

模式2：在远端设备就近安装小型一体化电源。远端RRU设备安装机房存在着交流电引入困难；电源设备故障率高，寿命短；网元设备分散、功耗小，投资量大；远端电源设备监控困难等限制条件，造成小型一体化电源解决方案不能得到广范应用。

2.2 220V电源供电

模式1：配置UPS设备作为后备电源。根据目前网络建设情况，远端RRU单台功耗约300W左右，且位置布放相对分散，远端设备的总耗电量需求较小(一般不大于5000W)。目前在通信电源系统设备应用中，容量小于10kVA 的UPS设备存在着运行不稳定、故障率高等问题，同时远端设备在工程安装实施过程中，存着和就近安装小型一体化电源同样的限制条件。

模式2：远端设备就近取电。就近取电无后备电源保障，当市电中断时，远端的设备随之也中断，在工程实施中不推荐采用。

3 集中直流远程供电系统

传统解决远端设备的电源保障方案在实际的建设和维护中存在诸多问题，已不能满足网络建设发展的需要，建立一种新的电源标准来解决分布式基站中的电源保障势在必行。通过对集中直流远供系统的试点和研究表明，此供电方式安全、稳定、可靠，该系统解决方案可以满足多场景远端设备的供电保障需求。

3.1 系统原理

集中直流远供系统是将传统的-48V的直流基础电源，通过280V直流远供局端设备升压至直流280V(225V～380V可调)，采用相应的电力电缆传送至分布式远端设备或通过DC/DC适配器进行降压(-48V)向分布式远端设备进行供电。系统示意如图1所示。

图1 集中直流远程供电系统组成示意框图

3.2 系统主要技术说明

3.2.1 系统供电全程悬浮

集中直流远供局端设备采用谐振软开关技术进行直流变换，主回路中采用变压器来实现升压及和输入侧的隔离。输出线路为全程对地悬浮状态，可以实现开路保护、短路保护、漏电保护、设备输入、输出安全保护、强电入侵保护以及所有保护的自恢复功能。

3.2.2 系统传送对线缆选择

集中直流远供系统电缆一般要求采用耐受等级为1kV的双芯电缆；外皮颜色为橙色，且醒目加印“直流300V，请注意安全”的字样，内部双芯线缆外皮颜色分别为红色和黑色，红正，黑负。一般情况下采用传统的电缆和传输光缆各自单独布放，特殊情况下可选用性能工艺质量优良的光电复合缆进行线路施工。

传输距离与线缆压降计算公式如下：

其中： ΔU—压降； L—电缆长度； ρ—导线电导率，铜取57； S —导线面截面积。

3.3 系统应用场景和组网方案

集中直流远供在分布式基站中应用，主要是基站的室外站，例如无线小区、边际站、铁路、公路、隧道、街道站等和室内分布，例如火车站、商场、机场、会展中心、住宅社区、校园、商务楼宇、医院等。站点一般组网模式采用集中BBU池、RRU拉远的。

集中直流远供系统供电方案的网络供电组网模式主要有点对点、星型、长距离级联（带状型）、环型等。

3.3.1 点对点组网方案

远供电源局端设备与BBU设备同基站、机房安装；远供输电线缆建议城区基站使用复合光缆，郊区边际基站使用铝芯电缆；考虑远端设备的防雷和电源输入接续问题，远端需配置防雷保护器和电源分配器。供电示意如图2所示。

3.3.2 星型组网方案

远供电源局端设备与BBU设备同基站、机房安装；远供输电线缆建议：城区基站使用复合光缆，郊区边际基站使用铝芯电缆；远端RRU建议选用交流220V供电输入的设备机型（支持高压直流输入）；考虑远端设备的防雷和电源输入接续问题，远端需配置防雷保护器和电源分配器。供电示意如图3所示。

图2 点对点组网供电示意图

图3 星型组网供电示意图

3.3.3 长距离级联组网方案

高铁、高速路沿线多采用多级RRU串联合并构建超级小区覆盖的方案；选取高铁、高速路沿线的宏基站作为远供电源局端站，分别向上行、下行方向的RRU直流远程供电，根据功率和线缆规格，单方向设计RRU站点级联数量应严格控制，不宜大于8个，BBU、传输设备安装在局端站；高铁沿线RRU、直放站等设备建议选用直流48V供电方式，以降低高压接触网磁场干扰；远供输电线缆建议使用铝芯电缆，与光缆同路由，同杆路、管道敷设。供电示意如图4所示。

3.3.4 环型组网方案

远供电源局端设备与BBU设备同基站、机房安装；方案采用双路输出环状供电网络；考虑节省建设成本，远端设备建议采用交流220V供电方式（支持高压直流输入）；考虑远供系统局端设备最大输出功率，结合远端站点的功耗，建议单个环的远端设备不大于8个。供电示意如图5所示。

4 应用案例

某省高铁客运专线无线规划建设基站共90个，部分拉远站点存在着就近市电取电困难、成本高，网络要求保障等级高等问题。

根据建站点的市电引入情况，结合今后维护的便利性和安全性，对部分拉远站点采用集中直流远供方式进行供电，远供线路的电源中心站的动力配套提高配置等级。选取电源中心站19个，RRU拉远站点采用集中直流远供方式供电的为39个拉远站。

根据工程实施后，就集中直流远程供电与传统电源保障方案的总结分析比较如下。

4.1 工程投资

传统就近电源保障方案，新增户外一体化电源设备(设备费按0.7万元计取)、外市电引接费用整个方案设备投资费用为144.6万元。

集中直流远程供电方案，新增直流远供局端设备、19个中心站新增的-48V直流电源设备、铠装铝芯线缆、线缆施工费等整个方案设备投资费用为131.6万元。

相比两个方案，集中直流远供可节省投资约13万元。

4.2 后期维保成本

图4 级联组网供电示意图

图5 环型组网供电示意图

表1 常见远端电源保障方案优劣比较

传统就近电源保障方案每年运行成本合算为12.87万元，其中每点每年基本代维费为0.18×39=7.02万元；平均每年电池报废费用为0.3×39/2=5.85万元。

采用集中直流远供的运行成本约为8.81万元 ，其中每站点的基本代维费为0.1×39＝3.9万元；平均每年的电池报废费用约为（15500/6）×19＝4.91万元。相比两个方案，集中直流远供可节约维保成本约4.06万元。

5 结束语

综上分析表明，在解决远端设备的电源保障方案中，集中直流远供系统与传统的传统方案相比，具有节省工程投资及维保成本的优点，是一种较好的远端设备电源保障解决方案。各供电保障方案优劣比较如表1所示。

在移动通信网络快速发展的背景下，分布式的基站建设方式作为网络建设方式的有力补充，正在网络建设中发挥着越来越大的作用。分布式基站在网络建设中广为应用，促使远端设备的电源保障方案也突显出重要作用。集中直流远供系统不仅较好解决分布式基站远端设备供电难题，同时取得较好的社会和经济效益。