电源系统.docx

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电源系统

不同直流供电系统对比

——-48V基站用电设备利用+24V转-48V供电与-48V直接供电优劣对比

摘要：

在惠州的华为基站电源系统中，有“+24V转-48V”和“-48V”两种，这是由于基站主设备所需电源不同、工程施工、投资控制等综合因素导致的，这种情况在广东公司普遍存在。

在维护中，我们发现两种电源系统下，华为基站的退服情况不尽相同，甚至差别很大，就此，我们展开细致研究，分析问题所在。

关键词：

基站电源、+24V、-48V

一、问题背景：

目前惠州GSM无线基站设备是爱立信与华为两个厂家，从设备用电供电方面的不同来看，其中早期爱立信RBS2202设备均是使用+24V电源系统供电，后期RBS2202、RBS2206设备及华为BTS3012设备基站均是-48V电源系统供电。

华为主要分布在博罗、龙门及惠东，其中龙门、博罗区域是最早在2006年底至2007年由原来的爱立信RBS2202替换成华为BTS3012设备的，由于当时惠州是在广东最早上华为基站设备的区域，在当时的替换过程中只是更换主设备，电源供电系统及其他是配套均未更换，只是在原有+24V电源系统的基础上增加一套+24V转-48VDC/DC转换系统来给设备供电，而从2008年开始在惠城区部分区域及惠东的替换工程中，同时也把+24V电源系统更换为-48V电源系统。

从惠州目前网络设备故障来看，华为设备的故障明显多于爱立信的，特别是小区退服率和设备故障率；而且在博罗与惠东的网络规模在基本相同的情况下，博罗区域的小区的退服率、设备故障率均比惠东区域的高。

而两区域比较明显的区别主要是供电方面：

博罗BTS3012设备使用“+24转-48V”电源系统远多于惠东。

二、两种供电电源系统的不同：

1、系统供电结构不同：

两种供电方式最终的输出均是-48V，但在实现的过程中，存在很大的差异，如下图。

方式一：

此方式的电源系统主要由三部分组成：

+24V电源系统、DC/DC+24V转-48V逆变系统和24V蓄电池组，其中基础电源是+24V系统，再经过DC/DC逆变系统输出-48V，最后给基站设备供电。

各部分参数：

输入电压范围

输出电压范围

效率

+24V电源

187--264Vac

20--30Vdc

η≥92%

DC/DC

19--27Vdc

－52～－56Vdc

η≥85%

-24V电池组

20--30Vdc

18--27Vdc

η≥100%

方式二：

此方式的电源系统主要由两部分组成：

-48V电源系统和48V蓄电池组直接是-48V电源系统输出，然后给基站设备供电。

各部分参数：

输入电压范围

输出电压范围

效率

-48V电源

187--264Vac

43--59Vdc

η≥90%

-48V电池组

43--59Vdc

36--54Vdc

η≥100%

2、安装方式配置不同

在安装方式方面，两种供电系统主要有两方面不同：

◆电源系统的工作接地不同

电源系统设备的接地有两部分：

工作接地和保护接地

方式一：

基础电源系统是+24V系统，其工作接地是负极接地，DC/DC转系统只有保护接地；

方式二：

-48V电源系统的工作接地是正极极接地。

◆配置电池单体数量不同

方式一：

基础电源系统+24V,蓄电池组由12个2V单体串联组成；

方式二：

-48V电源系统，蓄电池组由24个2V单体串联组成。

在基站设备配置相同的情况下（即负载功率一定），由于-48V比+24V电源系统的输出电压绝对值（U）大一倍，在功率（P）一定的情况下，-48V电源系统输出电流（I）比-24V系统的小一倍。

因此在负载功率相同的情况下，-48V电源系统的电池续航能力比+24V系统长2倍。

+24V电源系统安装接线图：

-48V电源系统安装接线图：

三、两种供电方式的优缺点

根据两种方式的供电结构组成和安装配置的不同，从基站设备运行可用性、稳定性、安全性性等方面考虑，对其两种方式的供电的优缺点进行总结。

方式一：

优点：

●PSC48150/25DC/DC电源系统将±24V直流变成-48V直流，解决在24V供电环境下机站设备对-48V的电源需求问题。

●投入成本低、安装空间小。

缺点：

●DC/DC系统本身损耗大，效率在满负荷时在85%，自身损耗15%。

●电池后备时间短：

+24V电源系统，在电池可提供的功率上已经少了一半，因此在停电后，低压、发电机率高，电池被完全放完的机率就高。

●在原有系统中增加DC/DC转换器，也增加了系统节点，系统故障率随着增加。

方式二：

优点：

●提高安全可靠性：

相同基站设备配置下，后备时间长、没有DC/DC系统减少了损耗（效率高）；

●减少压降：

由于输出电压高，因此在负载一定的情况下，线路损耗电压低，适合远距离的供电布线；

●正极接地，防止了电池电极的腐蚀：

缺点：

●机房内直流供电电压单一只有-48V，如有24V设备需另加小型的逆变器，因此机房内的直流设备必须在设计时，配置好48V电源模块。

●投资成本高、电池安装空间大。

四、两种供电方式对基站设备影响实验测试：

通过测试发现两种电源系统在停电状态下的不同表现，对两种电源系统分别在“二次下电”开启与关闭情况下进行模拟“停电-放电-倒站-电池耗尽-重启”这一过程，检验两种系统在小区退服方面的不同表现。

（一）试验：

+24V转-48V电源系统

●维护开关打到正常状态：

系统电压下降到22.2V时，+24V电源系统一次下电动作，断开对DC/DC的输入，此时DC/DC输出断开无输出，基站设备断电退服，市电恢复直到电池电压到24V时，+24V系统输出正常，基站设备供电正常。

●维护开关打到维修状态：

+24电源系统下电功能的被屏蔽，直到电池电压下降19V时，由于DC/DC转换的电压输入范围是19V—27V，低于19V时，转换模块不工作，输出断开基站退服，接着基站马上重启，因为在基站退服后，负载电流会急降，同时电池的电压会升起到21V左右，导致DC/DC转换系统重启，输出正常，各小区慢慢开启，同时负载电流增大，系统电压也开始下降，到小区全部恢复后，系统电压也下降到19V以下，设备又退服，如此反复，导致小区频繁退服。

标注1：

二次下电功能有效，开关打到正常状态；

标注2：

电池电压为22.1V时，一次下电，DC/DC关闭，小区退服；一小时后电压升高为24V，DC/DC开启，小区开启；十分钟后，电池电压再次降为22.1V，一次下电，DC/DC关闭，小区再次退服；等待约30分钟后，电压无法达到22.1V；

标注3：

对电池充电，DC/DC开启，小区开启，关闭二次下电功能后断开市电；

标注4：

当电池电压降到19V时（DC/DC的最小额定开启电压），DC/DC关闭，小区退服；十分钟后电压升高，DC/DC启动，小区重启；很快，电压降到19V，DC/DC关闭，小区再退服；该过程不断反复；30分钟小区反复退服9次。

随着电量减小，反复退服的间隔将缩短。

小结：

二次下电关闭情况下，电池电压在19V上下反复时会引起DC/DC反复重启，从而导致小区反复重启；

（二）试验：

-48V电源系统

●维护开关打到正常状态：

系统电压下降到45V时，电源系统一次下电动作，断开输入，基站设备断电退服，市电恢复直到电池电压到50V时，系统输出正常，基站设备供电正常。

●维护开关打到维修状态：

电源系统下电功能的被屏蔽，直到电池电压下降36V左右时，由于此时电源系统无法提供足够的功率给设备运行，因此各小区期全部退服，但未断电，期间重启了1次，之后由于电压过低，无法满足设备的要求，设备无法开启。

标注1：

二次下电功能开启，开关打到正常状态；

标注2：

电池电压为45V时，一次下电，小区退服，等待约1小时后没有出现重启；

标注3：

对电池充电，小区重启后关闭二次下电功能，断开市电；

标注4：

电池电压为35V时，小区退服，后来没有重启；

小结：

由于-48V电源的开启电压最低为-47V，电池放电状态下较难达到，因此一般不会引起小区反复重启。

（三）试验现象总结

◆二次下电开启时，电池电压为降至一次下电电压时，基站设备下电，稍后电压会恢复升高，直至设备重启，随后再次下降，一次下电，小区再次退服；该过程会重启1-2次；

◆二次下电关闭时，电池电压会持续下降至DC/DC设备的最低额定电压（19V），DC/DC关闭，基站退服；很快电压升高至19V，DC/DC重启，小区重启，该过程会重复1-3小时不等，造成小区频繁退服；

◆二次下电开启时，电池电压降至45V时，一次下电，小区退服1次，由于该类电源柜的最低重启电压为47V，因此电池电压很难回升至该高度，小区较难重启。

◆二次下电关闭时，电池电压会一直降至35V时，设备下电，小区退服，由于此时电池不能回升电压至47V，因此小区无法重启；

五、总结：

通过以上的对比叙述和现场对其的测试实验，“+24V转-48V电源系统”相比“-48V电源系统”，由于其“DC/DC转换”的存在、电池容量配置小等原因对基站设备运行的稳定性影响较大，特别是容易造成小区频繁退服的问题，特别是在电池耗尽时，操作不当或者停电较多，该情况会更为明显；

◆“DC/DC转换”耗能较多，一个会消耗约15%的能量；

◆在增加“+24转-48电源系统”的”DC/DC转换“时，电池没有改变，使得本身的续航时长不增反减；在电池可提供的功率上已经少了半，因此站点在停电后，低压、发电机率高，电池被完全放完的机率就高，而小区频繁的退服均是发生在电池放电的最后，不管是传输设备下电还是基站设备下电都均是在这个时候，特别是二次下电功能被屏蔽的情况下，电池容量耗尽，更容易引起DC/DC的反复重启，造成很多的频繁小区退服。

以上两点使该类电源系统的站点续航能力差，电池耗尽较为普遍，对我们的日常维护、防汛应急保障非常不利，同时造成该类站点的运行不稳定对各项网络指标的影响较大。

作者简介：

古伟泉：

惠州分公司网络优化中心无线室

王锡标：

惠州分公司网络优化中心无线室