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直流远程供电解决方案 March23 2020 1 目录 1 背景概述 供电问题突出的来源 分布式基站建站需求 场景1 楼宇内3G数据 WiFi覆盖 在该场景下 数据业务主要集中在室内 若沿用传统宏基站模式 覆盖区域针对性不强 外部信号穿墙后衰减严重 语音质量下降 数据速率缓慢 用户体验下降 场景2 高速铁路 高速公路 在该场景下 语音及数据业务需求在空间上呈纵向条带状分布 若延续传统宏基站的蜂窝覆盖模式 基站数量多 覆盖效率低 基站间业务切换频繁 造成通信质量下降 掉话频繁 面临问题 如何配备后备电源 如何降低建站成本 如何解决48V供电距离短的问题 目录 2 与传统保障模式的比较 48Vdc220Vac 48Vdc 逆变器 220Vac 本地供电就近安装小电源 小UPS 小开关电源 是目前分布系统的主要保障模式 48V集中供电BBU RRU由同一电源供电 交流远供逆变器输出远拉 传统保障模式 保障方案一 远端设备就近安装小电源 UPS 开关电源 优势 工程安装方便 设备故障对其他远端的威胁小 存在问题 建站成本高 交流引入可靠性差 后备保障困难 电池运行环境差 寿命短 增加投入 电源监控实现较难 影响抢修的时效 日常维护量增加 维护管理难度增加 小电源设备 尤其是小UPS电源设备故障率高 保障效果差 2 与传统保障模式的比较 光纤 保障方案二 48V集中供电优势 系统结构简单 拉线容易 保障可靠 存在问题 48V远供压降大 对线径要求高 电压低 供电距离受限 距离过远 短路不能有效保护 光纤 2 与传统保障模式的比较 电缆 保障方案三 220Vac交流远供优势 供电距离远 交流受电的设备适应性好 维护工作量小 便于集中监控 存在问题 逆变器成本较高 模块化的成本更高 简单的单机远供安全性差 线损高 压降大 集肤效应 2倍于直流 故障率高 效率低 光纤 2 与传统保障模式的比较 电缆 2 与传统保障模式的比较 保障方案四 280V直流远程供电优势 供电距离远 可扩展性好 保障灵活 模块化配置 保障安全性高 远端网元设备受电模式不限 集中供电便于监控 维护工作量小 电压稳定 不受停电影响 设备效率高 顺应高压直流供电的发展趋势 存在问题 行业标准问题 大家担心的安全问题 光纤 电缆 2 与传统保障模式的比较 优势 1 取电方便 不用另外找电源 可解决野外取电难的问题 2 电源稳定 不受市电干扰 并且具有一定的电池后备时间 3 远供线路与市电完全隔离 线路不接地并与大地悬浮 一定程度上降低了漏电的风险 供电独立性强 4 减少电表 电源柜 漏电保护开关的使用 降低成本 减少市电审批环节 5 降低施工成本 可以选用传输电缆与光缆的复合结构 可以与光缆一次性施工 6 与交流拉远相比 在一定程度上节省线材 7 有效的简化了维护工作 与在远端配置后备电源相比 降低了维护工作量 8 直流远供电源不受当地市电复杂的负荷变化 昼夜变化 电站多样化而产生电压过高或过低 不受当地大型设备开启和关闭时而产生干扰 谐波 闪变和浪涌等干扰 杜绝当地复杂电力网络中的直接雷和感应雷损坏通讯设备 9 直流远程供电网络干净单一 供电电压稳定 从而保障通信设备工作稳定 可靠 并有效延长通信设备使用寿命 2 与传统保障模式的比较 市电优势 2 与传统保障模式的比较 价格优势 综上所述 远程供电比传统供电在电力引入费用 停电影响 管理维护方面具有较大优势 同时在建设时具有投资少 周期短等优势 2 与传统保障模式的比较 价格优势 目录 280V直供 局端机房 交流 开关电源 局端系统 48Vdc适配器 远端通信设备 220Vac适配器 直流远程供电原理示意图 远端防雷 48V供电 220V供电 280V直流拉远 远端 48V 250 410Vdc 市电 蓄电池组 3 直流远供技术之 原理示意图 直流远程供电系统结构图 3 直流远供技术之 系统结构图 3 直流远供技术之 整体方案 局端 局端设备是远供系统的核心 可以完成 48V直流隔离升压到250V 410V DC DC升压 电压升高到410V以后 相同线缆资源条件下 传输距离成倍提高 相同传输距离条件下 所需线缆资源线径大大降低 从而解决资源投入 具备完整的保护功能 还可完成系统监控 远端 远端设备具备将直流高压变换成稳定的直流 48V 或dc320V DC DC降压或稳压 功能 直接为基站设备供电 传输线路 局端与远端之间既可以使用复合光缆 完成直流电的远程传输 为远程RRU设备供电 3 直流远供技术之 设备示意图 远端适配器 局端系统 C级防雷器 3 直流远供技术之 嵌入式局端 艾默生 局端系统 单模块1000W 满配5个模块配置液晶监控 智能接口绝缘监察功能输出C级防雷全正面维护 3 直流远供技术之 组合式局端 280Vdc单插框容量 5kW内置48V电源系统 独立安装输出电压225 380V输出分路 2路 空开保护 独立监控 RS232 IP 干接点完善的防雷保护输出过 欠压 短路 对地绝缘监测 48V 280V一体化解决方案 3 直流远供技术之 嵌入式局端 1 直流悬浮传输技术 输出电压 输出的直流高压对地处于悬浮状态 人接触任何一个极性无触电的感觉 2 开路保护 当传输回路 正极或负极电缆 部分或全部被破坏时 为确保维护人员与设备安全系统切断高压输出 输出线路检测电压 40V 线路无高压 保护时间 30ms 维护人员触电几率很小 3 短路保护 当传输回路中 某处电缆的正极与负极短接时 系统切断高压输出 输出线路检测电压 40V 线路无高压 保护时间 30ms 可防止线缆过热 4 漏电保护 当远供回路任何一处对地绝缘阻抗下降 产生对地电流时 2mA 系统应切断局端高压输出 输出线路检测电压 40V 保护时间 30ms 3 直流远供技术之 远端 柔性配置以下4种需求 IP45防护等级独立液晶显示监控可选内置监控防盗组件提供RS232 干接点等智能接口 3 直流远供技术之 远端 特点 具有宽范围直流输入 DC DC降压功能 具有输出短路 过压 过流保护功能 具有直流输入端防雷保护 等级20KA 功能 3 直流远供技术之 光电复合缆结构 3 直流远供技术之 电缆选择 铜和铝合金对比 铝合金导体价值低单位长度重量轻在废旧物资市场很难找到销路 3 直流远供技术之 电缆性价比 价格对比 为达到相同导电效果 复合铜缆的价格是复合铝合金缆的1 5倍 复合铝合金缆可以节省1 3的成本价格 光电复合铜缆 光电复合铝合金缆 3 直流远供技术之 电缆计算 3 直流远供技术之 电缆计算 输电线缆工程应用计算实例 设 远端交流型RRU动态峰值功耗为 300W 输电距离 1 0KM 输电线缆为6平方铝芯缆 远供局端输出电压 DC280V 请计算线路电流 线路功耗 线路压降及负载电压 注 50 铝电阻率 3 14X10 8 铜电阻率 1 94X10 8 RW 3 14X10 8 1000 2 6 10 6 10 5欧姆 10 5I2 280I 300 0 线路电流 I 1 12A 线路功耗 PW 13 2W 线路压降 UW 11 8V 负载电压 UL 268 2V 3 直流远供技术之 电缆计算 3 直流远供技术之 对照表 传输距离与设备功率对照表 截面积 mm2 距离 m 目录 4 勘察注意事项 直流远供系统在不同的使用环境下与传统的户外分散取电进行成本的比较 可以基本得出 1 当设备拉远距离大于200m时 宜采用直流升压供电方案 2 考虑到综合成本因素 单回路负载总功率在1200W以下 拉远的电缆截面积不宜超过16mm2 拉远距离不宜超过5kM 3 根据实际绝大多数应用情况的模式距离在3公里以内的 单回路总功率在2000W以下 线径为4 6 10方常用线缆 尤其在考虑光电复合电缆 通信专用电力铝缆等新型材料下 直流远供系统有非常大投资优势 远供厂家目前建议远供在4公里以内 超出4公里投资偏大 4 勘察注意事项 远端 一 注意直流远供远端安装位置 1 屋面站点 建议抱杆安装或者挂墙安装 选择与3个扇区RRU间最近位置 2 铁塔或增高架站点 直流远供远端需采用塔下或增高架下抱杆或挂墙 不建议直流远供远端上塔 3 根据远端LTE3台RRU和预留CDMA3台RRU 远端基站功耗预估2000W 因此需配置2台直流远供远端 宏站远端接入设备功耗 4 勘察注意事项 机房扩容 一 根据远端2000W功耗需求 近端机房直流远供局端需配置3000W功率 得出机房需求 蓄电池扩容根据黑龙江地区情况 市内基站按4小时考虑 郊区按8小时 重要等级高 VIP站点 包括传输节点 维护不便 规模容量较大的站点采用12小时至24小时的电池配置 具体计算公式参照附件表格 熔丝需要2个100A 一个供BBU 一个供直流远供局端设备 开关电源熔丝或空开的额定电流值应不大于最大负载电流的1 5倍 模块需扩容60A 结合现有电流负载和模块数 蓄电池扩容数 根据N 1原理扩容 综合柜空间需求 BBU2U DCPD1U 局端设备3U 因此综合柜需空间7U 32CM 以上 4 勘察注意事项 近端机房 一 室内开关电源和蓄电池勘察 1 记录熔丝端子占用情况 本次需考虑100A熔丝两个 一个供新增BBU使用 一个供直流远供局端设备使用 2 记录开电源模块情况 考虑是否需要扩容 3 记录开关电源显示屏上负载电流数据 便于计算扩容需求 4 记录蓄电池容量 若放电时间不足 综合考虑放电时间 机房承重 机房空间是否可以扩容电池容量 更换为大容量的电池 或者新增电池 以使得放电时间尽量满足要求 二 室内综合柜勘察 1 综合柜内需至少有7U空间供BBU 直流远供局端设备安装 三 原有设备勘察1 重点记录现网LTEBBU能否共用 2 记录其他主设备 900 CDMA 3G 情况四 其他走线勘察 目录 5 主要应用场景 室内覆盖城区覆盖乡村覆盖公路覆盖铁路覆盖WlanWiFiEPON 5 主要应用场景之 分布式基站 室内覆盖 密集城区覆盖 乡村覆盖 写字楼 酒店 公共场馆BBU集中部署 RRU拉远数量多 距离远 机房不足位置不理想供电距离远 乡村供电不稳备电成本