【阿法迪讲·应用】分布式宏基站配套电源方案

 

1.1.分布式宏基站配套电源方案2.2.1BBU供电可选方案(1)BBU安装在现网基站中BBU如选择在现...



1.1. 分布式宏基站配套电源方案

2.2.1 BBU供电可选方案

(1)BBU安装在现网基站中

BBU如选择在现网基站中安装,宜优先选择安装在市电较好(三类市电或优于三类市电)的基站,安装在有可靠市电基站时,需要核算基站内电源设备容量是否能满足增加的BBU和由基站供电RRU负荷的供电需求,并考虑RRU等设备的线路损耗。如不能满足,需通过扩容开关电源整流模块或更换开关电源架,增加蓄电池组容量等方式解决。

(2)BBU安装在新建基站中

如根据网络规划需要,需新建独立的3G站点,BBU选择在新建站点安装,一般均采用-48V直流供电,在中心机房新增1架-48V直流开关电源和2组蓄电池,新增电源系统的设备配置除需要考虑BBU设备的供电需求外,还需要考虑由基站电源集中供电或拉远供电的RRU等设备的供电需求和线路损耗。

2.2.2 RRU供电可选方案

(1)-48V直流拉远供电

-48V直流拉远供电模式是指RRU等拉远设备利用无线主设备BBU基站中-48V电源系统集中供电,RRU等拉远设备采用直流-48V电压供电。
图2.2-1  -48V直流拉远供电系统框图


① 优缺点比较

优点:方案简单,系统可靠性最高,可保证RRU不间断供电要求,供电集中维护管理,扩容方便,可接入多个远端RRU设备,减少市电引入和相关配套电源设备,成本低,节省投资。

缺点:直流远供需考虑长距离直流供电条件下压降及线损,直流供电涉及到电缆的拉远距离,拉远距离和线路压降、损耗以及线径有关,需通过公式计算。线路总长度、负载的大小、线路线径、线路压降、线路损耗等参数之间存在一定的关系。在线径相同的情况下,拉远距离越长,线路损耗越大;拉远距离一定的情况下,线径越大,线路损耗越小。同时,直流电缆在室外长距离敷设,存在施工难度较大和防雷等问题。

② 供电方案

-48V直流拉远供电可采用一路拉远、多路拉远和升压拉远三种方式,三种供电方案比较如下表所示:
表2.2-1   -48V直流拉远供电方案汇总表
方案一
方案二
方案三
供电方案
远端RRU位置新增室外直流配电单元设备并具有防雷功能,通过中心机房引出一路直流电源至直流配电单元设备,远端RRU设备直接从直流配电单元设备上引电。

远端每个RRU从中心机房开关电源上分别引入一路电源,远端多个RRU引入多路电源。

中心机房新增升压设备,将-48V电源升压至380/220V,远端RRU位置新增降压设备,将电压降至-48V给RRU供电。
优点
1、节省电缆投资和施工成本;2、供电结构简单,安全性较高;3、可接入多个远端RRU设备。

1、供电结构简单,安全性最高;2、减少相关配套设备成本;3、后期维护复杂程度低;4、可使用光电一体化电缆(集束电缆)。

1、节省电缆投资和施工成本;2、线路压降小,拉远距离限制小,线损少;3、可接入多个远端RRU设备。
缺点
1、需新增室外直流配电单元设备,对设备可靠性要求高;2、增加室外直流配电单元设备投资费用;3、增加后期维护复杂程度;4、拉远距离限制,线损大。

1、增加电缆投资和施工成本;2、接入远端RRU设备数量有限;3、拉远距离限制,线损大。

1、需新增升压和降压设备,增加投资;2、供电结构复杂,安全可靠性差;3、后期维护复杂程度高;4、对升压设备和降压设备可靠性要求高。
推荐程度


③ 供电要求

Ø 采用铠装电力电缆,电力电缆两端应作有效接地(接地应在进入机房之前);

Ø 应按RRU允许的最大压降校核电力电缆的截面;

Ø RRU设备由基站内开关电源供电,电源从直流配电单元一次下电开关引接。

④ -48V直流拉远供电的最大允许距离

直流集中供电的最大允许距离与RRU设备电源允许输入电压范围的最小值、RRU设备功耗、电力电缆截面积等因素相关,计算公式如下:

式中: ——集中供电模式最远允许单程距离(m);

——RRU等拉远设备直流输入电压范围的最小值(V);

—— RRU等拉远设备直流功耗(W);

——电力电缆截面积(mm2);

——电力电缆电导率[m/(Ω·mm2) ],25℃时,铜线γ铜=57m/(Ω·mm2),铝线γ铝=34m/(Ω·mm2)。

根据以上计算公式,可以得出RRU直流集中供电的最大允许距离。
表2.2-2    不同功率、不同截面积条件下直流集中供电的最大允许距离
单站2G3G3RRU设备功率W
最大允许压降V
电力电缆截面积mm2
集中供电最大允许距离m
电缆参考投资
线路损耗kWh/
900
(纯2G站点拉远)
3.2
6
24.3
219
212
3.2
10
40.5
567
3.2
16
64.9
1393
3.2
25
101.3
3231
3.2
35
141.9
6164
3.2
50
202.7
12097
1200
(纯3G站点拉远)
3.2
6
18.2
165
377
3.2
10
30.4
425
3.2
16
48.6
1045
3.2
25
76
2423
3.2
35
106.4
4623
3.2
50
152
9073
2100
(2G+3G站点拉远)
3.2
6
10.4
94
1155
3.2
10
17.4
243
3.2
16
27.8
597
3.2
25
43.4
1385
3.2
35
60.8
2642
3.2
50
86.9
5184


由于-48V直流拉远供电主要应用于城区场景,城区拉远站点需同时满足TD和2G设备拉远供电需求,2G拉远RRU设备压降范围大部分为-40VDC~-57VDC,考虑到2G和TD拉远设备需同时满足要求,RRU的最低供电电压范围考虑为40V,所以最大允许压降按3.2V考虑。对于只有TD设备拉远的站点,可以根据主设备厂家的RRU设备压降范围调整最大允许压降,选择合适的电缆线径和拉远距离。

根据目前安徽移动各基站设备厂家提供的电源线径和设备支持情况,考虑到直流压降及线损和经济性原则,直流电缆最大允许供电距离较短,线径较粗,施工难度大,建议仅在同楼内使用。

(2)基站电源逆变拉远供电

由于-48V直流拉远供电存在拉远距离限制,由于部分基站之间距离很远,无法直接采用直流电源供电,只能选择交流供电方式。在BBU中心机房新增1架通信专用模块化逆变电源设备,将中心机房的-48V直流逆变为220V交流电源,采用交流电缆沿光缆杆路架设,在无光缆杆路的情况下,可通过电力杆、新增杆路或地埋的方式为远端RUU供电(城区无光缆杆路资源,可沿光缆管道穿钢管敷设电缆),RRU较多时,只需增加中心机房开关电源和蓄电池容量来满足RRU用电需求。
图2.2-2基站电源逆变拉远供电系统框图


① 优缺点比较

优点:方案较简单,系统可靠性较高,可保证RRU不间断供电要求,供电集中维护管理,可远距离供电,扩容方便,可接入多个远端RRU设备,减少市电引入和相关配套电源设备,成本较低。

缺点:机房中需新增逆变器设备,存在故障点,对逆变器的安全性要求高,逆变器系统转变效率较低,占用机房空间,增加设备投资,同时,交流电缆在室外长距离敷设,存在施工难度大和防雷等问题。采用基站电源逆变拉远供电模式时,线路损耗较大,逆变效率较低,将产生较多能耗。

②  供电要求

Ø 采用铠装电力电缆,电力电缆架空敷设时需要考虑电缆自重;

Ø 电力电缆两端应作有效接地(接地应在进入机房之前);

Ø 为防止雷击,电力电缆两端在连接设备之前应埋地,埋地长度不小于50m;当埋地长度50m有困难时,可以就近埋地绕圈后引接至设备;

Ø 电力电缆最大压降不宜超过20%(即设备端最低电压不宜低于176V);

Ø RRU设备宜采用交流220V电源供电,RRU设备中集成整流设备;

Ø 逆变器输入电压等级为直流48V,输出电压为交流220V;

Ø 逆变器应具有监控模块,逆变模块应采用N+1备份;

Ø 逆变设备由基站内开关电源供电,电源从直流配电单元一次下电开关引接;

Ø 逆变器容量选择应考虑线路损耗和远端整流设备效率;

Ø RRU远端在室外应设置交流配电单元设备,并具有防雷功能。

③  基站电源逆变拉远供电的最大允许距离

基站电源逆变拉远供电的最大允许距离与线路允许最大压降、RRU设备功耗、电压损失计算系数等因素相关,计算公式如下:

式中:——基站电源逆变拉远供电模式最远允许单程距离(km);

——线路允许最大压降百分比(%);

—— RRU等拉远设备交流功耗(W);

——电压损失计算系数,取值见下表;

——电力电缆截面积(mm2);
表2.2-3    线路电压损失的计算系数C值(cosφ=1)
线路标称电压(V)
线路系统
C值计算公式
导线C50)
导线C65)
220/380
三相四线
10γUn2
45.70
75.00
43.40
71.10
220/380
两相三线
10γUn2/2.25
20.30
33.30
19.30
31.60
220
单相及
直流
5γUnph2
7.66
12.56
7.27
11.92
110
1.92
3.14
1.82
2.98
36
0.21
0.34
0.20
0.32
24
0.091
0.15
0.087
0.140
12
0.023
0.037
0.022
0.036
6
0.0057
0.0093
0.0054
0.0089
注:

1.20℃时ρ值(Ω·mm2/m),铝导线、铝母线为0.0282;铜导线、铜母线为0.0172,γ=1/ρ。

2.计算C值时,导线工作温度为50℃,铝导线γ值[m /(Ω·mm2)]为31.66,铜导线为51.91;导线工作温度为65℃,铝导线γ值[m /(Ω·mm2)]为30.05,铜导线为49.27。

3.UN为标称线电压,单位:kV;Unph为标称线电压,单位:kV。

根据以上计算公式,可以得出不同功率、不同截面积条件下基站电源逆变拉远供电的最大允许距离如下表所示:
表2.2-4  基站电源逆变拉远供电的最大允许距离
单站2G3G3RRU设备功率W
最大允许压降
电力电缆截面积mm2
集中供电最大允许距离km
电缆参考投资万元
线路及逆变损耗
kWh/
900
(纯2G站点拉远)
20%
4
1.1
1.03
2241
6
1.67
2.24
10
2.8
5.93
1200
(纯3G站点拉远)
4
0.825
0.77
2988
6
1.25
1.68
10
2.1
4.45
2100
(2G+3G站点拉远)
4
0.47
0.44
5229
6
0.72
0.98
10
1.2
2.54
考虑到电缆投资、施工难度和费用,根据经济性原则,基站电源逆变拉远供电的最大供电范围为5公里,供电距离超过5公里原则上不建议采用逆变拉远供电方式。

④  基站电源逆变拉远供电线缆布放

基站电源逆变拉远供电较适合RRU远端无市电或引入市电困难,且距离中心机房较远站点的情况,基站电源逆变拉远供电线缆布放示意图如下图所示:

图2.2-3  基站电源逆变拉远供电模式示意图
图例:1-电力电缆;2-传输电缆;3-无线主设备机房;4-无线主设备(包含原机房无线设备、BBU);5-电源主设备(包含组合开关电源、蓄电池组、DC变换设备、逆变器);6-传输主设备;7-RRU;8-天线;9-避雷针;10-水泥杆;11-土壤示意

电力电缆和光缆共杆敷设要求及示意图如下图所示:

图2.2-4  电力电缆和光缆共杆敷设要求及示意图
电缆在室外敷设时,应采用铠装电力电缆。

⑤  逆变电源设备技术指标要求

逆变电源设备技术指标要求如下表所示:
表2.2-5    逆变电源设备技术指标要求表
项目名称
技术指标
逆变模块额定功率(kVA)
1
2
最大并联模块数量(个)
10
直流输入
额定电压(VDC)
48
电压允许范围(VDC)
41 ~ 58
旁路
旁路转换时间(ms)
≤ 10
输入交流电压允许范围(VAC)
176 ~ 264
交流输出
额定电压与频率
220VAC,50Hz / 60Hz
电压精度(V)
220 ± 3%
功率因数(PF)
0.8
工作环境
使用环境温度(℃ )
-10 ~ +50
湿度(%)
0 ~ 90,不结露
使用海拔(m)
≤ 3000;3000m以上每升高1000m,功率降低10%


(3)就近供电

就近供电模式是指RRU等拉远设备由本地引接的市电电源供电。RRU拉远建设处有可以引接的较可靠市电电源且引入费用不高时,可以就近引入一路市电电源为RRU等拉远设备供电。RRU拉远建设处采用室外型的直流一体化电源或交流一体化UPS电源,从供电安全性、可靠性、逆变效率和投资考虑,建议尽量采用室外型的直流一体化电源。
图2.2-5 就近供电系统框图


①  优缺点比较

优点:此方案可保证RRU不间断供电要求,无需长距离布放电缆,施工难度小,无电缆损耗,无需新建独立机房,不占用机房空间,无需电缆投资,不影响中心机房的供电安全。

缺点:需要引入市电,系统可靠性一般,主要与引入市电质量有关,供电分散维护管理,可接入远端RRU设备数量有限,需增加市电引入和一体化室外电源设备费用,成本较高。此方案由于需新增室外电源设备,需考虑防尘、防雨雪等要求,同时需要配置蓄电池组,需要考虑承重要求。

②  供电要求

Ø RRU远端建设地就近有可引入的市电质量较好的市电电源;

Ø 采用就近引接电源供电模式时,RRU等拉远设备宜采用-48V直流电压供电,蓄电池后备时间按照相关要求配置;

Ø 采用就近引接电源供电模式时,需要对比直流集中供电和基站电源逆变拉远供电两种方案的投资、施工难度等;

Ø 一体化室外电源需考虑温湿度、防尘和防水、防盗等要求;

Ø 市电引入电缆引入端需增加避雷器,以保证引电设备安全。

2.2.3 目前拉远主设备供电方式及需求

(1)TD基站拉远主设备

安徽移动现网TD主设备厂家主要包括华为、大唐、诺西、中兴和新邮通五家,五厂家TD拉远主设备供电方式及需求如下表所示:
表2.2-6   TD拉远设备供电方式及需求表
主设备厂家
华为
大唐
诺西
中兴
新邮通
TD拉远基带单元
型号
DBBP530
EMB5116
TBBP530
B8300
BBU3000
供电方式(有外置单元需单独说明)
DC-48V
DC-48V
/AC220V选配
DC-48V
DC-48V/AC220V (交流需配置供电单元)
DC-48V
/AC220V选配
功耗
(最大/平均)



    关注 通信设计院之家


微信扫一扫关注公众号

0 个评论

要回复文章请先登录注册