郭 翔，馬翼飛

（中國鐵塔股份有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210004）

0 引 言

通信基站電源出現(xiàn)故障或發(fā)生問題主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，包括維護(hù)性、可靠度和實(shí)用性。目前，現(xiàn)代通信技術(shù)正處于高速進(jìn)步階段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5G移動(dòng)通信技術(shù)的大范圍推廣和應(yīng)用，針對(duì)通信基站運(yùn)行提出了更高的要求，對(duì)應(yīng)基站分布廣泛性要求也不斷提升。

1 通信基站電源概念及結(jié)構(gòu)組成

1.1 通信基站電源概念

通信基站主要指當(dāng)前用于保證公用移動(dòng)通信服務(wù)質(zhì)量和穩(wěn)定性的的基礎(chǔ)信號(hào)增強(qiáng)與實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)脑O(shè)備，為移動(dòng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)所設(shè)置的接口設(shè)備，屬于一種無線電臺(tái)站類型。從原理上講，特定范圍內(nèi)進(jìn)行無線電覆蓋，可利用所配置的移動(dòng)通信交換中心實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電話終端間信息傳遞，可以劃歸到無線電收發(fā)信范疇。

大部分通信基站由通信運(yùn)營商利用資金和相關(guān)技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)，也是成本較高的部分。通信基站的建設(shè)通常以覆蓋范圍、通話信號(hào)穩(wěn)定性、所帶來的經(jīng)濟(jì)效益以及建設(shè)難易程度與維護(hù)便利性等多項(xiàng)要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)開展方式的數(shù)據(jù)化、分組化，通信基站相關(guān)技術(shù)和服務(wù)也會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)寬帶化、大覆蓋面建設(shè)，并將互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）化作為邁進(jìn)方向。電源部分作為通信基站穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，有著重要的作用[1]。

1.2 通信基站電源結(jié)構(gòu)組成

通信基站電源由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，一般配置為一體化電源架和1～2組蓄電池。某通信基站電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 某通信基站電源結(jié)構(gòu)

（1）交流供電系統(tǒng)。交流供電系統(tǒng)由高壓市電進(jìn)線、電力變壓器、低壓市電進(jìn)線、低壓交流配電、油機(jī)發(fā)電機(jī)組以及市電油機(jī)轉(zhuǎn)換屏等共同構(gòu)成，其屬于電源分級(jí)中的一級(jí)電源。交流供電系統(tǒng)主要涵蓋3種電源，分別是變電站供給的市電、油機(jī)發(fā)電機(jī)提供的自備交流電、配備的不間斷電源（(Uninterruptible Power Supply，UPS）后備式交流電。

（2）直流供電系統(tǒng)。直流供電系統(tǒng)是向通信局或通信站提供直流基礎(chǔ)電源的供電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。直流系統(tǒng)組成部分主要包括整流器、直流配電、蓄電池組，相關(guān)饋線電路等可以為各種通信設(shè)備提供不間斷的直流電源。

圖2 直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（3）接地系統(tǒng)。其功能是防止人身遭受電擊、設(shè)備與線路遭到破壞、防止火災(zāi)和雷擊、防止靜電損害以及確保通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。依據(jù)具體功能，可將接地劃分為工作接地、保護(hù)接地、防雷接地。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)。該功能是針對(duì)各單獨(dú)電源系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)所涉及設(shè)備予以遙測、遙信和遙控，實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、記錄和對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行的故障和安全隱患，從而控制電源設(shè)備，而且可借助監(jiān)控系統(tǒng)的遙測、遙控功能實(shí)現(xiàn)少人或無人值守。監(jiān)控的內(nèi)容主要包括對(duì)基站電源系統(tǒng)、設(shè)備的電壓、電流、頻率、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度監(jiān)測[2]。

2 通信基站電源常見故障現(xiàn)象及對(duì)電源系統(tǒng)的影響與誘發(fā)故障的主要原因

2.1 通信基站電源常見故障現(xiàn)象及對(duì)電源系統(tǒng)的影響

通常在基站日常運(yùn)行中，其較為常見的電源故障主要可以概括為兩種類型。

（1）電池發(fā)生短路，從而引發(fā)電源故障。蓄電池本身在線路設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，如果線路短路，則會(huì)造成蓄電池在持續(xù)短路高溫狀態(tài)下出現(xiàn)爆裂的情況，由于短路故障會(huì)形成大瞬時(shí)電流與電壓，對(duì)其負(fù)極絕緣層造成巨大的破壞，致使電源線路溫度急劇增長，如沒有及時(shí)處理或維護(hù)技術(shù)與處理方法選擇不當(dāng)，都可能會(huì)造成更大的火災(zāi)甚至爆炸[3]。

（2）高頻開關(guān)故障，高頻開關(guān)故障的問題大多數(shù)體現(xiàn)為開關(guān)指示燈無反應(yīng)，雖然指示燈顯示正常，但測試下就可以發(fā)現(xiàn)其中并無電流，也有一種情況是保護(hù)指示燈頻繁且無規(guī)律閃動(dòng)，最為容易造成的后果是引發(fā)絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）模塊的炸裂，甚至?xí)斐纱蠓秶覄×业陌踩鹿省?/p>

2.2 造成通信基站電源故障的常見誘因分析

造成通信基站電源發(fā)生故障的原因可以概括為以下3種情況。（1）通信基站電源設(shè)計(jì)不合理。部分通信基站所使用的電源大多是根據(jù)相關(guān)要求來予以配備和設(shè)置，但卻并沒有完全考慮一些影響因素，尤其是基站突然停電情況下并未制定應(yīng)急處理機(jī)制，為節(jié)省成本沒有配置備用電源，一旦發(fā)生故障，則會(huì)造成通信基站無法正常運(yùn)行。（2）安裝操作存在不規(guī)范問題導(dǎo)致留下安全隱患。電源的安裝本身有著嚴(yán)格的操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和參數(shù)要求，如果沒有注重對(duì)原材料質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)，使用未達(dá)到要求的材料到通信基站中，或由于各項(xiàng)電氣設(shè)備并未嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范予以安裝布置，都會(huì)因隱患的存在而引發(fā)故障，如果情況較為嚴(yán)重，甚至?xí)l(fā)重大火災(zāi)事故。（3）維護(hù)不及時(shí)或未定期進(jìn)行嚴(yán)格檢查。通信基站電源運(yùn)行時(shí)常會(huì)受到環(huán)境因素影響而產(chǎn)生一些故障，且在持續(xù)的勉強(qiáng)運(yùn)行下沒有得到及時(shí)處理和維護(hù)，必然會(huì)擴(kuò)大故障范圍，最終因故障影響范圍蔓延到其他設(shè)備而導(dǎo)致基站電源發(fā)生更大的故障。

3 通信基站電源常見故障處理及維護(hù)技術(shù)

3.1 通信基站電源蓄電池故障處理及維護(hù)技術(shù)

通常來講，造成通信基站電源蓄電池發(fā)生故障的主要原因在于內(nèi)部發(fā)生短路，從而導(dǎo)致電流突然增大。第一組訓(xùn)練池當(dāng)中第1節(jié)與第24節(jié)電池會(huì)隨著電流突然增大而發(fā)生爆裂，導(dǎo)致接線絕緣層發(fā)生損壞，并快速形成高溫，這就會(huì)造成載波機(jī)電源線溫度的升高，進(jìn)而引發(fā)故障[4]。

一旦蓄電池故障，其處理方法如下。首先，需要對(duì)蓄電池端電壓進(jìn)行測量，利用電壓表讀數(shù)判斷蓄電池充電電壓是否正常；其次，分析蓄電池故障引發(fā)原因；最后，判斷蓄電池與開關(guān)電源設(shè)備是否存在關(guān)聯(lián)性，如果不存在關(guān)系，則要檢查密封閥控蓄電池情況，檢測其是否存在故障。

首先，需對(duì)一組蓄電池進(jìn)行處理，并將其并入供電系統(tǒng)，以確保電源系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，再處理另一組。這種分塊處理模式可避免蓄電池故障引發(fā)更大范圍故障，并能夠保證直流用電系統(tǒng)仍保持較為穩(wěn)定的供電。其次，采用上述方法仍未解決相應(yīng)故障，就需要將通信基站蓄電池柜接線改為不接地，以避免電池組對(duì)地放電。再次，將載波機(jī)更改到交流供電模式，將其與載波交流式分配屏連接在一起，目的是避免載波室與微波室通過接地板電源線連接。最后，對(duì)已經(jīng)發(fā)生爆裂電池組進(jìn)行快速更換，并對(duì)第一組蓄電池進(jìn)行充放電，以確保蓄電池可以達(dá)到穩(wěn)定供電標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3.2 通信基站高頻開關(guān)電源的故障處理方法與維護(hù)技術(shù)

通信基站電源當(dāng)中造成高頻開關(guān)電源故障的主要因素體現(xiàn)在開關(guān)電源交流的切換、控制電路板插件松動(dòng)或開關(guān)電源交流進(jìn)線接觸器無法正常運(yùn)行導(dǎo)致難以正常吸合。這些因素造成整流模塊與光端機(jī)施壓，致使通信信號(hào)發(fā)生中斷，一旦發(fā)生故障，需要注意及時(shí)檢測交流配電屏輸入、分路空開輸出實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。最為直接的高頻開關(guān)電源故障檢測方法是對(duì)交流工作狀態(tài)指示燈進(jìn)行觀察，或交流電壓電流表讀數(shù)，通過指示燈能夠準(zhǔn)確觀測交流輸入狀態(tài)，是否存在故障問題，而電流表與電壓表則可反映出交流電供電的實(shí)際狀態(tài)[6]。

單向交流配電屏的故障檢測中，先重點(diǎn)檢查單項(xiàng)電壓和電流，再對(duì)單相輸入電源相線、零線、保護(hù)地線是否正常連接進(jìn)行嚴(yán)密檢查。一般情況下，通信基站都會(huì)設(shè)置一臺(tái)帶有兩路自動(dòng)切換單元的交流配電屏，兩路市電會(huì)先接入交流配電屏，再由交流配電屏接入到通信基站電源。處理故障過程中，可以選擇略過兩路自動(dòng)切換單元，在整流模塊中直接接入市電，再控制空開與交流負(fù)載配電單元，從而實(shí)現(xiàn)故障的快速解決[7]。

3.3 通信基站直流配電屏故障處理方法及維護(hù)技術(shù)

通信基站電源中，如果負(fù)載保險(xiǎn)熔絲或電池保險(xiǎn)熔絲產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，在崗工程人員需快速檢查蓄電池和負(fù)載保險(xiǎn)，判斷保險(xiǎn)是否存在問題，是否存在誤報(bào)的情況。如果直流屏壓降超過500 mV，也需要及時(shí)針對(duì)相應(yīng)保險(xiǎn)作何連接排予以測量和維護(hù)，以此來降低直流配電屏內(nèi)壓降[8]。

4 通信基站電源維護(hù)管理改進(jìn)建議

通信基站電源過壓保護(hù)通常存在功能單一的問題，目前過壓保護(hù)主要是針對(duì)雷擊和非雷擊過壓引發(fā)的故障，保護(hù)效果相對(duì)較低且并不完善，整體保護(hù)效果仍然有待提升。通信基站相關(guān)設(shè)備過壓保護(hù)通常包含以下兩個(gè)方面：一是雷擊過壓，主要來源于反向過電壓入侵波相關(guān)度較高；二是非雷擊過壓，主要表現(xiàn)于操作電壓、持續(xù)時(shí)間、過壓幅度等相關(guān)問題，整體與雷擊過壓差異性相對(duì)較大，這一環(huán)節(jié)的過壓保護(hù)容易導(dǎo)致通信基站電源相關(guān)器件和設(shè)備以及防雷保護(hù)器件受損。以上兩種過壓保護(hù)方法均存在相互影響的情況，通常無法實(shí)現(xiàn)綜合保護(hù)[9]。

4.1 注重對(duì)基站電源系統(tǒng)中蓄電池的維護(hù)和管理

通信基站電源當(dāng)中蓄電池如果產(chǎn)生故障，其必然會(huì)造成通信基站電源斷供，導(dǎo)致通信基站無法正常運(yùn)行。因此，相關(guān)維護(hù)技術(shù)人員必須要按照各基站實(shí)際運(yùn)行環(huán)境條件，定期進(jìn)行蓄電池溫度測量，并做好詳細(xì)記錄。同時(shí)，做好蓄電池維護(hù)周期規(guī)劃，并對(duì)蓄電池進(jìn)行清潔維護(hù)，以防止由于細(xì)微灰塵而損傷蓄電池端子。在進(jìn)行日常巡檢過程中，需要仔細(xì)檢查蓄電池系統(tǒng)電壓和浮充電流，如果發(fā)現(xiàn)異?；虼嬖陔[患問題，需快速確定故障位置和具體原因，并及時(shí)解決[10]。

4.2 注重對(duì)高頻開關(guān)電源的有效維護(hù)

高頻開關(guān)電源維護(hù)過程中需要注意以防塵以及除塵為重點(diǎn)，按照相關(guān)建設(shè)要求和具體條件，如果運(yùn)行環(huán)境中濕度過高，則容易影響主機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，而且灰塵過大也會(huì)對(duì)設(shè)備散熱效果產(chǎn)生不小的制約。因此，必須重點(diǎn)進(jìn)行高頻開關(guān)電源除塵與防塵維護(hù)工作。

5 結(jié) 論

通信基站是確保通信質(zhì)量和信息傳遞安全的基礎(chǔ)設(shè)備、設(shè)施，如果通信基站電源發(fā)生故障，必然會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重的硬性損傷。經(jīng)過分析發(fā)生電源故障的主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方法以及維護(hù)技術(shù)。