淺談一體化無線交直流電量采集器在通信基站的應(yīng)用

張 焱，鐘 良，余曉杰，陳琪峰，黃美樂

（溫州創(chuàng)力電子有限公司，浙江 溫州325011）

1 概 況

由于單片機(jī)的問世，微計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，由此而產(chǎn)生的智能化儀器已滲透到測(cè)量的各個(gè)領(lǐng)域。隨著國家對(duì)節(jié)能減排的推進(jìn)，通信局（站）節(jié)能減排工作已經(jīng)給各大運(yùn)營商列入重要的工作范疇，為提升移動(dòng)通信基站能耗進(jìn)行精細(xì)化管理水平，為量化基站節(jié)能設(shè)備運(yùn)行效果，溫州創(chuàng)力公司研制了一體化無線交直流電量采集器。它具有集成度高、集交直流電量計(jì)量功能于一體、無線傳輸，測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定可靠、長壽命、體積小、重量輕、功耗低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于通信基站的綜合電能測(cè)量及分析管理。

2 通信基站能耗現(xiàn)狀分析

通信運(yùn)營商的基站數(shù)量大，分布面廣，安裝位置分散且情況復(fù)雜?；敬蠖嗍亲庥妹穹?，有些電表由電網(wǎng)公司安裝，有些電表為業(yè)主安裝，表的類型非常多，既有感應(yīng)式電度表，也有電子式電度表，還有IC卡電表。由于點(diǎn)多面廣，情況復(fù)雜，通信公司需要派專人或委托代維公司抄表、維護(hù)，以滿足基站的電量核算、用電分析等能耗日常管理。特別是近年來，隨著基站數(shù)量迅速增加，用電成本已經(jīng)成為運(yùn)營商的主要成本，而且比例還在逐年增加，節(jié)能降耗已成為公司重點(diǎn)工作之一。但目前基站用電管理缺乏有效手段，柴油機(jī)發(fā)電管理混亂、用電信息分析統(tǒng)計(jì)失真。節(jié)能目標(biāo)缺乏科學(xué)依據(jù)。通信基站能源監(jiān)控和管理中有如下幾個(gè)問題特別突出：

（1）為監(jiān)測(cè)基站總耗電量和多種設(shè)備（主設(shè)備、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、節(jié)能設(shè)備）的電量，一個(gè)基站需要安裝多臺(tái)交流電表或直流電表，難以維護(hù)管理。

（2）出現(xiàn)供電故障無法及時(shí)得知。

（3）非電力供電基站電費(fèi)失真。

（4）人工發(fā)電時(shí)長統(tǒng)計(jì)管理混亂。

（5）私接基站電源竊電。

（6）對(duì)于基站的能耗狀況缺乏系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)資料。

（7）效率低下、效果不好、勞動(dòng)強(qiáng)度大。

（8）用電管理手段落后，導(dǎo)致非主營業(yè)務(wù)管理成本增加。

3 基于一體化交直流電量采集器的基站能耗管理方案

基于一體化交直流電量采集器的通信基站能耗綜合管理方案是在基站安裝一體化交直流電量采集器，集交流電量計(jì)量功能和直流電量計(jì)量功能于一體，可同時(shí)監(jiān)測(cè)基站總耗電量和多種設(shè)備（主設(shè)備、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、節(jié)能設(shè)備）的交流電量或直流電量，結(jié)合能耗管理系統(tǒng)平臺(tái)，通過能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采集、基于能效的指標(biāo)量化管理和分析應(yīng)用三個(gè)體系的建設(shè)，對(duì)通信基站、接入網(wǎng)點(diǎn)、模塊局、中心機(jī)房?jī)?nèi)的各類設(shè)備能耗（含主設(shè)備、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備、配套系統(tǒng)等）、環(huán)境參數(shù)（濕度、溫度等）進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的匯總、對(duì)比和分析，建立適合通信企業(yè)的各類能效評(píng)估指標(biāo)和管理流程，為進(jìn)一步開展節(jié)能措施提供依據(jù)。

系統(tǒng)通過監(jiān)控單元監(jiān)測(cè)通信基站市電的電參數(shù)和每一支路的用電量，可對(duì)以上各電量數(shù)據(jù)進(jìn)行每小時(shí)、天、月、年等分時(shí)段的統(tǒng)計(jì)、管理及分析，能夠呈現(xiàn)某個(gè)時(shí)間段、某個(gè)機(jī)房、某類設(shè)備的用電量數(shù)據(jù)及所有設(shè)備的總用電量數(shù)據(jù)，并可對(duì)其橫向比較、同比、環(huán)比，結(jié)合基礎(chǔ)信息計(jì)算得出基站或者設(shè)備用電標(biāo)桿，通過智能決策分析系統(tǒng)對(duì)于用電異?；净蛟O(shè)備及時(shí)以短信、語音、工單的方式通知維護(hù)人員，并提出整改意見。

4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)一：集交流電量計(jì)量功能和直流電量計(jì)量功能于一體，自帶無線傳輸功能，可下掛多臺(tái)設(shè)備同時(shí)監(jiān)測(cè)采集，免去了同一基站安裝多臺(tái)交流電表或直流電表的繁瑣。該采集器內(nèi)置了30路采集器，可采集30分路的交流或直流電流、有功功率、無功功率、分路視在功率、有功電量、總有功電量、功率因數(shù)，30路中任意三路可以配置成相關(guān)的三相，能測(cè)量出其相關(guān)的三相電壓、三相電流、頻率、功率、功率因素、電能等 ，可采集主路的總電壓、總電流、總電量。

（2）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)二：采用了國際先進(jìn)的超低功耗大規(guī)模集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)了DSP芯片，應(yīng)用了SMT制造工藝，減小了產(chǎn)品的體積，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和減少了電磁和射頻干擾，提高了產(chǎn)品可靠性。

雖然儀表的電源功率相對(duì)較小，但現(xiàn)場(chǎng)時(shí)24小時(shí)工作，日積月累也是很大的能源消耗，而且使用量是成千上萬臺(tái)，這個(gè)數(shù)字就更可可觀了。過去在儀表設(shè)計(jì)時(shí)很少考慮節(jié)能，能源日益緊張的國際形勢(shì)使節(jié)能儀表即綠色儀表的設(shè)計(jì)越來越受到人們重視。本項(xiàng)目在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中把功耗作為一個(gè)重要指標(biāo)，在電子線路設(shè)計(jì)中，盡可能地采用低功耗或微功耗器件。

（3）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)三：開發(fā)了告警平臺(tái)軟件，具有欠壓／過壓告警指示、缺相／錯(cuò)相告警指示、電流潛動(dòng)告警指示、有功／無功電能指示，并實(shí)現(xiàn)告警。

5 一體化無線交直流電量采集器

圖1所示為DTS7281B（IV）電子式多功能電能表。其主要功能：

圖1 DTS7281B（IV）電子式多功能電能表

（1）電能計(jì)量

a.具備計(jì)量A、B、C三相有功、無功等電量，并可生成組合有功、組合無功電量，且最大可計(jì)量30路電量；

b.具備電量一鍵清零功能?？赏ㄟ^專用調(diào)試工具對(duì)電能表內(nèi)A、B、C三相有功、無功、組合有功、組合無功等電量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行清零。

（2）測(cè)量功能

a.測(cè)量30路三相的電壓、電流、相角、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等電網(wǎng)參數(shù)；

b.第1～3路具備測(cè)量諧波功能；

c.電壓、電流為有效值，刷新時(shí)間為1 s；

d.測(cè)量顯示三相電壓相角、電流相角、功率的方向；

e.測(cè)量頻率，測(cè)量范圍：45～65 Hz；

f.市電、油機(jī)計(jì)量功能。

（3）溫濕度功能

帶有一個(gè)溫濕度接口，接入溫濕度模塊，可以采集相應(yīng)溫濕度。

（4）通信功能

a.具有RS232／RS485通信口；

b.具有ETH標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信口；

c.具有無線通信功能，插入聯(lián)通SIM卡，即可使用無線網(wǎng)絡(luò)或者短信傳輸數(shù)據(jù)。

（5）電表自檢功能

具有監(jiān)測(cè)各類運(yùn)行異常功能，并以異常信息顯示。包括電能表故障類異常提示、事件類異常提示等情況。

對(duì)于通訊運(yùn)營商來說，基站要做到精細(xì)能源管理，以目前的現(xiàn)狀，需投入大量的人力、物力和財(cái)力。因?yàn)閿?shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不便。利用基于一體化交直流電量采集器的能耗綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時(shí)間并節(jié)省專線建設(shè)成本。