5G基站老舊開關(guān)電源利用智能插框電源改造

李世峰

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

工信部提出，2020年年底力爭(zhēng)所有地級(jí)市覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)預(yù)測(cè)，2020年中國將建設(shè)60～80萬個(gè)5G宏基站。如此大規(guī)模的5G建設(shè)，對(duì)運(yùn)營商的建設(shè)進(jìn)度和資金而言是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。5G基站的功耗較大，利用智能插框電源改造原有配套電源，可以縮短建設(shè)工期，節(jié)約資金，加快5G基站的部署。

1 5G系統(tǒng)電源需求

1.1 基站電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)網(wǎng)存量基站大多為2G/3G/4G設(shè)備。因?yàn)榛竟步ü蚕?，所以多?shù)基站內(nèi)存在多套2G/3G/4G設(shè)備。2G/3G/4G設(shè)備功耗普遍不高，市區(qū)現(xiàn)網(wǎng)站直流負(fù)載的電流多數(shù)為60～80 A，電流低于50 A和高于100 A的基站占比不高。根據(jù)不同基站類別，機(jī)房室內(nèi)一般采用600 A電源系統(tǒng)，配置1組或2組500 Ah（或400 Ah）電池；室外一體化機(jī)柜一般采用300 A電源系統(tǒng)，配置1組500 Ah電池或2組300 Ah電池。少部分基站存在多套電源系統(tǒng)，還有極少數(shù)基站采用交流拉遠(yuǎn)或交轉(zhuǎn)直模塊供電。

1.2 5G設(shè)備功耗及需求

目前，5G基站采用BBU+AAU方式。本端站BBU安裝在機(jī)房或室外一體化機(jī)柜內(nèi)；拉遠(yuǎn)站BBU安裝在各運(yùn)營商的BBU池機(jī)房；AAU采用天線一體化設(shè)計(jì)，安裝在天線抱桿或美化罩內(nèi)。5G設(shè)備的功耗主要有AAU、BBU以及配套傳輸設(shè)備ATN（或PTN）。中興和華為5G設(shè)備AAU及BBU的功耗實(shí)測(cè)如表1所示[1]。

可見，AAU隨著業(yè)務(wù)負(fù)荷的增加，功耗顯著提高；BBU的功耗比較穩(wěn)定，受業(yè)務(wù)負(fù)荷影響不大。按照5G基站配置3個(gè)小區(qū)（即S111站型）計(jì)算，單個(gè)5G基站BBU+AAU的最大功耗達(dá)到3 800 W，是4G單站的2.5～3.5倍?？梢姡珹AU功耗是功耗大的主要原因。新增配套傳輸設(shè)備以華為PTN990為例，典型配置為250 W，最大功耗為524 W。按500 W考慮，整個(gè)5G系統(tǒng)功耗為4 300 W，設(shè)計(jì)時(shí)按5 000 W考慮。如果移動(dòng)和聯(lián)通雙需求5G基站，那么5G電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)功耗應(yīng)按10 kW考慮。5G建設(shè)初期采用NSA組網(wǎng)方式，建設(shè)5G基站的同時(shí)還需增加FDD為1 800 MHz的4G錨點(diǎn)站設(shè)備，單站系統(tǒng)功耗增加1 500 W左右。除了電源系統(tǒng)整體功耗的增加，還需一定數(shù)量的電源輸出端子，每套5G系統(tǒng)需要一次下電提供1路160 A或2路100 A的熔絲（或空開），二次下電提供2路32 A的熔絲（或空開）。一定條件下，4G、5G功耗對(duì)比如表2所示[2]。

表1 中興和華為5G設(shè)備AAU和BBU功耗實(shí)測(cè)

表2 4G、5G功耗對(duì)比

2 老舊開關(guān)電源利用智能插框電源改造方案

2.1 智能插框電源

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè)，各大電源設(shè)備廠商紛紛推出智能插框電源（模塊化電源）。它的體積小，容量高，可嵌入式安裝，分路計(jì)量，同時(shí)支持不同型號(hào)、不同容量以及不同新舊電池得混用（支持鉛酸電池和智能鋰電池，不支持梯次電池）。以華為產(chǎn)品為例，簡(jiǎn)單介紹智能插框電源。智能插框電源是華為公司為應(yīng)對(duì)5G基站部署開發(fā)的創(chuàng)新型電源產(chǎn)品，具有高密度、模塊化以及智能化等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外電源新建和替換改造場(chǎng)景。插框電源面板結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，型號(hào)ETP48400-C4A1插框電源的參數(shù)如表3所示[3]。

圖1 插框電源面板結(jié)構(gòu)圖

2.2 利用智能插框電源改造

2.2.1 替換插框

針對(duì)原有電源系統(tǒng)模塊老舊停產(chǎn)無法新增的情況，需要采用新增智能插框電源替換原有老舊電源。只需要拆除電源整流部分后安裝插框電源，電源改造前后的對(duì)比如圖2所示。

圖2 電源改造前后的對(duì)比

2.2.2 原鉛酸電池割接及新增電池

新插框電源在原有的500 Ah電池熔絲端子重新布放35 mm2線纜，每組電池用4根35 mm2線纜，正2根直接接到零排，負(fù)2根在電池熔絲端子側(cè)。用1個(gè)70 mm2銅鼻子壓2根35 mm2線纜，然后接到電池熔絲端子上，拆除原有電池熔絲，這樣原有從電池到開關(guān)電源的線纜可以保留，新增線纜最少。華為智能插框電源提供4路電池端子，鉛酸電池占用1和2，新增電池占用3和4，插框電源支持電池混用，不需單獨(dú)電池合路器，但不支持梯次電池。鉛酸電池割接示意圖和鉛酸電池割接要點(diǎn)圖，如圖3和圖4所示。

2.2.3 原有直流輸出割接

插框電源一般提供3個(gè)輸出單元，即用戶1、用戶2和用戶3。用戶1接原有直流輸出（最大可輸出200 A），一次下電布放4根35 mm2線纜,二次下電布放4根16 mm2線纜，正2根直接接到零排，負(fù)2根接至配電排，占用1個(gè)孔。正反面各放置1個(gè)銅鼻子，用螺絲擰緊。一次下電利用銅排空余孔接至原直流一次下電排，若銅排無空余，則拆除1個(gè)空開占用孔或拆除繼電器后的繼電器孔，二次下電利用銅排空余孔接至原直流二次下電排。無可用孔時(shí)，同一次下電一樣，采取拆除空開或繼電器等方式解決。改造時(shí)拆除原有繼電器，防止繼電器在斷電后連通。用戶2和用戶3提供給運(yùn)營商5G設(shè)備，可滿足兩家運(yùn)營商的需求。直流輸出割接示意圖和直流輸出割接要點(diǎn)圖，如圖5和圖6所示。

表3 型號(hào)ETP48400-C4A1插框電源參數(shù)

圖3 鉛酸電池割接示意圖

圖4 鉛酸電池割接要點(diǎn)圖

圖5 直流輸出割接示意圖

圖6 直流輸出割接要點(diǎn)圖

3 案 例

3.1 北寧委西

北寧委西使用樓頂租用機(jī)房，配置2套開關(guān)電源，2組150 Ah鉛酸電池。中興開關(guān)電源電流最大200 A，配置2組150 Ah鉛酸電池，無法滿足實(shí)際需求。艾默生開關(guān)電源配置4個(gè)模塊（滿配7個(gè)模塊），空開最大350 A，現(xiàn)網(wǎng)電流90 A?？紤]移動(dòng)和聯(lián)通兩家運(yùn)營商，兩家5G最大負(fù)載電流分別為180 A和270 A，電池組報(bào)廢時(shí)需至少新增8組100 Ah鋰電池。充電需要80 A，總電流為350 A，電源模塊配置要求為N+1，故無法滿足需求，需替換插框電源并新增電池。案例中的兩套開關(guān)電源及電源2的電池如圖7所示。

圖7 開關(guān)電源

3.2 安特公司

延吉安特公司使用室外一體化機(jī)柜，配置1套開關(guān)電源，1組500 Ah的鉛酸電池，1架室外設(shè)備柜。開關(guān)電源現(xiàn)有2個(gè)整流模塊，配置6個(gè)模塊空開，滿配300 A電流，現(xiàn)網(wǎng)電流為32 A?？紤]移動(dòng)和聯(lián)通兩家運(yùn)營商，5G最大負(fù)載電流為180 A，現(xiàn)有電池充電50 A，總電流為260 A。按3 h備電，需至少增加2組100 Ah鋰電池，充電電流還需增加40 A，總負(fù)載電流達(dá)到300 A。電源模塊配置要求為N+1，原電源不滿足需求，因此需替換插框電源，并新增2組100Ah智能鋰電池。

3.3 案例總結(jié)

以上案例為目前5G配套電源改造的典型案例。原有為交流拉遠(yuǎn)站或交轉(zhuǎn)直模塊供電的基站，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或業(yè)主等原因無法安裝機(jī)柜時(shí)，可以考慮將PadPower（刀片電源）安裝在天線抱桿上。安裝效果圖如圖8所示。

圖8 安裝效果圖

4 結(jié) 論

按照5G基站的電源需求和存量站的電源現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)際案例，總結(jié)老舊開關(guān)電源利用智能插框電源的改造經(jīng)驗(yàn)，從而為后續(xù)5G建設(shè)的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供參考。