5G基站外市电设计方法探讨--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

5G基站外市电设计方法探讨

发表时间：2020/11/26 来源：《基层建设》2020年第22期作者：肖艳玲

[导读] 摘要：当前阶段，全球协同5G频谱3400~3600MHz已经用于我国5G试验，这也意味着我国5G发展进入了全新阶段，向着多元化、综合化、智能化不断发展进步，而因为5G网络具有超密集异构网络的特点，在搭建5G移动通信基站的时候更具难度，相关建设人员要在现有的5G基站建设经验上不断钻研，做好规划工作。

        中国铁塔股份有限公司恩施州分公司湖北 445000
        摘要：当前阶段，全球协同5G频谱3400~3600MHz已经用于我国5G试验，这也意味着我国5G发展进入了全新阶段，向着多元化、综合化、智能化不断发展进步，而因为5G网络具有超密集异构网络的特点，在搭建5G移动通信基站的时候更具难度，相关建设人员要在现有的5G基站建设经验上不断钻研，做好规划工作。本文从工程建设实施角度，对基站外市电建设、改造设计方法进行研究和探讨。
        关键词：外市电；基站；5G改造
        引言
        2020年，为推进新一轮产业革命，实现高质量发展，中共中央提出了加快5G网络建设等新型基础设施建设。5G新基建将有力推动基站、机房、线路等工程建设，还会推动电子信息产业发展，促进垂直产业数字化转型等。加快5G网络建设已成为全社会共识，本文将基于5G工程建设实践，对5G基站建设中外市电设计、改造方法及建设方案进行探讨，并给出了相应的管控措施，助力5G实现“低成本、高效率”建设。
        1 5G网络建设对基站外市电提出的挑战
        1.1 外市电现状分析
        目前基站外市电引入方式主要包括直供电和转供电两种，同时区分380V三相和220V单相两种低压引入方式。
        1.1.1 供电方式分布
        目前外市电引入方式主要分为直供电和转供电两种，以某省现网数据为例，目前该省存量基站约10万座，其中采用直供电引入方式基站占比约82.3%，采用转供电引入方式占比约17.7%。
        1.1.2 断电分析
        基站外市电引入时，一般要求外市电引入应采用三类以上（含三类）市电供电（三类市电供电为引入供电线从一个电源引入一路供电线，平均每月停电次数不应大于4.5次，平均每次故障时间不应大于8h）。统计基站过去至少一年的断电数据进行分析，分析结果对于外市电改造方案、动力配套建设方案等均有指导意义。以某省2019年全年基站断电数据为例，该省过去一年站址平均断电率为42%，单站月平均断电次数1.8次，断电时长为509分钟。
        1.2 5G建设对外市电的挑战
        5G设备功耗相比4G大幅上升，5G单系统市电容量需求约8kVA～10kVA。据统计，目前国内存量基站外市电引入容量普遍在10kVA～20kVA，按照2套5G系统测算，则大量存量基站需要进行市电增容改造。
        1.2.1 外市电资源摸查
        外市电资源摸查主要针对无原始准确资料记录站点进行，以为外市电建设方案提供准确基础数据。摸查重点包括外市电容量、电缆芯数、芯材、断路器的摸查，摸查要点为变压器容量、电表容量、断路器容量、交流配电箱容量、线路A和线路B的材质和规格、路由。同时需在基站正常运行状态下测量三相是否平衡，并对不平衡因素进行分析和排除。对于原引入为转供电场景，需核实业主侧引电容量、电缆线径、芯材、引入距离等，引入总容量应综合考虑业主用电和基站用电的需求。
        1.2.2 外市电增容
        外市电引入容量不足时，引入容量扩容成为优先选择方案。引入容量增容改造时需关注点为上级变压器可增容空间、入户电缆规格型号等。
        1.2.3 经济效益分析对建设方案选择的影响
        选择和确定建设方案时需充分进行经济效益分析、评估，并依据评估结果进行方案的选择。进行外市电建设方案确定时，需依据投资效益评估结果，进行建设方案选择，做到方案造价最省、投资回收期最短。
        2 基站外市电建设方案设计方法
        基站外市电建设方案应通过精细化设计并结合经济效益评估分析来综合确定。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

5G基站外市电建设方案设计方法包括以下几种类型：
        （1）将断电分析结果与备电方案相结合，实现一站一配置，通过精准核算降低外市电容量需求；
        （2）外电入户电缆、空开等内容的改造；
        （3）引入容量不足时向供电部门申报扩容；
        （4）原有引入为转供电的进行转改直改造；
        （5）在外市电缺口较小且改造难度、造价较高时通过削峰技术满足新增设备供电需求；
        （6）通过集中式高压直流远程供电系统提供新增5G系统供电需求；
        （7）重新引入一路外市电对新增5G系统供电。
        2.1 断电与备电相结合，一站一配置
        通过对基站近一年断电数据分析，包括断电频次、断电时长等因素，统筹考虑基站备电配置方案，将供电与备电结合，整体设计，同时引入削峰等技术，实现一站一配置，通过目标基站配置精准核算，减少外市电改造工作量，以最小代价实现基站5G系统供电方案。
        2.2 引入容量申报增容
        上级变压器容量充足时，可直接向供电部门申报增容；对于上级变压器容量不足时，如峰值限流后仍不能满足5G网络需求，应根据具体场景情况，积极利用基站附近其他可用变压器，通过新引一路外电等方式解决。申报外市电容量增容时，应按照远期规划，综合核算外市电容量缺口，争取一次申报，一次扩容完成，避免多次申报。
        对于采用自建变压器站点，如通过精细化设计和峰值限流后仍不能满足5G建设需求，应及时更换变压器。
        2.3 转改直改造
        对于引入非供电部门市电的转供电供电方式，受供电方外市电总容量、业主用电需求、业主协调、改造技术条件、施工环境等因素影响，较直供电更易产生容量不足的情况。对于转供电容量不足情况，解决措施包括峰值限流、削峰填谷、新引一路外电等方案，在改造前应对各种改造方案进行综合评估，包括各方案的经济效益分析，进而对各方案优先级进行综合排名。如通过峰值限流、削峰等措施仍无法满足5G建设需求时，可根据具体情况，尽量对基站外市电进行转改直改造。
        2.4 智能削峰
        传统基站市电容量取通信设备、蓄电池充电、空调等配套设备三者最大负荷值之和。由于通信设备负荷随通信业务量呈现的周期性波动特性；蓄电池只有放电后基站恢复供电才会产生充电负荷；空调负荷与环境气温相关，在一年中呈现一定的规律性。削峰技术通过技术创新和精细化设计，精准利用三类主要负荷的波动规律，探索通过错峰充电、限流充电、储能电池削峰等方式，降低5G系统市电容量需求，减少市电改造工作量及成本压力，达到隐形扩容的效果。智能削峰技术借助于软件升级、数据监控、智能电源等手段，通过后备电池充放电管控，实现以微量改造甚至不改造来满足5G建设需求。5G基站市电扩容方案制定时，应统筹考虑本地市电引入峰谷电价差值、建设场景、进度要求等因素，选用合适的技术方案。
        （1）对于市电引入费高、引电周期长且市电缺口较小的站点，通过市电削峰，可以实现部分站点市电免改造，降低市电改造成本压力，缩短建设周期。具体技术方案选择，应根据站点市电缺口大小、历史停电频次、基站保障级别、机房安装条件等因素确定。
        （2）市电削峰技术是对外市电改造增容方案的一种技术补充。对于原市电引入容量有限，多家5G共享预期明确的基站，优先采用外市电改造方式，按远期需求进行市电改造增容。
        3 外市电建设管控措施
        3.1 确立外电建设原则
        外电引入建设通过建立制度，制定原则，明确各参建人员职责，把控外电建设方案的合理性、经济性。建设原则一般包括引入方式、敷设方式、路由选择等三个方面，通过以上建设原则的贯彻落实，可从设计方案源头对整体造价进行有效把控。
        3.2 落实造价管控机制
        （1）强化联合会审在造价管控中的作用；
        （2）设置造价管控阈值及预警制度；
        （3）建立主管领导确认机制，根据预警程度，由主管领导参与方案会审，做到“一事一议”；
        （4）贯彻档案建档工作，会议纪要相关材料留痕建档。
        结语
        由于各基站实际状况不同，现有负荷、外电引入情况、备电电源配置、远期新增负荷等存在差异，所以在实际工程建设中，应结合目标基站的具体情况，并充分考虑远期规划，因地制宜，制定合适的建设/改造方案，在满足5G网络供电需求情况下，做到建设方案的最优化。
        参考文献：
        [1]JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范.中国建筑工业出版社，2008年
        [2]GB50054-2011，低压配电设计规范.中国计划出版社，2012年
        [3]GB50217-2018，电力工程电缆设计标准.中国计划出版社，2018年
        [4]GB51215-2017，通信高压直流电源设备工程设计规范.中国计划出版社，2017年