广西壮族自治区通信产业服务有限公司 广西壮族自治 541199
摘要：现阶段，我国的现代化建设的发展迅速，５Ｇ通信基站耗电量较大，引入分布式供电（ＤＧ）单元能对其进行一定的电能补充，但ＤＧ单元易受气象条件的影响，导致通信基站节能供电系统运行不稳定。为提高通信基站节能供电系统运行的稳定性，提出了一种基于直流母线电压信息自动切换的控制策略，系统内各单元可根据当前直流母线电压状态实现并网、孤岛模式的无缝切换。仿真结果表明，所提控制策略能够维持通信基站节能供电系统稳定运行，实现不间断供电，为未来设计节能型５Ｇ通信基站供电系统提供了一定理论依据。
关键词：5G无线通信基站；共享电力杆塔；应用研究
引言
随着从4G到5G的网络制式演进，移动通信网络对通信容量及传输性能的要求也越来越高。基站作为网络架构中的核心设备之一，其硬件架构、设备形态、工作模式等也在不断演进。未来5G将面向4K/8K规频、AＲ/VＲ、物联网、自动驾驶等多应用场景，对信息传输速率、传输延迟、用户吞吐量和系统容量等都有较高的要求，必将进一步推动基站架构的演进。目前5G的市场推广应用中面临着工程安装难度大、站点获取困难、频谱碎片化等3大痛点。随着站点加密，城市中站址获取会越来越困难，农村又缺少高层建筑用于安装天线，所以将无线基站天线建在电力线杆塔上将会成为一种趋势。这种杆塔共享方式可以充分利用电网输电线路覆盖面广的特点，既能够共享资源、节约建设成本，又解决了站点获取问题，在保障双方设备既融合又并行独立的基础上，积极带动5G网络建设，为电力行业带来新的经济增长点。
1通信基站节能型供电系统结构
通信基站节能型供电系统主要由光伏发电和风力发电组成的ＤＧ单元、柴油发电单元、ＨＥＳＳ单元、双向变流器单元、储能单元及负载单元构成，各单元通过ＤＣ－ＤＣ或ＡＣ－ＤＣ变换器并联在公共直流母线上。ＤＧ单元可工作在最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）模式或下垂控制模式为通信基站提供电能。由于ＤＧ单元输出的原始功率频繁波动，不仅易引起直流母线电压的波动而且易对负载用电产生冲击，因此采用由锂电池组和超级电容器构成的ＨＥＳＳ单元将ＤＧ单元输出的原始功率进行平抑。在并网运行模式下，由ＤＧ单元、储能单元及电网共同为基站提供功率，而在孤岛模式下，主要由储能单元和ＤＧ单元为其提供功率支撑。如果ＤＧ单元和储能单元输出的功率不足以支撑通信基站设备正常运行，则应迅速启动柴油发电机为其补充，直到电网恢复后再关断控制开关ＱＦ２使其退出运行。
2?5G无线网络基站建设方案选择与分析
基站建设方案的选择尤为重要，关系着基站建设的整体施工进度，施工进度又关系着基站的交付率与开通率，这个时候建设方案的制定与选择对施工的过程、施工的效率起到了直接的作用。我们大致可将建设方案的选择分为两种类型。（1）定性方案类型：项目启动开始前，相关领域专家根据产品性能和学识经验，制定基站建设方案。此方案一般应用在外界环境干扰较小或者比较理想化的场景。优点是比较节省时间，设计人员根据此方案能快速地绘制方案。但是缺点也很明显，容易受到外界环境的干扰，非理想化的场景，容易造成施工困难。（2）优选方案类型：设计人员根据实际现场勘察结合建设所使产品相关参数，进行数据分析，可有多种建设方案，再从多种方案中筛选出最适合此场景的方案。
35G基站的实际应用
3．1电力供电
5G高频超密组网对站址、杆塔、电源配套等资源配置提出了较高的要求，其中首先要求外电容量高。如随着5G基站集成度提高，5G设备系统功耗相当于4G设备系统功耗的3～4倍。独家5G外市电需求为6kW，移动、电信、联通3家5G需求共18kW，如果采用集中远供方式进行配电则线缆损耗大。移动通信基站需要380V三相交流电或220V单相交流电为其供电，当共享铁塔位于配电网供电范围之内时，可直接引入市电为基站供电，即电力杆塔基站设备可以直接通过低压电力网络供电。低压馈电线路从公用低压网络将电能耦合进来，然后通过直埋电缆与电力线铁塔下的馈电机柜连接，也可以采用架空电缆的方式，或者遵从电力公司的防护要求，选用其他合适的连接电缆。典型的连接距离为30～60m，中间通过绝缘变压器使杆塔附近地电位升高区域与周围隔离开来。若共享铁塔处于较偏远地区，无法直接从公共电网引入一路380V/220V交流电路，基站设备可以从中压电力网络供电，通常为10～20kV。10kV及以上等级的中压电缆需要定制不带金属屏蔽层的电缆，因为其芯线本身能够提供更高等级的对地绝缘。如果是220kV及以上等级的高压电缆进行电力供电，因其属于典型的3个单芯电缆，可以满足绝缘要求。中压电缆连接典型长度距离电力线铁塔至少50m以上，中间通常需要使用中/低压变压器作为隔离变压器。大功率单相变压器可以从中压输电线路取电后直接供给基站，也可以与蓄电池、光伏电池等组合在一起，共同为基站提供稳定用电。
3．2接地布置与防雷措施
对于安装在电力铁塔上的无线通信基站，要因地制宜做好接地布置，以保障设备的安全和正常运行。馈电机柜和设备机柜、天线侧设备和电源线、电力杆塔及避雷针等都要做好规范接地。馈电机柜不论是在设备机柜附近还是内部，都应共用同一个接地系统；这个接地系统再通过横截面积35mm2以上的铜线与电力杆塔地相连。如果机柜距离杆塔较近，还需单独与深埋地下的接地电极相连。用来连接基站设备机架和天线的同轴电缆，其外层屏蔽层除了要与天线金属部件和设备机架连接，还要与电力线铁塔连接，并一起接地。基站接地网与电力杆塔接地网间必须每隔3～5m相互连接一次，至少有2处相互连接，以便形成统一的接地网。目前电力铁塔上除了导地线以外，还要做好防雷措施。5G基站天线侧设备简化后，不必再考虑ＲＲU与天线间馈线的防雷措施，只要将5GAAU安装在导线下方，新增的通信设备和天线在遭受雷击时，处于电力铁塔避雷针保护范围内，不会对通信设备造成过电流或过电压的现象。避雷针要直接接到大地地网上，防止雷击时基站地电位反击影响基站室内设备安全。如果基站天线包含GPS卫星天馈系统，可用来接收来自GPS的卫星接收信号，作为时钟同步。施工方案是GPS天线不上塔或上塔不超过10m，GPS馈线全程绝缘，不用接地，只在BBU侧的GPS避雷器处接地，GPS避雷器可放在机柜顶部或扎绑带放在机柜侧面。如果GPS天线上塔超过10m，则避雷器需用接地线接地或用馈线接地夹在离避雷器1m范围内接地。
结语
为了加速5G时代的到来，5G网络基站必须建设，而且得好好地建设。基于对当前社会可用资源的合理利用，对5G网络深度覆盖，可以采用多杆合一改造方案，既可节约社会资源，又能满足网络覆盖需求，极大地提高了建站效率及覆盖率。随着网络技术的不断发展，基站建设创新方案也会多样化发展，我们还需要不断学习，探索既能节约成本、绿色环保，又能满足有效覆盖的方案。
参考文献：
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