更新時(shí)間:2022-01-11 點(diǎn)擊次數(shù): 1956次
劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要:本文分析了5G基站耗電量情況,研究了通信基站耗電量來源,提出了耗電量控制對(duì)策,對(duì)提高5G基站的運(yùn)營(yíng)水平具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信基站; 霍爾傳感器; 電力儀表;節(jié)能方案;
0 引言
5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率、性都更高,這是傳統(tǒng)的2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所難以達(dá)到的,在信息時(shí)代到來以后,人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸量、傳輸速率等都提出了越來越高的要求和標(biāo)準(zhǔn),正是因?yàn)檫@種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求,刺激了我國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展。近年來,我國(guó)的5G技術(shù)發(fā)展迅猛,為推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋,5G基站的建設(shè)數(shù)量急劇增加,但因?yàn)?G基站的建設(shè)特殊性,導(dǎo)致基站運(yùn)行時(shí),很多設(shè)備設(shè)施都伴隨著耗電量大的特點(diǎn),難以實(shí)現(xiàn)基站節(jié)能目標(biāo)。因此,5G基站中的耗電量控制尤為重要。
1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特性
伴隨著信息技術(shù)的日漸進(jìn)步,5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為了信息通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),完善了我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比,5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)符合信息時(shí)代的發(fā)展特點(diǎn)和要求,具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的必然需求
5G技術(shù)是信息時(shí)代的技術(shù)產(chǎn)物,5G技術(shù)的推廣符合時(shí)代發(fā)展要求,尤其是在當(dāng)下智慧城市建設(shè)時(shí),5G技術(shù)是*的技術(shù)。通過5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通信不再局限于人與人之間,還可以實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間,尤其是物聯(lián)網(wǎng)形成以后,信息傳輸和交流更為便捷,突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制。
1.2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)性
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在著較大的技術(shù)局限性,而5G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸總量大、速度高,在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生的能源消耗非常小,正是因?yàn)槿绱?,在生產(chǎn)生活中的5G技術(shù)應(yīng)用,可以給人們提供更為良好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn),不僅提高了網(wǎng)絡(luò)體系的應(yīng)用價(jià)值,更是節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。
1.3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)性
隨著人們生產(chǎn)生活中對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴性有所增強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面逐步擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)已然成為了*的技術(shù)。5G技術(shù)具有泛在網(wǎng)特性,相關(guān)領(lǐng)域在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用時(shí),可以逐步在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和覆蓋范圍的擴(kuò)展,也就可以滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求。
2 5G基站建設(shè)所面臨的實(shí)際問題分析
2.1 5G基站相關(guān)設(shè)備重量大
當(dāng)下我國(guó)的5G網(wǎng)絡(luò)并未*覆蓋,大部分還是以4G網(wǎng)絡(luò)為主,5G基站與4G基站相比,為滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求,在基站內(nèi)配備的是更大規(guī)模、功能更強(qiáng)的設(shè)備。根據(jù)當(dāng)下我國(guó)5G基站的建設(shè)情況,AUU設(shè)備是其中的重要構(gòu)成,此設(shè)備的重量達(dá)到了40kg左右,而4G基站中的AUU設(shè)備,其重量?jī)H僅為15kg[1]。此外,5G基站中的CU/DU設(shè)備,其重量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了4G基站同種設(shè)備的重量。正是因?yàn)榛局懈鞣N設(shè)備的體積龐大、重量偏重,使得在基站設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)時(shí)應(yīng)注重能耗管理。
2.2 5G基站其基站建設(shè)的耗能更高
5G基站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的能耗偏高,根據(jù)當(dāng)下我國(guó)5G基站的建設(shè)現(xiàn)狀,以不同設(shè)備提供廠商所提供的A、B、C三種CU/DU合設(shè)以及AUU設(shè)備來分析,CU/DU合設(shè)的典型功耗一般保持在315~900W范圍內(nèi),而4G基站的CU/DU合設(shè)典型功能保持在145W左右,因此,CU/DU合設(shè)的能耗中,5G基站的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G基站能耗[2]。同樣,AUU設(shè)備中,5G基站的設(shè)備能耗也同樣較高,保持在700~1000W之間,整個(gè)的運(yùn)行過程中。因此,我國(guó)5G基站建設(shè)中,設(shè)備能耗是4G基站能耗的幾倍甚至數(shù)十倍。
2.3 5G基站建設(shè)的費(fèi)用提升
5G技術(shù)的先進(jìn)性較強(qiáng),正是因?yàn)槿绱?,?G基站的建設(shè)過程中,為滿足其服務(wù)需求,往往需加大在技術(shù)、設(shè)備等方面的投入,也就同步增加了5G基站的建設(shè)費(fèi)用。比如,在部分5G基站建設(shè)時(shí),為提升基站功能,一般會(huì)通過增加纖芯來提高傳輸?shù)男?,還需同步配備高性能的鐵塔,做好對(duì)外電和其他配套設(shè)備設(shè)施的改造,5G基站建設(shè)方面的資金投入總量較多。
3 通信基站耗電量來源分析
結(jié)合工信部相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo),在2019年全過程通信業(yè)務(wù)總量的增長(zhǎng)速度明顯,在5G基站建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面取得了成就,部分地區(qū)已然開始了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示,在2019年年末,我國(guó)5G基站的建設(shè)總數(shù)已經(jīng)超過了13萬,國(guó)內(nèi)5G手機(jī)的銷售總量、業(yè)務(wù)也都逐年增加。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,基站是其中的重要構(gòu)成,整個(gè)基站運(yùn)營(yíng)的過程中,電能消耗量是非常大的,比如,以某地區(qū)鐵塔來看,通信基站電費(fèi)支出占據(jù)了總營(yíng)業(yè)收入的20%,甚至有時(shí)該電費(fèi)支出高于公司利潤(rùn)。
5G基站內(nèi)包含的設(shè)備設(shè)施數(shù)量較多,根據(jù)耗電量調(diào)查,傳輸設(shè)備、基站主設(shè)備、動(dòng)力配套設(shè)備、環(huán)境溫度控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、照明設(shè)備等的耗電量都相對(duì)較高,其中基站主設(shè)備、環(huán)境溫度控制設(shè)備的電能消耗量大。
根據(jù)當(dāng)下5G基站的設(shè)備配備情況,SDH、PTN、PDH等均是主要的傳輸設(shè)備,這些設(shè)備的配備和使用主要是為了在基站運(yùn)行的過程中保障數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)合這些設(shè)備運(yùn)行中的使用情況來看,這些傳輸設(shè)備的功率比較小,一般在250W以內(nèi),耗電量偏低;基站主設(shè)備同樣是基站設(shè)備中的重要構(gòu)成,以BBU、AAU為主,這些設(shè)備的存在是為了在基站運(yùn)行的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)的調(diào)制和收發(fā),結(jié)合這些設(shè)備的運(yùn)行和使用情況,AAU的電能消耗高。
在我國(guó)的設(shè)備市場(chǎng)上,AAU設(shè)備廠家非常多,不同廠家所生產(chǎn)的AAU設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的能耗也有所區(qū)別,當(dāng)前市場(chǎng)上的AAU設(shè)備生產(chǎn)廠家主要為華為、摩托羅拉、愛立信等,其中,華為的設(shè)備*是高的,結(jié)合設(shè)備運(yùn)行時(shí)的功耗分析,3臺(tái)AAU設(shè)備的能耗基本上保持在2.5k W左右。從5G基站的總體運(yùn)行來看,AAU主設(shè)備的耗電量占據(jù)了總耗電量的30%~40%之間,是主要的耗電量來源。5G通信基站中同樣存在動(dòng)力配套設(shè)備如開關(guān)電源、蓄電池的配備,這些設(shè)備的使用可以在基站運(yùn)行的過程中,將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡瑸榛局髟O(shè)備、傳輸系統(tǒng)、其他設(shè)備等提供了足夠的電能資源,在基站出現(xiàn)了異常斷電情況時(shí),蓄電池可以作為備用電源使用,保持基站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在動(dòng)力配套系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,電能消耗來自于交流電向直流電轉(zhuǎn)換時(shí)的能耗。結(jié)合運(yùn)行情況,一些性能比較好的動(dòng)力配套系統(tǒng)在交流電向直流電轉(zhuǎn)換時(shí)的效率可以高達(dá)85%甚至90%以上,電能損耗相對(duì)較低。蓄電池在充電和放電時(shí)才會(huì)存在一定的能耗,且此能耗偏低,幾乎可以忽略不計(jì)。
4 安科瑞5G基站電氣監(jiān)控云平臺(tái)概述
基站智慧用電云平臺(tái)通過對(duì)5G宏站和室分站點(diǎn)加裝交/直流智能監(jiān)控設(shè)備、無線采集設(shè)備以及系統(tǒng)管理平臺(tái),完成夜間無業(yè)務(wù)時(shí)段的下電操作,減少電能消耗,降低運(yùn)營(yíng)成本支出,以及提升通信設(shè)備供電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)功能;系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)的供電線路歷史電氣性能數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、匯總、分析,找出故障原因,給出解決建議對(duì)策,減少后續(xù)同類故障的發(fā)生率,提升供電線路運(yùn)維管控能力。
5 5G基站電氣監(jiān)控云平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
平臺(tái)架構(gòu)圖
6 5G基站電氣監(jiān)控云平臺(tái)功能
Acrel Cloud-6000 5G基站電氣監(jiān)控云平臺(tái)軟件人機(jī)界面友好,擁有數(shù)據(jù)匯總、系統(tǒng)體檢、分析報(bào)告、能耗統(tǒng)計(jì)、能耗報(bào)表等功能。
顯示基站的設(shè)備詳情和設(shè)備在線失聯(lián)狀態(tài);
顯示具體設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史曲線供查詢;
提供分合閘功能供用戶對(duì)儀表進(jìn)行操作;
提供參數(shù)設(shè)置功能,用戶能對(duì)儀表內(nèi)置的報(bào)警值和保護(hù)開關(guān)等進(jìn)行操作。
對(duì)不同的基站設(shè)置不同的分合閘策略,下發(fā)周期可以按照年~月~周~日來進(jìn)行選擇,提供下發(fā)命令的日志供用戶進(jìn)行查詢。
對(duì)設(shè)備可以設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)線和出線關(guān)系,來對(duì)每一個(gè)基站的使用功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可以分析基站的使用負(fù)載。從而可以分析不同區(qū)域的基站使用情況。
對(duì)各個(gè)基站的溫度進(jìn)行設(shè)置,當(dāng)溫度高于范圍內(nèi),會(huì)開啟空調(diào),其實(shí)時(shí)間會(huì)關(guān)閉空調(diào)。
7 產(chǎn)品選型及典型配置方案
7.1 設(shè)備概述
DTSD1352 - xSyD系列導(dǎo)軌式多回路電力儀表主要用于多個(gè)三相回路的全電參量測(cè)量可同時(shí)接入x個(gè)三相回路、y個(gè)單相回路的電流輸入??芍苯踊蜷g接測(cè)量電壓電流、功率、功率因數(shù)、相角、不平衡度、諧波等參數(shù)。
具體功能如下:
●x路三相和y路單相回路全電參量測(cè)量,電流互感器外置;
●監(jiān)測(cè)各相電壓/電流、零序電流、頻率;
●監(jiān)測(cè)各相功率、總功率(有功、無功、視在);
●監(jiān)測(cè)各相功率因數(shù)、總功率因數(shù);
●監(jiān)測(cè)電壓/電流相角、電壓/電流不平衡度;
●監(jiān)測(cè)電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;
●當(dāng)月和上月的電壓、電流、功率極值記錄;
●電流、功率需量和實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)功率需量;
●200條事件記錄,記錄DIDO的動(dòng)作情況;
●支持過壓、過流、斷相、DI聯(lián)動(dòng)等報(bào)警輸出;
●4時(shí)區(qū)14時(shí)段的費(fèi)率設(shè)置;
●四象限電能,12個(gè)月復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì);
●31天四象限和復(fù)費(fèi)率電能凍結(jié),正反向電能計(jì)量;
●兩路無源開關(guān)量輸入、兩路開關(guān)量輸出、RS485通訊;兩路有源開關(guān)量輸入,用于識(shí)別油機(jī)和市電接入。
7.2 交流配置方案
7.3 安裝實(shí)例
7.4 產(chǎn)品選型
7.5 設(shè)備概述
AMC16-DETT 基站直流電能計(jì)量模塊主要是針對(duì)有共享需求,且開關(guān)電源無分用戶電量計(jì)量功能的基站而
設(shè)計(jì)的。儀表可進(jìn)行六個(gè)回路的直流電的計(jì)量,自帶電源給霍爾傳感器供電,同時(shí)可通過上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)零漂校準(zhǔn),具有遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、實(shí)時(shí)電量計(jì)量、供電質(zhì)量異常告警、信息存儲(chǔ)及處理、信息交互等功能。直流電能計(jì)量模塊可計(jì)量三家運(yùn)營(yíng)商的直流用電量,提供基站節(jié)能詳細(xì)的數(shù)據(jù)依據(jù),為直流配電設(shè)備提供可靠的分項(xiàng)計(jì)量解決方案。
模塊具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口,采用 YD/T1363.3-2014協(xié)議,符合中國(guó)鐵塔有限公司 Q/ZTT2205-2017《基站直流電能計(jì)量模塊技術(shù)要求》相關(guān)技術(shù)要求。
7.6 具體功能
●監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)時(shí)間、總電壓、輸出總電流、總功率、總電能、各分路電壓、各分路電流、各分路功率、各分路電能;LED指示燈顯示;RS485通訊
●計(jì)量:起動(dòng)電流:額定電壓下,計(jì)量模塊的負(fù)載電流值在不超過電流1%時(shí),模塊啟動(dòng)潛動(dòng)電流:當(dāng)計(jì)量模塊的電流線路中無電流,加于電壓線路上的電壓為額定值的85%~125%時(shí),模塊計(jì)算器不應(yīng)有1個(gè)以上的數(shù)字變化;
●報(bào)警:直流電壓輸出過低告警、直流電壓輸出過高告警、一次下電告警、模塊失壓告警、計(jì)量支路錯(cuò)誤告警、內(nèi)部程序錯(cuò)誤告警、時(shí)鐘錯(cuò)誤告警、存儲(chǔ)器故障告警、交流輸入停電告警;
●校時(shí):支持廣播校時(shí),可通過RS485通信接口對(duì)計(jì)量模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程校時(shí);
●存儲(chǔ):有歷史電能數(shù)據(jù)和歷史告警信息的存儲(chǔ)功能,內(nèi)存為2MB。
7.7 直流配置方案
8 結(jié)束語
安科瑞5G基站配電解決方案,通過上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)零漂校準(zhǔn),具有遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、實(shí)時(shí)電量計(jì)量、供電質(zhì)量異常告警、信息存儲(chǔ)及處理、信息交互等功能。為基站節(jié)能提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)依據(jù),為直流、交流配電設(shè)備提供分項(xiàng)計(jì)量解決方案。
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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版
作者
劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事新建5G基站配電的研發(fā)與應(yīng)用。