一种油机发电智能控制装置的设计应用

郭彦军，陈 哲，徐 铎，郭俞欣

（1.中国移动河南周口分公司，河南 周口 466000；2.中国移动河南公司计划建设部，河南 郑州 450000；3.中国移动河南公司网络管理中心，河南 郑州 450000；4.河南大学软件工程学院，河南 开封 475001）

0 引 言

目前，4G、5G小微基站、室分基站，拉远基站交流引入均是就近从业主配电箱取电，未配置后备蓄电池组，供电可靠性较低。 市电一旦停电，立即造成断站，严重影响网络运行指标，降低客户感知，减少公司运营收入，且站点较多、分散、无油机发电接口，市电停电后无法进行应急发电。

传统供电方式存在的不足如下:

（1）现有4G、5G小微站、拉远基站配置的小型开关电源功率较小、无蓄电池充电管理功能，无法对小微站开关电源进行加装后备蓄电池改造；

（2）若从附近宏基站采用高压直流远供，工程投资成本较大、高压直流远供变流环节较多、故障率较高、效率低、损耗大。

为了解决4G、5G小微站、室分基站，拉远基站发电难题，中国移动河南周口分公司经过多方努力、克服种种困难、攻克多项技术难题、自主研发了一种小微基站油机发电智能控制装置，解决了小微站发电难题，提升了客户感知，增加了公司收入，增强了网络供电安全性，助力5G快速发展，实现了降本增效。

1 油机发电智能控制装置的工作原理和实施步骤

根据4G 、5G小微站、拉远基站、楼顶基站、山顶基站供电特点，自主研发了一种油机发电智能控制装置，实现了市电、油机智能切换，如图1所示。该装置运行安全、稳定、可靠，解决了4G、5G小微基站、拉远基站、楼顶基站、山顶基站发电难题[1]。

图1 油机发电智能控制装置实物图

1.1 工作原理及实施步骤

（1）系统工作原理

当市电电源正常时市电供电，当市电停电后智能切换到油机供电，并对油机发电进行精准计时，当市电电源来电后智能恢复到市电供电（市电优先），通过市电交流采样装置发停机信号到油机，自动关闭油机，避免了油机空转。

（2）现有小微基站供电系统

现有小微基站供电系统如图2所示。现有4G、5G小微基站交流引入均是就近从业主配电箱取电，未配置后备蓄电池组，供电可靠性较低[2]。 市电一旦停电，立即造成断站，严重影响网络运行指标，降低客户感知，减少公司运营收入，且站点较多、分散、无油机发电接口，市电停电后无法进行应急发电。

图2 现有小微基站供电系统示意图

（3）创新小微基站发电系统

创新小微基站发电系统如图3所示。自主研发的油机市电智能控制装置具有油机市电智能切换控制、油机发电精准计时、市电来电后自动停油机等先进技术，采用不锈钢箱体防水设计，满足壁挂式、抱杆式两种安装方式，解决了4G、5G小微基站、拉远基站、楼顶基站、山顶基站发电难题，确保了通信设备不间断运行[3]。

图3 小微基站油机发电智能控制装置供电系统

（4）油机发电智能控制装置组装及安装

先把不锈钢箱体、空气开关、智能控制装置、接地铜排、螺丝等按照设计图纸依次组装至箱体内，完成组装后接入两路交流电源测试，组装安装过程如图4所示。

图4 油机发电智能控制装置安装图

（5）成果实物安装效果

成果实物安装效果图如图5所示。该油机发电智能控制装置有壁挂式、抱杆式两种安装方式。

图5 产品实物现场应用效果图

1.2 成果主要技术创新点

（1）油机、市电智能切换控制：自主研发智能控制装置、油机市电智能切换，市电优先设计，具有手动、自动两种切换模式，安全、可靠、易操作、体积小、重量轻、安装方便灵活，成本低、满足壁挂式、抱杆式两种安装方式；

（2）市电来电自动停油机设计：市电来电后智能切换到市电供电，通过市电交流采样装置发停机信号到油机，自动关闭油机，避免了油机空转，实现节能降耗；

（3）油机发电精准计时：对油机、市电供电状态进行智能判别，精准计时，并传送到智能物联网云平台，可通过手机APP软件实时查询油机发电数据，每月可分县导出发电报表，大大提升了工作效率，节省大量人力成本，为发电费用审核提供关键依据；

（4）实现油机统一管理调度:通过实时定位，地图管理，实现更科学的发电调度；

（5）防水、防锈设计:采用国标304不锈钢箱体，防水、防锈、耐腐蚀、寿命长；

（6）智能抗干扰防雷设计:智能检测雷电在线路中引起的浪涌电压、雷电来时自动跳闸，雷电过后自动合闸，避免雷击，达到保护通信设备的目的[4]。

2 创新应用及效益

2.1 创新应用情况

该创新成果采用多种先进技术，从2020年6月份开始在周口分公司60座4G、5G小微基站进行了实地试点应用，经过将近一年的使用和优化，运行安全、稳定、可靠，解决了4G、5G小微基站发电难题，实现了节能降耗。 目前该油机发电智能控制装置已被河南铁塔公司、广西移动、辽宁移动、中移物联网公司等推广应用。如图6所示。

图6 成果推广应用效果图

2.2 创造的效益

（1）经济效益

直接效益： 周口分公司已在全区60座4G、5G小微基站安装油机发电智能控制装置，每座小微基站若安装高压直流远供的费用是20 000元×60=120万元，安装自主研发设计的油机发电智能控制装置的费用是800×60=4.8万元，节省工程建设费用116.6万元，目前全区有606座4G 、 5G小微基站计划全部安装，可节省工程建设成本 1 166.56万元。

间接效益：因现有4G、5G小微基站未配置后备蓄电池，市电一旦停电立即导致基站退服，从基站退服影响网络运行指标，降低客户感知，减少公司运营收入方面考虑，经济效益不可估量[5]。

（2）社会效益

该成果可广泛应用于通信运营商小微基站、宏站、消防、监控、电梯、部队、银行、医院、证券公司、个人家庭等对供电可用度要求较高的多种供电场景进行双路电源之间智能切换，提升应急供电保障能力，有效降低5G基站退服的比例，对5G网络安全运行起到有力保障，支撑客户满意度提升。

3 结 论

基站安装油机发电智能控制装置的成果：

（1）该成果解决了4G、5G小微基站、室分基站，拉远基站、楼顶基站、山顶基站市电停电后无法进行应急发电的难题，大大提升了应急供电保障能力，提升了网络质量；

（2）该成果具有油机、市电智能切换、智能判别，精准计时功能，每月可分县导出发电报表，大大提升了工作效率，节省大量人力成本，为发电费用审核提供关键依据；

（3）该成果具有市电来电自动停油机功能，市电来电后智能切换到市电供电，通过市电交流采样装置发停机信号到油机，自动关闭油机，避免了油机空转，堵塞了动力费跑冒滴漏，对公司节能降耗、降本增效具有重要的意义。