通信基站电源故障处理与维护技术的研究

郭 翔，马翼飞

（中国铁塔股份有限公司江苏分公司，江苏 南京 210004）

0 引 言

通信基站电源出现故障或发生问题主要体现在3个方面，包括维护性、可靠度和实用性。目前，现代通信技术正处于高速进步阶段，已经实现了5G移动通信技术的大范围推广和应用，针对通信基站运行提出了更高的要求，对应基站分布广泛性要求也不断提升。

1 通信基站电源概念及结构组成

1.1 通信基站电源概念

通信基站主要指当前用于保证公用移动通信服务质量和稳定性的的基础信号增强与实现信息传输的设备，为移动设备接入互联网所设置的接口设备，属于一种无线电台站类型。从原理上讲，特定范围内进行无线电覆盖，可利用所配置的移动通信交换中心实现移动电话终端间信息传递，可以划归到无线电收发信范畴。

大部分通信基站由通信运营商利用资金和相关技术来进行设计、建设，也是成本较高的部分。通信基站的建设通常以覆盖范围、通话信号稳定性、所带来的经济效益以及建设难易程度与维护便利性等多项要点进行设计。随着现代移动通信网络业务开展方式的数据化、分组化，通信基站相关技术和服务也会逐渐实现宽带化、大覆盖面建设，并将互联网协议（Internet Protocol，IP）化作为迈进方向。电源部分作为通信基站稳定运行的基础，有着重要的作用[1]。

1.2 通信基站电源结构组成

通信基站电源由交流供电系统、直流供电系统、接地系统以及监控系统构成，一般配置为一体化电源架和1～2组蓄电池。某通信基站电源结构设计如图1所示。

图1 某通信基站电源结构

（1）交流供电系统。交流供电系统由高压市电进线、电力变压器、低压市电进线、低压交流配电、油机发电机组以及市电油机转换屏等共同构成，其属于电源分级中的一级电源。交流供电系统主要涵盖3种电源，分别是变电站供给的市电、油机发电机提供的自备交流电、配备的不间断电源（(Uninterruptible Power Supply，UPS）后备式交流电。

（2）直流供电系统。直流供电系统是向通信局或通信站提供直流基础电源的供电系统，其结构如图2所示。直流系统组成部分主要包括整流器、直流配电、蓄电池组，相关馈线电路等可以为各种通信设备提供不间断的直流电源。

图2 直流供电系统结构示意图

（3）接地系统。其功能是防止人身遭受电击、设备与线路遭到破坏、防止火灾和雷击、防止静电损害以及确保通信系统正常运行。依据具体功能，可将接地划分为工作接地、保护接地、防雷接地。

（4）监控系统。该功能是针对各单独电源系统与系统内所涉及设备予以遥测、遥信和遥控，实时监测监控系统与相关设备运行状态、记录和对相关数据处理，以便于及时发现系统、设备运行的故障和安全隐患，从而控制电源设备，而且可借助监控系统的遥测、遥控功能实现少人或无人值守。监控的内容主要包括对基站电源系统、设备的电压、电流、频率、设备运行状态及温湿度监测[2]。

2 通信基站电源常见故障现象及对电源系统的影响与诱发故障的主要原因

2.1 通信基站电源常见故障现象及对电源系统的影响

通常在基站日常运行中，其较为常见的电源故障主要可以概括为两种类型。

（1）电池发生短路，从而引发电源故障。蓄电池本身在线路设计上较为复杂，如果线路短路，则会造成蓄电池在持续短路高温状态下出现爆裂的情况，由于短路故障会形成大瞬时电流与电压，对其负极绝缘层造成巨大的破坏，致使电源线路温度急剧增长，如没有及时处理或维护技术与处理方法选择不当，都可能会造成更大的火灾甚至爆炸[3]。

（2）高频开关故障，高频开关故障的问题大多数体现为开关指示灯无反应，虽然指示灯显示正常，但测试下就可以发现其中并无电流，也有一种情况是保护指示灯频繁且无规律闪动，最为容易造成的后果是引发绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）模块的炸裂，甚至会造成大范围且剧烈的安全事故。

2.2 造成通信基站电源故障的常见诱因分析

造成通信基站电源发生故障的原因可以概括为以下3种情况。（1）通信基站电源设计不合理。部分通信基站所使用的电源大多是根据相关要求来予以配备和设置，但却并没有完全考虑一些影响因素，尤其是基站突然停电情况下并未制定应急处理机制，为节省成本没有配置备用电源，一旦发生故障，则会造成通信基站无法正常运行。（2）安装操作存在不规范问题导致留下安全隐患。电源的安装本身有着严格的操作标准规范和参数要求，如果没有注重对原材料质量的严格把关，使用未达到要求的材料到通信基站中，或由于各项电气设备并未严格依据设计标准与规范予以安装布置，都会因隐患的存在而引发故障，如果情况较为严重，甚至会引发重大火灾事故。（3）维护不及时或未定期进行严格检查。通信基站电源运行时常会受到环境因素影响而产生一些故障，且在持续的勉强运行下没有得到及时处理和维护，必然会扩大故障范围，最终因故障影响范围蔓延到其他设备而导致基站电源发生更大的故障。

3 通信基站电源常见故障处理及维护技术

3.1 通信基站电源蓄电池故障处理及维护技术

通常来讲，造成通信基站电源蓄电池发生故障的主要原因在于内部发生短路，从而导致电流突然增大。第一组训练池当中第1节与第24节电池会随着电流突然增大而发生爆裂，导致接线绝缘层发生损坏，并快速形成高温，这就会造成载波机电源线温度的升高，进而引发故障[4]。

一旦蓄电池故障，其处理方法如下。首先，需要对蓄电池端电压进行测量，利用电压表读数判断蓄电池充电电压是否正常；其次，分析蓄电池故障引发原因；最后，判断蓄电池与开关电源设备是否存在关联性，如果不存在关系，则要检查密封阀控蓄电池情况，检测其是否存在故障。

首先，需对一组蓄电池进行处理，并将其并入供电系统，以确保电源系统恢复稳定运行，再处理另一组。这种分块处理模式可避免蓄电池故障引发更大范围故障，并能够保证直流用电系统仍保持较为稳定的供电。其次，采用上述方法仍未解决相应故障，就需要将通信基站蓄电池柜接线改为不接地，以避免电池组对地放电。再次，将载波机更改到交流供电模式，将其与载波交流式分配屏连接在一起，目的是避免载波室与微波室通过接地板电源线连接。最后，对已经发生爆裂电池组进行快速更换，并对第一组蓄电池进行充放电，以确保蓄电池可以达到稳定供电标准[5]。

3.2 通信基站高频开关电源的故障处理方法与维护技术

通信基站电源当中造成高频开关电源故障的主要因素体现在开关电源交流的切换、控制电路板插件松动或开关电源交流进线接触器无法正常运行导致难以正常吸合。这些因素造成整流模块与光端机施压，致使通信信号发生中断，一旦发生故障，需要注意及时检测交流配电屏输入、分路空开输出实际运行状态。最为直接的高频开关电源故障检测方法是对交流工作状态指示灯进行观察，或交流电压电流表读数，通过指示灯能够准确观测交流输入状态，是否存在故障问题，而电流表与电压表则可反映出交流电供电的实际状态[6]。

单向交流配电屏的故障检测中，先重点检查单项电压和电流，再对单相输入电源相线、零线、保护地线是否正常连接进行严密检查。一般情况下，通信基站都会设置一台带有两路自动切换单元的交流配电屏，两路市电会先接入交流配电屏，再由交流配电屏接入到通信基站电源。处理故障过程中，可以选择略过两路自动切换单元，在整流模块中直接接入市电，再控制空开与交流负载配电单元，从而实现故障的快速解决[7]。

3.3 通信基站直流配电屏故障处理方法及维护技术

通信基站电源中，如果负载保险熔丝或电池保险熔丝产生报警信号，在岗工程人员需快速检查蓄电池和负载保险，判断保险是否存在问题，是否存在误报的情况。如果直流屏压降超过500 mV，也需要及时针对相应保险作何连接排予以测量和维护，以此来降低直流配电屏内压降[8]。

4 通信基站电源维护管理改进建议

通信基站电源过压保护通常存在功能单一的问题，目前过压保护主要是针对雷击和非雷击过压引发的故障，保护效果相对较低且并不完善，整体保护效果仍然有待提升。通信基站相关设备过压保护通常包含以下两个方面：一是雷击过压，主要来源于反向过电压入侵波相关度较高；二是非雷击过压，主要表现于操作电压、持续时间、过压幅度等相关问题，整体与雷击过压差异性相对较大，这一环节的过压保护容易导致通信基站电源相关器件和设备以及防雷保护器件受损。以上两种过压保护方法均存在相互影响的情况，通常无法实现综合保护[9]。

4.1 注重对基站电源系统中蓄电池的维护和管理

通信基站电源当中蓄电池如果产生故障，其必然会造成通信基站电源断供，导致通信基站无法正常运行。因此，相关维护技术人员必须要按照各基站实际运行环境条件，定期进行蓄电池温度测量，并做好详细记录。同时，做好蓄电池维护周期规划，并对蓄电池进行清洁维护，以防止由于细微灰尘而损伤蓄电池端子。在进行日常巡检过程中，需要仔细检查蓄电池系统电压和浮充电流，如果发现异常或存在隐患问题，需快速确定故障位置和具体原因，并及时解决[10]。

4.2 注重对高频开关电源的有效维护

高频开关电源维护过程中需要注意以防尘以及除尘为重点，按照相关建设要求和具体条件，如果运行环境中湿度过高，则容易影响主机设备运行状态，而且灰尘过大也会对设备散热效果产生不小的制约。因此，必须重点进行高频开关电源除尘与防尘维护工作。

5 结 论

通信基站是确保通信质量和信息传递安全的基础设备、设施，如果通信基站电源发生故障，必然会对通信系统造成严重的硬性损伤。经过分析发生电源故障的主要问题，并提出了相应的解决方法以及维护技术。