直流远供技术应用分析

杨 炯

（中国铁塔股份有限公司达州市分公司，达州 635002）

直流远供技术应用分析

杨 炯

（中国铁塔股份有限公司达州市分公司，达州 635002）

本文对直流远供技术的主要应用场景进行讨论，并分析每种场景下的优势体现，与传统引电方式进行投资效益分析与比较，并介绍了工程中典型场景配置方法，为直流远供技术的应用和推广提供一定的参考。

通信光电复合缆；直流远供；分布式基站；不间断电源；脉宽调制

1 引言

随着4G网络建设的发展，一些比较特殊的场景，比如高速公路覆盖、高铁覆盖、隧道覆盖等，设备引电比较困难，且存在协调施工等困难，在此种情况下，直流远供技术可以有效的解决上述问题，快速安全的引电，保证工程的进度。

分布式基站的远端设备安装位置一般都属于特殊场景，经常会存在引电、费用、安全、维护等方案的问题，给网络建设和设备维护带来一定的困难。如果把近端机房的-48V直流电通过复合光缆传输至远端受设备，则可以解决上述困难，提高网络建设效益和降低网络运行成本。

2 技术原理

如图1所示，直流远供技术局端设备通过直流-直流（DC-DC）变换器将机房内稳定的-48V电源通过复合光缆或者电缆输送至远端，为远端设备提供高质稳定的直流电。远端设备安装时，无需与供电部门单独协调引电问题，也不用考虑提供稳定永久的电源所需配套设备的安装问题，进一步加快施工的效率。

直流远供的基本工作原理：即将机房的-48V电源经局端设备隔离升压成直流高压（280V～400V）利用专用电缆传输至远端设备端，再经远端变压至负载设备所需的标准输入电压为设备供电。

图1 直流远供原理图

3 主要应用场景分析

直流远供技术主要包含HVDC电源和远程输电。根据负载设备供电需求的不同（DC48V和

AC220V），远程供电通过双端供电和单端供电两种组网结构分别实现。由于通信网络设备均为直流负载且均采用高频开关电源，因此不必对原设备（二次电源）进行任何改动。由于直流远供技术具有输电效率高、输电线路成本低（可与通信光缆、电缆同杆路、同管道敷设）、安全、可控等优点，因此在通信网络中有着广阔的应用前景。直流远供技术远程的供电方式，较适宜各种低功耗设备、室外型设备的供电，可较好解决特定、特殊场景，无法获取电源的网、站点设备的供电问题。可从根本上解决通信设备在依托市电供电中存在的各种固有问题。采用直流远供供电技术可以向移动通信网络、综合接入设备、创新概念环境及其他特殊场景的末端网元通信设备供电：

3.1 分布式移动通信网络

如图2所示，主要的场景包括：宏基站2G无线设备BTS；宏基站2G/TD-SCDMA BBU和RRU；VIP室内分布站；直放站等。

主要的优势体现：选址不受市电取电影响，可以实现最优化的方案进行快速布点；避免市电不可靠对网络通信设备的影响，提高网络运行质量；节省了开关电源或UPS、蓄电池的建设成本和维护成本；提高了应急保障油机调度效率，提高了网络质量；节省了高昂的市电引入成本和日后繁琐的电费结算工作量。

3.2 宏基站高铁专网和高速公路覆盖的BBU、RRU、直放站等

图2 分布式基站示意图图

图3 高速铁路覆盖示意图

主要的优势体现：解决沿线市电取电困难的问题；节省市电取电高昂的引入费用；节省网点众多导致后期繁杂的电费结算工作量；节省UPS、蓄电池组、空调等配套基础设备建设投资成本及维护成本；采用户外型设备，节省了配套基础项目的征地和基建项目建设投资成本。

3.3 综合接入

综合接入的典型方案如图4所示，主要包括的设备有：WLAN交换机或AP、AO设备，GPON、ONU单元，楼宇交换机，光纤综合接入。

主要的优势体现：保障设备通信级接入供电要求，提高网络质量；解决由于网点众多而产生的市电取电协调和后期电费纠纷；节省了UPS、蓄电池设备的建设成本和后期高额的维护成本；解决各种特殊场景的供电问题，如开关电源、蓄电池被盗等。

4 投资效益分析

图4 综合接入示意图

直流远供与传统的供电方式相比有着较大的优势，这些优势包括建设成本的节约，维护成本更低，另外供电质量、系统升级都存在一定的优势。从经济方面考虑，直流输电有如下优点：

（1）线路造价低。由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。

（2）年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。

建设方面的优缺点见表1：

表1 直流远供与传统引电优缺点对比表

运维方面的优缺点见表2：

表2 直流远供与传统引电优缺点对比表

5 工程中典型场景下的配置方法

某通信工程隧道采用分布式基站，隧道内每隔500米设置1个RRU设备，设置4个RRU设备，每个RRU功耗为250W，-48V供电。采用直流远供方式供电，局端至最近的RRU设备距离为4000米，远端设备效率0.9，电压输入范围为（280～400V），近端设备电压输出范围为280V～400V可调，计算直流远供系统的相关设备配置及最小线径。

此案例中采用树形结构为远端设备供电，如图5所示：

图5 远端供电结构图

根据式（1），则R≤30.2Ω，铜的电阻率=18.51Ω•mm2/km，则S≥6.7mm2，取10mm2。线缆损耗为P=I2R为320W，则局端设备功耗为1431W，取2000W。因此，本工程可采用2×10mm2专用铜芯电缆线7千米，配置2000W近端设备1台，300W远端设备4台。考虑野外铜芯电缆容易被盗，因此采用铝芯电缆，选择大一级线径规格的16mm2铝芯电缆。

表3 为与传统市电引入价格对比：

表3 直流远供与传统供电投资对比

在某些工程中由于输电距离比较近，远端设备功耗小，可采用复合光缆进行直流远供输电。某通信工程采用分布式基站，近端距离远端为1km，远端RRU功耗为250W，-48V供电。采用直流远供方式供电，远端设备效率0.9，电压输入范围为（280～400V），近端设备电压输出范围为280V～400V可调，计算直流远供系统的相关设备配置及最小线径。

根据式（1），则R≤121Ω，铜的电阻率=18.51Ω•mm2/km，则S≥0.31mm2，此工程在市内，不考虑被盗因素可采用铜芯电缆，由于线径面积小于4mm2，因此可采用复合光缆，铜芯面积为1.5mm2。线缆损耗为P=I2R为24W，则局端设备功耗为301W，取500W。因此本工程建议采用2×1.5mm2专用复合光缆1千米，配置500W近端设备1台，300W远端设备1台。

表4 直流远供与传统供电投资对比

6 存在问题及建议

目前直流远供主要应用于市电困难或市电引入费用偏高的场景，例如山区无市电的地区、铁路隧道等场景。直流远供系统还存在一些问题需要解决或完善，总结如下：

⊙ 目前直流远供系统无法直接为大功率交流设备供电，还需妥善解决机房空调等大功率、交流负载设备和施工用交流负载工具的供电问题。 ⊙ 直流远供由于远端没有备用电源，因此难以实现监控。直流远供由于供电线路架设较低，防盗措施少，因此铜质电缆容易被盗，且存在一定的安全隐患。

⊙ 直流远供电源系统需要对传输线缆的维护和管理，日常运维工作中需特别加强安全管理工作。

⊙ 常规直流电源设备中一般不配置漏电保护装置，直流高压设备中的漏电保护十分灵敏，可能会容易误动作，增大了站点断站的可能性。

⊙ 在城区，采用复合光缆的直流远供对城区管道的占用资源较大，在城区需要慎用，一定要考虑投资收益比。

⊙ 5km以内范围是高压直流远供最佳的距离，超出5km性价比就降级很多。

⊙ 拉远方案对信源站点的电源系统带来较大负担，降低了重要保证负荷的后备时间，使信源站与远端站点总体后备时间不长。

7 结束语

直流远供已经在一些通信场景的采用，本文通过对直流远供的安全分析，效益分析讨论直流远供的技术效益可行性，并通过案例介绍直流远供在工程中的配置方法，给出了常用的查询表方便工程配置。也探讨了直流远供在存在的一些问题，希望在工程实践中找到合理的解决办法，不断完善直流远供系统。

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.011

TN917.31，TN929.53文献标示码：A

1672-7274（2017）12-0034-04