黃 偉 中國(guó)鐵塔股份有限公司工程師

1 引言

電力保障是基站動(dòng)力環(huán)境維護(hù)工作中最核心的部分，關(guān)系到基站各類設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行，其中蓄電池供電是保證基站停電后在外市電供電與發(fā)電供電間平穩(wěn)過渡的重要環(huán)節(jié)。評(píng)估動(dòng)力電池實(shí)際容量，獲得較為準(zhǔn)確的電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)，是充分、有效地利用儲(chǔ)備電能、保障通信設(shè)施正常運(yùn)行、降低發(fā)電保障開支的重要前提。

現(xiàn)網(wǎng)蓄電池的性能評(píng)估面臨諸多難題：蓄電池型號(hào)眾多，入網(wǎng)年限、容量等資源數(shù)據(jù)靠人工錄入難免有誤差；保養(yǎng)水平、使用環(huán)境、放電次數(shù)等條件參差不齊，蓄電池性能下降情況各不相同；大多數(shù)基站不具備對(duì)蓄電池的直接監(jiān)控能力，不具備遠(yuǎn)程核容功能，現(xiàn)場(chǎng)核容費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，在實(shí)際運(yùn)維工作中，對(duì)蓄電池的性能評(píng)估主要仍依賴一線維護(hù)人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，無法對(duì)全網(wǎng)蓄電池情況作出全面、準(zhǔn)確的評(píng)估，導(dǎo)致發(fā)電判斷的準(zhǔn)確性、蓄電池維保的精確性不足。

2 分析方法

2.1 評(píng)估原理

現(xiàn)網(wǎng)條件下，絕大多數(shù)蓄電池尚未安裝智能控制器或其他輔助監(jiān)控單元，無法直接獲取蓄電池相關(guān)數(shù)據(jù)，本方法利用鐵塔公司運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)中開關(guān)電源、動(dòng)環(huán)監(jiān)控單元（FSU）等基站必須安裝的動(dòng)環(huán)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過一定的計(jì)算方法，來評(píng)估蓄電池的續(xù)航能力、容量等性能。

本方法的核心思路是計(jì)算基站外市電停電與主設(shè)備退服的時(shí)間差，作為蓄電池的續(xù)航時(shí)長(zhǎng)，來評(píng)估蓄電池性能，即圖1中時(shí)間T2—時(shí)間T1。其優(yōu)點(diǎn)是便捷性高、準(zhǔn)確性高，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)處理能快速評(píng)估蓄電池能力，且評(píng)估結(jié)果以站點(diǎn)實(shí)際情況為依據(jù)，數(shù)據(jù)可靠。

2.2 實(shí)施難點(diǎn)

本方法的應(yīng)用存在以下難點(diǎn)：

（1）測(cè)算范圍受限，僅能對(duì)發(fā)生過外市電停電的站點(diǎn)進(jìn)行分析，未發(fā)生過的站點(diǎn)無法分析，通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)僅半年數(shù)據(jù)分析，約44%的基站發(fā)生過停電。

（2）若蓄電池連續(xù)放電，則對(duì)其性能評(píng)估易出現(xiàn)偏差，需要蓄電池對(duì)連續(xù)放電加以區(qū)分。

（3）從動(dòng)環(huán)角度判斷設(shè)備退服，主要依據(jù)開關(guān)電源上報(bào)的一次下電告警，現(xiàn)網(wǎng)存在部分開關(guān)電源不具備一次下電功能，需要其他替代方式識(shí)別設(shè)備退服。

以上3個(gè)問題中，問題（1）考慮到蓄電池主要應(yīng)用在易停電基站，不易停電的基站對(duì)蓄電池依賴度較低，因此可以容忍。問題（2）、（3）則在具體分析方案上加以解決。

圖1 外市電停電后主要?jiǎng)迎h(huán)告警時(shí)間軸

2.3 測(cè)算方法

本方法在根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)測(cè)算電池容量的過程中引入了除停電告警、退服告警之外的多種停電關(guān)聯(lián)告警，以及對(duì)應(yīng)的電池放電直流電壓、直流電流數(shù)據(jù)作為綜合判斷依據(jù)，并考慮到連續(xù)停電對(duì)測(cè)算準(zhǔn)確性的影響，設(shè)計(jì)相關(guān)算法計(jì)算更為全面、準(zhǔn)確的評(píng)估蓄電池性能（見圖2）。

（1）非連續(xù)停電判斷。在連續(xù)停電的情況下，蓄電池未充分充電，則據(jù)此做出的測(cè)算無法反映蓄電池真實(shí)容量。因此，本方法中設(shè)置連續(xù)停電時(shí)間間隔門限，將本次停電發(fā)生距離上次停電結(jié)束時(shí)間過短的情況剔除。

（2）退服判斷。在停電期間，設(shè)備發(fā)生退服，則判斷為此退服數(shù)據(jù)無誤。

（3）退服（負(fù)載斷開）判斷。由于早期蓄電池的上級(jí)控制設(shè)備開關(guān)電源功能有限，可能無設(shè)備退服數(shù)據(jù)上報(bào)功能，但可上報(bào)伴隨退服產(chǎn)生的負(fù)載斷開告警，可認(rèn)定蓄電池已停止向通信設(shè)備供電，但仍向監(jiān)控設(shè)備供電。因此，在停電期間，設(shè)備發(fā)生負(fù)載斷開，則判斷為疑似退服（負(fù)載斷開）。

（4）退服（監(jiān)控離線）判斷。停電后若未產(chǎn)生任何退服相關(guān)告警，但監(jiān)控設(shè)備發(fā)生離線，可認(rèn)定蓄電池已停止向所有設(shè)備供電。因此，在停電期間，監(jiān)控設(shè)備發(fā)生離線，則判斷為疑似退服（監(jiān)控離線）。

圖2 本方法蓄電池容量測(cè)算流程圖

（5）退服（電壓不足）判斷。在停電期間，若未發(fā)生退服、負(fù)載斷開、監(jiān)控離線等告警上報(bào)，但電池電壓持續(xù)下降至無法正常工作的電壓，可認(rèn)定為電池已到供電極限，蓄電池本應(yīng)在此時(shí)停止向通信設(shè)備供電。因此，在停電期間，電池電壓下降至規(guī)定門限值，則判斷為退服（電壓不足）。

（6）退服（電流陡降）判斷。在停生期間，若未退服、負(fù)載斷開、監(jiān)控離線等告警上報(bào)，且蓄電池電壓值缺失，但蓄電池電流在某一時(shí)刻發(fā)生陡降，達(dá)到預(yù)定門限，則可認(rèn)定蓄電池已停止向通信設(shè)備供電。因此，在停電期間，電池電流陡降達(dá)到一定條件，則判斷為退服（電流陡降）。

（7）電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)測(cè)算。在停電期間，若滿足（2）～（6）判斷條件的至少一類，則可統(tǒng)計(jì)計(jì)算停電發(fā)生時(shí)間與判斷滿足時(shí)間的時(shí)間差，得到電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)。若同時(shí)滿足一類以上判斷條件，則以（2）～（6）從高到低做優(yōu)先級(jí)排序，選擇優(yōu)先級(jí)高的判斷滿足時(shí)間點(diǎn)。

3 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用

通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)100多萬已監(jiān)控基站的分析，近半年內(nèi)共有44%的基站發(fā)生過外市電停電，6%的基站發(fā)生過退服，14%的基站可應(yīng)用本方法判斷為退服，進(jìn)行蓄電池性能的測(cè)算（見圖3）。

如圖4所示，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)可進(jìn)行退服判斷的基站進(jìn)行分析后：

（1）4%的基站蓄電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)在30min以下，蓄電池性能已嚴(yán)重衰退，需要優(yōu)先整治。

圖3 基站停電、退服占比

圖4 蓄電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)累積分布

（2）22%的基站蓄電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)在0.5～3h之間，蓄電池性能已出現(xiàn)下降。

（3）48%的基站蓄電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)在3～8h之間，蓄電池性能良好。

（4）26%的基站蓄電池續(xù)航時(shí)長(zhǎng)在8h以上，需排查是否為重保站點(diǎn)或主設(shè)備尚未安裝，若非以上兩種情況，則存在蓄電池超配的情況。

根據(jù)本方法對(duì)電池續(xù)航能力的測(cè)算，若將測(cè)算結(jié)果續(xù)航不足3h的站址全部整治到續(xù)航3h水平，月平均站址退服時(shí)長(zhǎng)可下降20%左右（見圖5）。

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵塔公司運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)為全國(guó)統(tǒng)一的基站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)，運(yùn)行3年以來，積累了海量的動(dòng)環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。本文挖掘了各類動(dòng)環(huán)設(shè)備數(shù)據(jù)與蓄電池性能的內(nèi)在聯(lián)系，闡述了一種通過判斷基站蓄電池是否實(shí)際發(fā)生了完全放電來測(cè)算其續(xù)航時(shí)長(zhǎng)的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全網(wǎng)較長(zhǎng)周期內(nèi)所有發(fā)生過退服的基站蓄電池性能評(píng)估。該方法無需檢測(cè)設(shè)備、無需測(cè)試耗時(shí)、對(duì)現(xiàn)網(wǎng)無影響、測(cè)算人工成本低，且具有廣泛的適用性，可為通信機(jī)房蓄電池管理工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐，有效提升運(yùn)維工作的精準(zhǔn)作業(yè)水平。

圖5 依據(jù)本方法整治效果預(yù)測(cè)