1 現(xiàn)有基站發(fā)電管理系統(tǒng)分析

隨著移動通信業(yè)務(wù)高速發(fā)展，目前運(yùn)營商基站分布范圍廣、數(shù)量多，基站對用電的需求日益增加，而基站在實(shí)際的運(yùn)行中，又經(jīng)常面臨意外斷電的情況。斷電后，通?；镜?a target="_blank">供電又市電供電改為發(fā)電供電，發(fā)電供電的電量是由基站的管理方和發(fā)電方結(jié)算的，在這個過程中，現(xiàn)行的管理方式都是人工電話通知事后回來簽證的管理模式，管理效率較低，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在巨大的偏差，更有一部分違法者串通管理單位偽造發(fā)電數(shù)據(jù)騙取發(fā)電數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。而對于管理者而言，如無有效的技術(shù)手段對此環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控[1-6]，因此極易造成了國家財(cái)產(chǎn)的大量流失，并成為了可能滋生腐敗的一個漏洞。

針對這一需求，市場上有廠家針對發(fā)電管理系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)即發(fā)電機(jī)的管理開發(fā)了相應(yīng)的管理系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時自動發(fā)送數(shù)據(jù)包至系統(tǒng)平臺記錄起止發(fā)電時間、發(fā)電地點(diǎn)、發(fā)電量等參數(shù)，但依然有諸多弊端[7,8]，表現(xiàn)如下。

（1）由于終端的監(jiān)控單元是安裝在發(fā)電機(jī)上，當(dāng)發(fā)電機(jī)停止工作時就無法正常監(jiān)測，因此不能夠判斷是發(fā)電機(jī)在停機(jī)還是終端已損壞。

（2）現(xiàn)有安裝在發(fā)電機(jī)上的終端不能夠有效偵測到基站的斷電是由于市電的斷電還是市電配電空開的跳閘所引起。如果是市電空開跳閘則本次發(fā)電是沒必要的發(fā)電，這種發(fā)電勢必造成發(fā)電費(fèi)用的不必要開支。

（3）現(xiàn)有情況下不管是市電斷電派發(fā)電機(jī)發(fā)電還是市電配電空開跳閘都還必須要人工上站修復(fù)問題，尤其對于市電配電空開跳閘現(xiàn)象時的人工上站更是造成了人工費(fèi)用開支的浪費(fèi)。

而在西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙等太陽能豐富的省份，鐵塔公司或運(yùn)營商保有數(shù)量巨大的純太陽能供電基站,現(xiàn)有的動環(huán)系統(tǒng)由于一般采用集團(tuán)采購招標(biāo)形式，無法兼顧每個本地網(wǎng)的具體要求是一個大而全的監(jiān)測系統(tǒng)。目前現(xiàn)有的動環(huán)系統(tǒng)僅能夠做到對市電總輸入、電池組總的管控。但對于純太陽能基站來說，做到這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，以鐵塔公司實(shí)際需求為例，其表現(xiàn)形式如下。

（1）作為電力的主要來源太陽能光伏板，現(xiàn)有的動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)不能夠?qū)崟r監(jiān)測到其瞬時電壓、電流、功率輸出，當(dāng)太陽能光伏板出現(xiàn)性能下降時不能有效立即判斷故障原因及時修復(fù)，往往需要開支大量人力來現(xiàn)場排查，帶來極易斷站的風(fēng)險。

（2）電池組作為夜間動力的主要來源，目前現(xiàn)有的動環(huán)監(jiān)控僅能對整組電池的電壓、電流做檢測，但若單只電池出現(xiàn)落后會影響到其它電池的性能最終會導(dǎo)致整組電池的報廢。排查單只電池落后的故障目前采用的手段是等夜間電池放電超 2 小時以后，人工上站逐節(jié)測量單體電壓來人工判斷，準(zhǔn)確率極低且耗子巨大。另外，若白天斷開光伏板來判斷電池問題很可能造成電池組充電不飽和從而導(dǎo)致夜間斷站。

（3）對于基站負(fù)載的輸出電壓、電流、功率、電量目前也沒有有效的監(jiān)測手段，當(dāng)客戶電力保障問題投訴時，鐵塔公司往往被動應(yīng)對，不清楚是光伏輸出性能下降還是電池性能落后還是用戶負(fù)載突增導(dǎo)致的電力供應(yīng)故障。

（4）某些故障可能一次上站查找不到具體問題，需要多人多次上站逐點(diǎn)排查，人員費(fèi)用開支巨大。

2 兩種基站供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求

針對上述兩種常見的基站供電管理系統(tǒng)中存在的問題，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中首先要確定哪些功能是必須的，結(jié)合實(shí)際情況和調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)在基站普通發(fā)電管理系統(tǒng)中需要監(jiān)控多種數(shù)據(jù)信息的物聯(lián)網(wǎng)終端配合發(fā)電管理系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)對基站發(fā)電的實(shí)時派單管理、歷史發(fā)電信息查詢、發(fā)電的起止時間、發(fā)電量、是否在市電有電時發(fā)電等參數(shù)信息實(shí)時監(jiān)控，對發(fā)電全面管理，彌補(bǔ)當(dāng)前市場上發(fā)電機(jī)管理系統(tǒng)的諸多不便與弊端。同時，針對市電供電狀態(tài)，在平臺端顯示斷電原因（市電斷電、空開跳閘、還是供電正常），當(dāng)空開跳閘時可以遠(yuǎn)程進(jìn)行恢復(fù)合閘，節(jié)約人員上站恢復(fù)帶來的費(fèi)用，具體的功能需求如表 1 所示。

而針對基站太陽能發(fā)電管理系統(tǒng)的特殊性，系統(tǒng)還要監(jiān)控多種基站數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)品組合配合管理系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)對太陽能基站各關(guān)鍵設(shè)備節(jié)點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控分析告警功能。可實(shí)現(xiàn)對電池組整體的電流電壓不平衡度使用壽命監(jiān)測；對電池組內(nèi)單體電池的電壓、溫度、內(nèi)阻、SOC、SOH 參數(shù)實(shí)時監(jiān)測；對太陽能光伏板的輸出電壓、電流、電量、功率參數(shù)實(shí)時監(jiān)測；對基站用戶負(fù)載設(shè)備的功率、電量、電流參數(shù)實(shí)時監(jiān)測管理。同時，對各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置告警門限，當(dāng)參數(shù)超限時輸出告警信息提醒上站精確維修。節(jié)省了大量的人員上站檢查費(fèi)用。具體的功能指標(biāo)需求如表 2 所示。

3 基站普通發(fā)電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 基站普通發(fā)電管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)由“智能終端+平臺系統(tǒng)”兩級架構(gòu)組成。

（1）智能終端功能。智能終端負(fù)責(zé)采集測量末端的電參數(shù)，包括市電是否有電、市電配電空開是否跳閘、油機(jī)發(fā)電是否有電、油機(jī)發(fā)電電量等終端電參數(shù)。同時負(fù)責(zé)執(zhí)行平臺下發(fā)的市電配電空開推閘命令。

（2）平臺系統(tǒng)功能。平臺系統(tǒng)由基礎(chǔ)檔案及系統(tǒng)配置管理功能模塊、終端測控功能模塊、邏輯業(yè)務(wù)模塊組成。

3.2 基站普通發(fā)電管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖 1 是系統(tǒng)架構(gòu)圖。由圖 1 可以看出，整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯簡單，對于發(fā)電的輸入管理可以記錄到開始時間、結(jié)束時間、發(fā)電總量、何種狀態(tài)下發(fā)電等信息，更精細(xì)地進(jìn)行發(fā)電管理。

4 基站太陽能發(fā)電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

4.1 基站太陽能發(fā)電管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)由三級架構(gòu)組成：“單體電池終端+采集傳輸+系統(tǒng)平臺組成”。

（1）單體電池終端：檢測分析單體電池的電壓、溫度、內(nèi)阻、SOC、SOH參數(shù)。

（2）電池組終端：監(jiān)測整組電池的電壓、電流、SOC、SOH、不平衡度狀態(tài)參數(shù)。

（3）光伏/負(fù)載計(jì)測終端：記錄測量光伏板/負(fù)載設(shè)備的電壓、電流、功率、電量參數(shù)。

（4）采集傳輸：對站內(nèi)的智能終端數(shù)據(jù)實(shí)時采集，并記錄傳輸至系統(tǒng)平臺；執(zhí)行平臺的下發(fā)參數(shù)命令，傳遞給智能終端。

（5）系統(tǒng)平臺：對基站參數(shù)信息的實(shí)時采集存儲監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，參數(shù)超限時發(fā)生報警、對設(shè)備壽命的預(yù)估。

4.2 基站太陽能發(fā)電管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖 2 是系統(tǒng)架構(gòu)圖。由圖2中可以看出，整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯簡單，結(jié)構(gòu)清晰，對于電池單體、電池組、電源輸入、負(fù)載輸出參數(shù)均可進(jìn)行精確測量，實(shí)時平臺對接，精細(xì)管理太陽能基站內(nèi)部所有設(shè)備。

5 系統(tǒng)平臺系統(tǒng)架構(gòu)

如圖 3 所示，平臺系統(tǒng)分成三個子系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)即配置管理子系統(tǒng)模塊、業(yè)務(wù)邏輯子系統(tǒng)模塊和終端測控子系統(tǒng)模塊組成。

（1）配置管理子系統(tǒng)模塊：主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)基礎(chǔ)檔案的建立與管理權(quán)限的劃分。

（2）業(yè)務(wù)邏輯子系統(tǒng)模塊：主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的分析、審核、控制命令的審批等一系列符合各個企業(yè)管理流程的邏輯操作。

（3）終端測控子系統(tǒng)模塊：主要負(fù)責(zé)對各類數(shù)據(jù)的采集與命令的下發(fā)控制，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭。

6 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場的實(shí)際驗(yàn)證，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較貼合當(dāng)前運(yùn)營商對于發(fā)電管理的實(shí)際需求，很好地實(shí)現(xiàn)了對于基站普通和太陽能發(fā)電的實(shí)時監(jiān)控與管理，實(shí)時分析數(shù)據(jù)并輸出預(yù)警信息，給基站的日常分析運(yùn)維帶來巨大便利，極大地節(jié)約了運(yùn)維費(fèi)用。杜絕了人為關(guān)系發(fā)電造成的巨大資金浪費(fèi)，投機(jī)分子無機(jī)可乘。同時系統(tǒng)的部署很好地解決了因市電空開跳閘而帶來的人員上站產(chǎn)生的費(fèi)用。

本系統(tǒng)在檢測維度、覆蓋面、降低綜合運(yùn)維費(fèi)用諸多方面較傳統(tǒng)發(fā)電管理系統(tǒng)有巨大優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用過程中具有管理精細(xì)到位、業(yè)務(wù)無覆蓋死角、難破解、可綜合降費(fèi)等諸多優(yōu)點(diǎn)，適宜規(guī)?；瘧?yīng)用。