地鐵信號系統(tǒng)RRU供電問題研究

歸甜甜

（卡斯柯信號有限公司，上海，200436）

隨著市域地鐵線路的增多，線路站間距的增大，LTE軌旁RRU設(shè)備供電方式和電纜截面需要有計算依據(jù)，本文提供了一種合理的計算方法，經(jīng)過實際驗證結(jié)果是可靠的。

1 RRU供電方式介紹

■ 1.1 方案1：集中站交叉供電

對于部署在區(qū)間的LTE基站設(shè)備，A網(wǎng)和B網(wǎng)的RRU由兩個不同集中站設(shè)備室的電源屏供電。確保當(dāng)一個車站供電故障導(dǎo)致對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)故障時，另一個網(wǎng)絡(luò)仍正常運行。在圖1中給出了RRU的供電電纜的連接方式[1]。

圖1 集中站交叉供電

方案1同站址的兩個RRU由同不同車站供電，供電可靠性極高、電纜需求量最大、成本最高，適用于區(qū)間距離很小、非集中站無供電條件或者集中站電源屏雙UPS、非集中站電源屏單UPS且對供電可靠性要求極高的項目[2]。

■ 1.2 方案2：車站交叉供電

對于部署在區(qū)間的LTE基站設(shè)備，A網(wǎng)和B網(wǎng)的RRU由兩個不同車站設(shè)備室的電源屏供電。確保當(dāng)一個車站供電故障導(dǎo)致對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)故障時，另一個網(wǎng)絡(luò)仍正常運行。在圖2中給出了RRU的供電電纜的連接方式[3]。

圖2 車站交叉供電

方案2同站址的兩個RRU由同不同車站供電，可靠性高、成本較高，適用于可靠性要求高、站間距不太大的項目。當(dāng)集中站和非集中站UPS配置一樣時，此方案可靠性同方案1一樣是極高的。是目前常用的高可靠性供電方案[4]。

■ 1.3 集中站就近供電

對于部署在區(qū)間的LTE基站設(shè)備，A網(wǎng)和B網(wǎng)的RRU由同一個車站設(shè)備室的電源屏供電。在圖3中給出了RRU的供電電纜的連接方式。

圖3 集中站就近供電

方案3同站址的兩個RRU由同一個車站供電，如果項目使用單UPS,從系統(tǒng)層考慮集中站斷電后聯(lián)鎖和ATS等信號業(yè)務(wù)會斷開，CBTC無法使用。所以方案3適用于供電要求較高、站間距較小的項目、且集中站采用電源屏單UPS的場景。

■ 1.4 聯(lián)鎖區(qū)分界供電

對于部署在區(qū)間的LTE基站設(shè)備，A網(wǎng)和B網(wǎng)的RRU由所屬聯(lián)鎖區(qū)的集中站電源屏供電。適用于對LTE設(shè)備也有聯(lián)鎖區(qū)歸屬要求的項目。

同方案3差別僅是方案4對聯(lián)鎖區(qū)歸屬有要求。

圖4 聯(lián)鎖區(qū)分界供電

■ 1.5 車站就近供電

對于部署在區(qū)間的LTE基站設(shè)備，A網(wǎng)和B網(wǎng)的RRU由就近車站設(shè)備室的電源屏供電。在圖5中給出了RRU的供電電纜的連接方式[5]。

圖5 車站就近供電

方案5同站址的兩個RRU由同一個車站供電。當(dāng)非集中站UPS故障時，非集中站所管轄供電區(qū)域的RRU雙網(wǎng)均斷電，此區(qū)域CBTC功能丟失。此方案成本最低，適用于站間距大、電纜預(yù)算有限、或者集中站和非集中站都是雙UPS的項目。

2 RRU室外供電電纜截面和距離關(guān)系

參考《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》書中543頁“接相電壓的單相符合線路”公式[7]：

符號說明： Δu%線路電壓損失百分比，單位%；unph標(biāo)稱線電壓，單位kV；X0′′單相線路單位長度的感抗，單位Ω/km，其值可取X0′值；R0′、X0′。三相線路單位長度的電阻和感抗，單位Ω/km；l線路長度，單位km；P有功負(fù)荷，單位kW；cosφ功率因數(shù),根據(jù)經(jīng)驗可取0.8，得出tgφ=0.75。

地鐵信號系統(tǒng)用的RRU供電電纜型號一般為交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯的電力電纜，公式中R0′、X0′′的參數(shù)取值，可以參考551頁表9-78“1kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜用于三相380V系統(tǒng)的電壓損失”。

表1

電纜常用DWZR-YJY23型號3芯，其中用2備1，常用截面4、6、10、16mm2對目前主流產(chǎn)品，針對直接交流供電、需要交轉(zhuǎn)直模塊供電的RRU分別選鼎橋、華為的RRU舉例計算如下：

■ 2.1 鼎橋RRU3232b

鼎橋RRU3232b為交流供電，電氣指標(biāo)如表2所示。

表2

按照工程余量30%計算，RRU供電最低電壓為100×1.3=130V，所以得出最大允許電壓降 %uΔ =（220-130）/220×100%=41%。

Unph=0.22 kV，P=0.54 kW，代入公式可以計算出不同截面電纜對應(yīng)的最大拉遠(yuǎn)距離（如表3列）。

表3

■ 2.2 華為RRU5251

RRU5251為直流供電，電氣指標(biāo)如表4所示。

表4

由于RRU直流供電，不能按交流供電計算。在RRU長距離供電計算時，按照交轉(zhuǎn)直模塊的電壓范圍考慮，功率根據(jù)RRU的最大功率考慮。

按照工程余量30%計算，RRU供電最低電壓=85×1.3≈ 110V,最大允許電壓降 %uΔ =(220-110)/220×100%=50%。

Unph=0.22 kV，P=0.54 kW，代入公式可以計算出不同截面電纜對應(yīng)的最大拉遠(yuǎn)距離（表5中l(wèi)列）。

表5

3 RRU室內(nèi)電源屏到分線柜電纜截面計算

依據(jù)TB/T1528.1-2002，絕緣導(dǎo)線截面選擇如表6所示[6]。

表6

最大電流=最大功耗/最低電壓/功率因數(shù)，其中功率因數(shù)取值0.8，得出本文所列型號最大電流均不超過10A,考慮到供電端子的接線統(tǒng)一性，分線柜至電源屏截面常用4mm2。

4 RRU光電交接箱內(nèi)空開

信號系統(tǒng)常用的西門子5SY系列斷路器為例，空開規(guī)格一般包括：1、2、3、4、6、8、10、13、16、20、25、32、40、50、63、80。

由于電源屏給RRU均采用交流供電模式，交流設(shè)備的

5 結(jié)論

項目可以根據(jù)具體招標(biāo)要求、UPS配置、預(yù)算等情況選擇合適的供電方式。RRU室內(nèi)供電截面和空開的計算方式可以供相關(guān)地鐵項目參考。

RRU室外供電距離計算中，針對公式1可以看出，當(dāng)P取最大功率時L取值最小，且壓降計算時有30%工程余量，所以本文計算的最大拉遠(yuǎn)距離數(shù)值是相對保守的。

為了降低供電成本，在長大區(qū)間可以考慮增設(shè)機房，例如成都地鐵18號線天府新站與三岔湖站存在19公里的長大區(qū)間，在區(qū)間內(nèi)設(shè)置太平隧道出口機房站，可以為RRU及信號設(shè)備供電。增加機房從而縮小站間距也是一種有效解決長距離供電、降低供電成本的方法。

成都地鐵18號線一二期已開通運營，RRU遠(yuǎn)距離供電并未發(fā)現(xiàn)異常。隨著城市郊區(qū)地鐵線路的增多，越來越多項目會遇到RRU長距離供電問題。文中計算方式推算出的華為RRU供電電纜截面積及最大拉遠(yuǎn)距離可供其他項目參考，如后續(xù)RRU產(chǎn)品更新?lián)Q代，或者選用其他通信廠商提供的RRU設(shè)備時也可參考此方法計算。