配電網無線通信質量提升的實踐研究

甘鈺安

摘 ?要：為了改善目前配電網終端普遍存在的無線通信質量問題，筆者結合基層二次終端設備驗收和通信改造的實踐經驗，分析提升無線通信質量的具體措施。設計并制作了一款吸盤天線固定裝置，用于將配電網終端通信模塊放置在戶外開關箱箱體外部，結合為時半年的現場改造試驗，成功地提高了改造終端的通信質量。通過調整天線位置，增強終端信號收發能力，提高配電網自動化“三遙”水平，減少設備維護人力資源浪費，優化配電網運行狀態監控能力和突發故障處置能力。

關鍵詞：配電網自動化;無線通信;吸盤天線

中圖分類號：TM73 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 無線通信質量提升研究的背景

1.1 選題背景和現狀

隨著國家對配電網投資力度的不斷加大，配電網自動化覆蓋水平呈現逐年提升的趨勢，通信網絡建設是實現配電網自動化“三遙”（遙信、遙測、遙控）的基礎，通過配電網自動化的運營可以實現遠程投切、負荷監控以及故障分析。在廣闊的縣級區域，光纖專網通信只存在少數試點，大量配電網終端依賴無線通信與主站形成聯絡，無線通信長時延、易丟失的問題成為制約配電網自動化發展的重要原因，通過改善信號收發條件可以極大地提高配電網自動化的實用化水平。

目前，隨著配電網自動化終端的不斷投運，基層班組的運維壓力也不斷增大，如何提質增效成為基層管理努力的方向。通過分析縣區供電局配電網自動化缺陷消除記錄，發現自2017年以來，由于配電網終端通信質量不良，導致需要現場重啟通信模塊的消缺記錄占到總數的65%。信號水平的制約造成了設備維護認字人力資源的極大浪費。

1.2 該文的研究內容

綜合以上分析和論述，該文結合基層運維經驗，發現無線通信質量問題成為制約配電網自動化發展的重要原因，進而導致了基層運維單位的人力資源浪費。分析提升無線通信質量的可行性建議，設計制作了一款吸盤天線固定裝置，將配電網通信模塊天線放置在箱體外部，規避箱體的屏蔽效應，有效提高配電網自動化的實用化水平。

2 無線通信質量提升的實踐研究

在開展配電網終端二次設備現場驗收的業務流程中，按規定，在驗收時必須對每一個開關至少遙控分閘、合閘一輪次，注意到當二次設備地處偏遠、信號不良時，表現為每一次主站發送遙控信號到現場開關成功動作普遍有15 s～30 s的時延，施工單位調試人員往往將終端通信模塊天線放置在開闊位置。在通過驗收后，部分緊閉箱門的戶外開關箱終端則開始進入離線狀態。通過改變天線的擺放位置，改善二次終端信號收發條件是得到實踐檢驗的。

在開展配電網終端信號放大器安裝的業務流程中，通過現場檢測信號強度，發現信號放大器的安裝只適用于外部信號水平較差，需要增加信號強度提升信號的情況。對于大部分的配電網終端，戶外或箱外信號條件完全滿足通信需求，由于箱體或墻體的屏蔽效應，減弱了配電網終端的信號水平，進而導致二次終端離線。經試驗偏遠地區戶外開關箱內的通信模塊，通信強度往往只能達到-85 dB～-110 dB，通信不良，容易導致通信丟包，打開箱門后通信強度則能達到-55 dB～-70 dB。通過將終端通信模塊天線放置在箱體面向信號塔的位置，可以有效規避箱體或墻體的屏蔽效應。

信號放大器的安裝可以同時解決環境信號弱的問題和箱體的屏蔽作用問題，而將4G通信模塊天線作為對戶外開關箱設備的簡易改造，是針對箱體的屏蔽作用問題進行的改造，其優勢在于操作簡單易行，可以由供電所人員自行開展。將4G通信天線移出箱外的通信改造，其關鍵步驟就是識別箱內外信號強度差異，判斷出終端通信水平差的主要原因是箱體的屏蔽作用還是環境信號弱，只有箱體的屏蔽作用是終端通信水平差的主要原因的終端，才適宜開展通信改造。

3 吸盤天線固定裝置的研制和應用

3.1 吸盤天線固定裝置的研制

為了提升無線通信質量，將吸盤天線移至箱體外壁上，證實了配電網終端信號可以得到顯著提升。同時，由于移出箱外的天線無處安放，只能懸吊在箱體上，久而久之造成天線拉傷，導致通信質量再次下降。因此設計制作了一款吸盤天線固定裝置，通過固定裝置的固定作用，可以將吸盤天線保持在戶外開關箱箱外與信號塔無遮蔽的位置，同時保護天線線體不因長期拉伸而損壞。側面黏附式吸盤天線固定裝置設計如圖1所示。

固定裝置外觀為帶有黏著面的L型件，材質為403號鋼，固定裝置內部有可安放天線的空間和平穩放置天線的平面，用于安放4G吸盤天線，天線的引出線從固定裝置上的小孔中引出，起到固定吸盤天線的作用，吸盤天線固定裝置實物圖如圖2、圖3所示。

3.2 吸盤天線固定裝置的應用

通過查閱供電所提供的自動化缺陷消除記錄，篩選出由于通信原因導致自動化缺陷的終端設備，通過通信信號檢測儀器測量戶外開關箱內外的無線信號強度，識別出屏蔽效應顯著的10個戶外開關箱終端設備，在戶外開關箱外部尋找無線信號強烈的方向定位吸盤天線固定裝置的安裝位置，將通信模塊天線從箱內引出并放置在吸盤天線固定裝置中。吸盤天線固定裝置的現場應用如圖4所示。

將通信模塊調試軟件連接到終端通信模塊，先關閉箱門，恢復終端正常運行環境，測得改造前終端箱內信號強度，然后開展天線改造，將吸盤天線從柜內移動到柜外，關閉箱門測得改造后終端箱內信號強度，從通信模塊調試軟件上讀取信號強度，改造前后差異見表1。

由表1可知，經過終端天線改造，終端通信條件得到優化，經過改造的10個終端，其信號水平均有不同程度的提升。在改造后半年對消缺記錄進行復查，表1所示的10個終端均未發生因通信原因導致的缺陷。

4 結語

該文通過分析實踐案例，發現了無線通信質量問題對配電網自動化發展的制約作用。結合基層運維經驗，設計制作了一款吸盤天線固定裝置，將配電網通信模塊天線放置在箱體外部，規避箱體的屏蔽效應，有效提高了配電網自動化的實用化水平。該文研制成品已得到試用并在縣區供電局獲得推廣，有效性和實用性超出了預期，其可行性也得到了有效驗證。

參考文獻

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