一種用于電力數據傳輸的GPRS信號放大器研究

黃慧，夏通，宋艷，郝自飛，葉吉超（國網浙江省電力公司麗水供電公司，浙江麗水，323000）

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一種用于電力數據傳輸的GPRS信號放大器研究

黃慧，夏通，宋艷，郝自飛，葉吉超
（國網浙江省電力公司麗水供電公司，浙江麗水，323000）

在偏遠山區，經常因為GPRS信號弱采集不到電力終端數據。本文介紹一種用于電力數據傳輸的GPRS信號放大器，通過在臺區信號通信設備上加裝該GPRS信號放大器，從而解決了因偏遠山區弱信號引起的臺區終端、采集器等運行時數據采集質量的問題，為臺區運行的遠程監控、線損計算提供了有力保障。

GPRS放大器；無線放大；放大裝置

引言

隨著社會的發展，無線技術的產品以快捷、安全、方便的效果得到廣泛應用，無線技術應用領域包括電子信息、工程醫療、電力設備等［1］，無線技術的運用極大的節約了線纜的成本［2］。但無線技術的弊端也比較明顯，特別是當GPRS （General Packet Radio Service通用分組無線信號）信號較弱，數據無法快速向外傳輸，整個系統將處于信號缺失、甚至癱瘓的狀態。市面上有一些信號放大裝置，其結構點比較繁瑣、放大效果差，且成本高。

麗水地區地理面積比較寬廣，且山地占了88.42%，而在偏遠山區基本上存在運營商GPRS信號無覆蓋或弱覆蓋的情況，在配變終端的安裝過程中，有較多的臺區存在GPRS信息弱或無信號的情況，造成這些區域配變終端信息無法成功采集，對營配貫通臺區線損正確可算率等指標有較大影響，且缺乏有效手段進行提升，在與運營商進行多次溝通及現場查看后，由于信號覆蓋的問題仍未能對其進行有效解決；為有效提升相關指標，通過一系列的嘗試及測試，最終確定以提高接收信號靈敏度，并將信號進行放大優化后與運營商網絡進行對接的方案可以使該問題進行有效解決。

1　GPRS信號放大器技術原理

1.1放大器結構原理

該GPRS信號放大裝置，包括信號放大模塊1、天線2、供電電源3、顯示模塊4、顯示屏5和外殼。裝置邏輯框架圖如圖1所示。

圖1　安卓版GPS狀態軟件操作界面

1.2放大器工作原理

如圖2所示，GPRS信號經配變終端天線接收，引入設備，信號弱到一定程度，配變終端無法正常收發數據。因各種原因造成臺區位置GPRS信號弱，在不能改變運營商信號強度的情況下，通過現場試驗發現不同接收方式的天線，接收信號靈敏度有較大差別，在對不同類型的接收天線進行實地測試后，最終選擇采用高增益定向八木天線替換原來的普通吸盤天線能夠較好地提高信號接收的靈敏度，并可以把接收到的弱信號放大優化處理后直接輸入配變終端。

該放大器是根據山區電力信息采集特點進行設計的［3-5］，主要特點有：1、采用直插式減少本來就微弱的信號衰減，考慮到外部信號微弱不穩定，若采用天線耦合信號的方式，信號衰減厲害不穩定，數據容易丟包，采集成功率降低。2、采用直插式需要考慮信號放大倍數大到一定程度之后會對終端的GPRS通訊模塊造成沖擊，造成信號堵塞甚至燒毀GPRS通訊模塊的問題，所以在放大器內部設計增加了信號處理軟件的單片機，根據外部信號的強弱來自動調節放大的倍數，使放大器輸出信號穩定在-45至-50dbi之間，不會沖擊到終端的GPRS通訊模塊，使終端數據穩定接收發送，更好地體現了數據傳輸的穩定性，工作原理

圖2　GPRS信號收發示意圖

圖3　GPRS信號經放大后的收發示意圖

高增益八木天線接收信號是有方向性的，在安裝時可調整角度和高度，找到信號強的方位進行接收，而且可以在配變周圍40米范圍內任意選擇有利的天線安裝位置（原來普通天線總長才3米，只能在配電箱周圍安裝）。

終上所述，從三個方面綜合解決信號弱問題：1、改變信號接收方式；2、將接收到的信號進行放大優化；3、延伸安裝天線的范圍，安裝方式更為靈活。

2　放大器安裝使用方法

圖4為信號放大器的主要配件，分別是電源適配器、信號放大器、接收天線、信號數據線、信號分頻器。

如圖5所示，外部信號強弱在放大器顯示屏上指示，可輕松找到信號強的方位進行接收，根據實際安裝經驗，只要天線接收的信號強度有2格以上指示，經過放大優化以后就可以使終端GPRS通訊穩定工作。如圖6所示，在安裝放大器后的配變終端左上角顯示信號強度，右下角顯示了GPRS的狀態為“登錄成功”。24小時內，每15分鐘一個點的96點負荷數據無一丟失。

圖4　信號放大器的主要配件一覽圖

圖5　放大器顯示屏

圖6　智能配變終端顯示屏

3　結束語

通過在臺區信號通信設備上加裝該GPRS信號放大器，以提高接收信號靈敏度的方式將弱信號放大優化后輸入配變終端的方案，吸收、放大臺區供電區域內信號，解決了因偏遠山區弱信號引起的臺區公變終端、采集器等運行數據的采集質量問題，實現由電能采集建設逐步過渡到電能采集全面運維的重心轉移及采集運維工作的良性循環，為臺區運行的遠程監控、線損計算提供了有力保障。

目前已在麗水公司多個供電所應用，為偏遠弱信號臺區數據采集問題提供支持，應用后的臺區數據采集從無到有，采集質量穩定，取得效果良好。

［1］陳祥. 無線技術在現代電網管理中的應用與展望.南方電網技術.2009，3（6）:60-63.

［2］沈麗菁，張恩寶，陳群，無線技術在上海電力中的應用.電力系統通信. 2007，28（171）:5-10.

［3］Theodore s. Rappapo rt. 無線通信原理與應用［M ］ . 北京: 電子工業出版社，1999.

［4］吳偉陵.移動通信中的關鍵技術［M ］. 北京: 北京郵電大學出版社，2000.

［5］朱洪波.無線接入網［M ］.北京:人民郵電出版社，2000.

黃慧（1983-），男，漢族，浙江溫嶺人，工程師，碩士。研究方向：計算機網絡及無線通信技術。

Research GPRS Signal Amplifier on Power Data Transmission

Hui Huang， Tong Xia， Yan Song， Zifei Hao， Jichao Ye
（State Grid Electric Power Company Zhejiang Lishui Supply Companies， Zhejiang， Lishui， 323000， China）

In the remote mountainous areas， often because of GPRS signal is weak can not collect a power terminal data. This article describes a method for data transmission GPRS power amplifier， through the installation of the GPRS signal amplifier on the stage area signal communication device， so as to solve the Taiwan Area Public transformer terminals due to the remote mountainous areas of weak signal caused by the acquisition of operating data， etc. collecting quality problems for remote monitoring station area operation， line loss calculation provides a strong guarantee.

GPRS Amplifiers； Wireless Amplification； Amplification Means

TN-9

A

2095-8412 （2016） 03-503-03