改善220kV梧桐巡維中心室內移動信號覆蓋效果研究

摘要：文章介紹了220kV梧桐巡維中心室內移動信號覆蓋的解決方案，為變電站值班員在緊急情況下通過移動電話取得通信聯系提供了極大的便利，避免了日常工作和事故處理中人力資源的大量浪費，有效地縮短了事故處理的時間，增加了電網運行的穩定性，這種技術可以推廣至全國所有同類型的變電站。

關鍵詞：220kV；移動信號；信號覆蓋效果；頻率；信號放大裝置；變電站 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2016）35-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.017

在變電站的建設初期，通信的發展跟不上變電站的建設速度，大部分變電站周圍很少或者沒有信號發射基站，造成了手機信號弱，通信不暢。許多變電站本身地處偏僻或受山體阻擋，加上帶有通信信號的電波具有視距傳播的特性，山體或大密度的建筑物本身及其建筑結構和材料都成為電波進入室內和在室內傳播的主要障礙，使信號在傳播時大幅度的衰減，從而造成了通信的陰影和盲區。例如在深圳供電局220kV梧桐變電站辦公區和宿舍區的室內，手機就經常收不到信號或者信號很弱，導致通話過程中頻繁斷線，影響了220kV梧桐巡維中心的日常工作效率，在事故處理時無形中延長了事故處理時間，增加了電網的不穩定性和運行的經濟成本，情況嚴重時可能造成重要負荷損失過長，供電可靠性不能得到相應保障。同時，在信號不好的地方使用手機，手機會自動提高接收功率，增大輻射，影響到人體的健康。為改善變電站室內移動信號覆蓋效果，保障人員的健康，提高巡維中心的日常工作效率，縮短事故處理時間，增加電網運行的穩定性和節省運行經濟成本，提高供電可靠性，改善220kV梧桐變電站室內移動信號覆蓋效果刻不容緩。

1 項目原理說明

基于值班員在220kV梧桐變電站內通話過程中斷線頻繁的情況，項目小組對值班人員在2014年1～3月的通話情況進行統計，統計結果顯示，信號覆蓋強度不夠造成占總斷線的比例為88.91%。針對“室內通話斷線率高”的問題，分別從不同方面對造成信號覆蓋強度不夠的原因進行了反復的討論分析。通過查找發現，離220kV梧桐變電站最近的信號發射基站處于變電站上方鹽排高速一側的山坡上，而變電站處于另一側的山坡下，存在高區域往下的陰影角，這是影響斷線比例的主要原因。通過現場查看，主控樓的辦公室內區域頂層安裝了金屬天花板，有屏蔽電磁信號的作用，從發射基站往變電站發射的電磁波通過墻體和屋頂進入到室內，使得本來較弱的信號進一步衰減，現場測得室內手機接收信號強度為

-113mdB，室外接收強度為-78mdB，可見這就是影響手機通話斷線的主要原因。

針對主要原因，制定相應的對策，最終得出結論：改善高話務量地區的室內信號覆蓋，微蜂窩是最佳解決方案。與宏蜂窩方式相比，微蜂窩方式是更好的室內系統解決方案。微蜂窩方式的通話質量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標的影響甚小，并且具有增加網絡容量的效果。但微蜂窩在室內使用時，受建筑物結構的影響，使其覆蓋受到很大限制。對于大型寫字樓等，如何將信號最大限度、最均勻地分布到室內每一個地方，是網絡優化所要考慮的關鍵。微蜂窩方式的弱點在于成本較為昂貴，需要進行頻率規劃，需要增建傳輸系統，網絡優化工作量大。

手機信號放大器和直放站屬于同頻放大設備，在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一種無線電發射中轉設備。基本功能就是一個射頻信號功率增強器。在下行鏈路中，由室外天線從現有的覆蓋區域中拾取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進行極好的隔離，將濾波的信號經功放放大后再次發射到待覆蓋區域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區域內的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發射到相應基站，從而達到基地站與手機的信號傳遞。整個裝置的原理示意圖如圖1所示：

1.1 安裝過程

左側的八木天線正對所要轉發的基站天線，接收由基站發過來的下行微弱無線信號，經過雙工器、LNA（低噪聲放大器）、濾波、功率放大、雙工器后，信號增強，由轉發天線向無線信號盲區或微弱區輻射，達到增大下行覆蓋范圍或提高覆蓋質量的目的。同時右側的轉發天線接收來自手機的信號，經過類似的濾波、放大后，將增強的信號再通過施主天線發向基站天線。在整個過程中，直放站抵消掉了基站到直放站之間的無線信號路徑損耗，相當于在基站和手機之間提供了一個雙向透明的通道，使無線信號得到了延伸。

采購了頻率為1.9GHz、增益為12dBi的戶外八木定向天線，安裝在變電站的室外屋頂，然后采取電阻50Ω、長度不超過50m的同軸電纜連接戶外八木定向天線和室內信號增強主機。主機通過功分器輻射至室內吸頂天線，吸頂天線釋放信號覆蓋室內每個角落。

1.2 主要性點

采用一次成型的鋁合金外殼，美觀，散熱效果好，防干擾效果更明顯。系統增益采用先進的數字濾波技術，帶外抑制特別好，全雙工工作，很高的上/下行隔離度，兩端口標準設計，安裝極為方便，高能電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口，采用ALC技術，輸出電平連續可調，穩定可靠，信號自動指示，性能穩定。

2 項目實施效果

2.1 頻率帶寬

采用頻普分析儀加掃頻信號發生器給定-50dbm的信號測試結果符合下行：930～954MHz；上行：885～909MHz的標準，帶外抑制符合移動標準。

2.2 增益

采用頻普分析儀加點頻信號發生器測試結果。點頻信號發生器輸出-70DBM信號，測得下行增益70DB，上行增益65DB。

2.3 最大功率

采用頻普分析儀自帶的跟蹤發生器加外接20DB衰減器測試結果。最大功率未超過+27dbm信號覆蓋強度。

安裝了手機信號放大裝置以后，220kV梧桐變電站的信號覆蓋強度基本處于-62mdB～-55mdB之間。通過多次的通話跟蹤對比發現，室內通話斷線明顯下降。對2014年9～10月變電站室內通話情況進行了統計，安裝室內信號增強器之后，9月份和10月份的平均室內通話斷線率降低到了4%左右，室內通話斷線比率降低到10%以下，超出了預期的目標。

3 項目推廣前景

220kV梧桐巡維中心目前轄12座變電站，其中駿康站、南澳站、浪琴站、海景站、梅沙站5座變電站所處于山腳下，地理位置較為偏僻，主控樓室內移動信號覆蓋強度不均勻、通信不暢的問題嚴重影響了日常工作的開展。對此將分階段為上述變電站安裝移動信號放大器，以解決室內移動信號覆蓋不均勻的難題。

手機信號放大裝置具有以下優點：

3.1 性價比高

根據統計數據顯示，梧桐巡維中心每月平均通話斷線200次，假設一半斷線都發生在工作上或事故處理中，將降低值班員工作效率，這無形中造成了人力的損耗。而裝置投資費用僅為5500元，因此擁有較高的性價比。

3.2 信號增強效果顯著

安裝手機信號放大裝置之后，變電站室內通話斷線次數由原來的88.9%下降至現在的4%，下降了近85%，梧桐巡維中心原來每月平均通話斷線200次，如果一半斷線都發生在工作上或事故處理中，造成的損失是相當大的。

3.3 應用面廣

手機信號放大裝置具有制造成本低、信號增強效果顯著、使用方便等優點，進一步向偏遠地區的變電站推廣應用具有重大的意義。在變電站的建設后期，當通訊全面覆蓋及時跟上，本裝置還可以拆卸，重新裝在其他有需要的變電站。節省了變電站的初期投資成本。另外，在設計地下變電站的同時，也可以將此裝置納入變電站的設計中，以減少后期的投資。

4 應用情況及社會效益

4.1 根本解決問題

在變電站的建設初期，通信的發展跟不上變電站的建設速度，大部分變電站周圍很少或者沒有信號發射基站。造成了手機信號弱、通信不暢，延長了事故處理時間，增加了電網的不穩定性和運行的經濟成本，而手機信號放大裝置能從根本上有效地解決了手機信號弱的問題。

4.2 基本解決問題

增強手機信號為變電站值班員在緊急情況下通過移動電話取得通信聯系提供了極大的便利，有效地縮短了事故處理的時間，增加了電網運行的穩定性，同時也降低了經濟成本。

4.3 部分解決問題

能夠解決邊遠山區變電站因受山體遮擋或者信號弱而造成的室內通話頻繁斷線的問題。本裝置經過梧桐巡維中心實際應用，效果良好，其本身制作成本低、經濟效益高，由運行人員獨立自主研制，符合生產實際情況，且便于后期跟蹤維護。

參考文獻

[1] 吳蘇丹，陳建國.淺談移動信號的室內覆蓋問題[J].萍鄉高等專科學校學報，2010，（3）.

作者簡介：魏嘉宏（1988-），男，廣東人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：變電站移動微蜂窩信號放大裝置及移動信號的室內覆蓋問題。

（責任編輯：黃銀芳）