摘要：文章介紹了220kV梧桐巡維中心室內(nèi)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(lián)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(fèi)，有效地縮短了事故處理的時間，增加了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這種技術(shù)可以推廣至全國所有同類型的變電站。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(shè)初期，通信的發(fā)展跟不上變電站的建設(shè)速度，大部分變電站周圍很少或者沒有信號發(fā)射基站，造成了手機(jī)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(jié)構(gòu)和材料都成為電波進(jìn)入室內(nèi)和在室內(nèi)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(qū)。例如在深圳供電局220kV梧桐變電站辦公區(qū)和宿舍區(qū)的室內(nèi)，手機(jī)就經(jīng)常收不到信號或者信號很弱，導(dǎo)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(wǎng)的不穩(wěn)定性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本，情況嚴(yán)重時可能造成重要負(fù)荷損失過長，供電可靠性不能得到相應(yīng)保障。同時，在信號不好的地方使用手機(jī)，手機(jī)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(nèi)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(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和節(jié)省運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本，提高供電可靠性，改善220kV梧桐變電站室內(nèi)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(nèi)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(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果顯示，信號覆蓋強(qiáng)度不夠造成占總斷線的比例為88.91%。針對“室內(nèi)通話斷線率高”的問題，分別從不同方面對造成信號覆蓋強(qiáng)度不夠的原因進(jìn)行了反復(fù)的討論分析。通過查找發(fā)現(xiàn)，離220kV梧桐變電站最近的信號發(fā)射基站處于變電站上方鹽排高速一側(cè)的山坡上，而變電站處于另一側(cè)的山坡下，存在高區(qū)域往下的陰影角，這是影響斷線比例的主要原因。通過現(xiàn)場查看，主控樓的辦公室內(nèi)區(qū)域頂層安裝了金屬天花板，有屏蔽電磁信號的作用，從發(fā)射基站往變電站發(fā)射的電磁波通過墻體和屋頂進(jìn)入到室內(nèi)，使得本來較弱的信號進(jìn)一步衰減，現(xiàn)場測得室內(nèi)手機(jī)接收信號強(qiáng)度為

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

針對主要原因，制定相應(yīng)的對策，最終得出結(jié)論：改善高話務(wù)量地區(qū)的室內(nèi)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(nèi)系統(tǒng)解決方案。微蜂窩方式的通話質(zhì)量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標(biāo)的影響甚小，并且具有增加網(wǎng)絡(luò)容量的效果。但微蜂窩在室內(nèi)使用時，受建筑物結(jié)構(gòu)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(nèi)每一個地方，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所要考慮的關(guān)鍵。微蜂窩方式的弱點(diǎn)在于成本較為昂貴，需要進(jìn)行頻率規(guī)劃，需要增建傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作量大。

手機(jī)信號放大器和直放站屬于同頻放大設(shè)備，在無線通信傳輸過程中起到信號增強(qiáng)的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備?；竟δ芫褪且粋€射頻信號功率增強(qiáng)器。在下行鏈路中，由室外天線從現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中拾取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進(jìn)行極好的隔離，將濾波的信號經(jīng)功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺手機(jī)的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達(dá)到基地站與手機(jī)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(cè)的八木天線正對所要轉(zhuǎn)發(fā)的基站天線，接收由基站發(fā)過來的下行微弱無線信號，經(jīng)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(qiáng)，由轉(zhuǎn)發(fā)天線向無線信號盲區(qū)或微弱區(qū)輻射，達(dá)到增大下行覆蓋范圍或提高覆蓋質(zhì)量的目的。同時右側(cè)的轉(zhuǎn)發(fā)天線接收來自手機(jī)的信號，經(jīng)過類似的濾波、放大后，將增強(qiáng)的信號再通過施主天線發(fā)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(dāng)于在基站和手機(jī)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(nèi)信號增強(qiáng)主機(jī)。主機(jī)通過功分器輻射至室內(nèi)吸頂天線，吸頂天線釋放信號覆蓋室內(nèi)每個角落。

1.2 主要性點(diǎn)

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(tǒng)增益采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，安裝極為方便，高能電源且設(shè)計有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口，采用ALC技術(shù)，輸出電平連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定可靠，信號自動指示，性能穩(wěn)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(fā)生器給定-50dbm的信號測試結(jié)果符合下行：930～954MHz；上行：885～909MHz的標(biāo)準(zhǔn)，帶外抑制符合移動標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 增益

采用頻普分析儀加點(diǎn)頻信號發(fā)生器測試結(jié)果。點(diǎn)頻信號發(fā)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(fā)生器加外接20DB衰減器測試結(jié)果。最大功率未超過+27dbm信號覆蓋強(qiáng)度。

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

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(nèi)移動信號覆蓋強(qiáng)度不均勻、通信不暢的問題嚴(yán)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(nèi)移動信號覆蓋不均勻的難題。

手機(jī)信號放大裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.1 性價比高

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，梧桐巡維中心每月平均通話斷線200次，假設(shè)一半斷線都發(fā)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(fèi)用僅為5500元，因此擁有較高的性價比。

3.2 信號增強(qiáng)效果顯著

安裝手機(jī)信號放大裝置之后，變電站室內(nèi)通話斷線次數(shù)由原來的88.9%下降至現(xiàn)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(fā)生在工作上或事故處理中，造成的損失是相當(dāng)大的。

3.3 應(yīng)用面廣

手機(jī)信號放大裝置具有制造成本低、信號增強(qiáng)效果顯著、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步向偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站推廣應(yīng)用具有重大的意義。在變電站的建設(shè)后期，當(dāng)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(jié)省了變電站的初期投資成本。另外，在設(shè)計地下變電站的同時，也可以將此裝置納入變電站的設(shè)計中，以減少后期的投資。

4 應(yīng)用情況及社會效益

4.1 根本解決問題

在變電站的建設(shè)初期，通信的發(fā)展跟不上變電站的建設(shè)速度，大部分變電站周圍很少或者沒有信號發(fā)射基站。造成了手機(jī)信號弱、通信不暢，延長了事故處理時間，增加了電網(wǎng)的不穩(wěn)定性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本，而手機(jī)信號放大裝置能從根本上有效地解決了手機(jī)信號弱的問題。

4.2 基本解決問題

增強(qiáng)手機(jī)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(lián)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(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時也降低了經(jīng)濟(jì)成本。

4.3 部分解決問題

能夠解決邊遠(yuǎn)山區(qū)變電站因受山體遮擋或者信號弱而造成的室內(nèi)通話頻繁斷線的問題。本裝置經(jīng)過梧桐巡維中心實際應(yīng)用，效果良好，其本身制作成本低、經(jīng)濟(jì)效益高，由運(yùn)行人員獨(dú)立自主研制，符合生產(chǎn)實際情況，且便于后期跟蹤維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳蘇丹，陳建國.淺談移動信號的室內(nèi)覆蓋問題[J].萍鄉(xiāng)高等?？茖W(xué)校學(xué)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(nèi)覆蓋問題。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）