改善220kV梧桐巡维中心室内移动信号覆盖效果研究

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摘要：文章介绍了220kV梧桐巡维中心室内移动信号覆盖的解决方案，为变电站值班员在紧急情况下通过移动电话取得通信联系提供了极大的便利，避免了日常工作和事故处理中人力资源的大量浪费，有效地缩短了事故处理的时间，增加了电网运行的稳定性，这种技术可以推广至全国所有同类型的变电站。

关键词：220kV；移动信号；信号覆盖效果；频率；信号放大装置；变电站 文献标识码：A

中图分类号：TM732 文章编号：1009-2374（2016）35-0036-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.017

在变电站的建设初期，通信的发展跟不上变电站的建设速度，大部分变电站周围很少或者没有信号发射基站，造成了手机信号弱，通信不畅。许多变电站本身地处偏僻或受山体阻挡，加上带有通信信号的电波具有视距传播的特性，山体或大密度的建筑物本身及其建筑结构和材料都成为电波进入室内和在室内传播的主要障碍，使信号在传播时大幅度的衰减，从而造成了通信的阴影和盲区。例如在深圳供电局220kV梧桐变电站办公区和宿舍区的室内，手机就经常收不到信号或者信号很弱，导致通话过程中频繁断线，影响了220kV梧桐巡维中心的日常工作效率，在事故处理时无形中延长了事故处理时间，增加了电网的不稳定性和运行的经济成本，情况严重时可能造成重要负荷损失过长，供电可靠性不能得到相应保障。同时，在信号不好的地方使用手机，手机会自动提高接收功率，增大辐射，影响到人体的健康。为改善变电站室内移动信号覆盖效果，保障人员的健康，提高巡维中心的日常工作效率，缩短事故处理时间，增加电网运行的稳定性和节省运行经济成本，提高供电可靠性，改善220kv梧桐变电站室内移动信号覆盖效果刻不容缓。

1 项目原理说明

基于值班员在220kV梧桐变电站内通话过程中断线频繁的情况，项目小组对值班人员在2014年1～3月的通话情况进行统计，统计结果显示，信号覆盖强度不够造成占总断线的比例为88.91%。针对“室内通话断线率高”的问题，分别从不同方面对造成信号覆盖强度不够的原因进行了反复的讨论分析。通过查找发现，离220kV梧桐变电站最近的信号发射基站处于变电站上方盐排高速一侧的山坡上，而变电站处于另一侧的山坡下，存在高区域往下的阴影角，这是影响断线比例的主要原因。通过现场查看，主控楼的办公室内区域顶层安装了金属天花板，有屏蔽电磁信号的作用，从发射基站往变电站发射的电磁波通过墙体和屋顶进入到室内，使得本来较弱的信号进一步衰减，现场测得室内手机接收信号强度为

-113mdB，室外接收强度为-78mdB，可见这就是影响手机通话断线的主要原因。

针对主要原因，制定相应的对策，最终得出结论：改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。

手机信号放大器和直放站属于同频放大设备，在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。基本功能就是一个射频信号功率增强器。在下行链路中，由室外天线从现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。整个装置的原理示意图如图1所示：

1.1 安装过程

左侧的八木天线正对所要转发的基站天线，接收由基站发过来的下行微弱无线信号，经过双工器、LNA（低噪声放大器）、滤波、功率放大、双工器后，信号增强，由转发天线向无线信号盲区或微弱区辐射，达到增大下行覆盖范围或提高覆盖质量的目的。同时右侧的转发天线接收来自手机的信号，经过类似的滤波、放大后，将增强的信号再通过施主天线发向基站天线。在整个过程中，直放站抵消掉了基站到直放站之间的无线信号路径损耗，相当于在基站和手机之间提供了一个双向透明的通道，使无线信号得到了延伸。

采购了频率为1.9GHz、增益为12dBi的户外八木定向天线，安装在变电站的室外屋顶，然后采取电阻50Ω、长度不超过50m的同轴电缆连接户外八木定向天线和室内信号增强主机。主机通过功分器辐射至室内吸顶天线，吸顶天线释放信号覆盖室内每个角落。

1.2 主要性点

采用一次成型的铝合金外壳，美观，散热效果好，防干扰效果更明显。系统增益采用先进的数字滤波技术，带外抑制特别好，全双工工作，很高的上/下行隔离度，两端口标准设计，安装极为方便，高能电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口，采用ALC技术，输出电平连续可调，稳定可靠，信号自动指示，性能稳定。

2 项目实施效果

2.1 频率带宽

采用频普分析仪加扫频信号发生器给定-50dbm的信号测试结果符合下行：930～954MHz；上行：885～909MHz的标准，带外抑制符合移动标准。

2.2 增益

采用频普分析仪加点频信号发生器测试结果。点频信号发生器输出-70DBM信号，测得下行增益70DB，上行增益65DB。

2.3 最大功率

采用频普分析仪自带的跟踪发生器加外接20DB衰减器测试结果。最大功率未超过+27dbm信号覆盖强度。

安装了手机信号放大装置以后，220kV梧桐变电站的信号覆盖强度基本处于-62mdB～-55mdB之间。通过多次的通话跟踪对比发现，室内通话断线明显下降。对2014年9～10月变电站室内通话情况进行了统计，安装室内信号增强器之后，9月份和10月份的平均室内通话断线率降低到了4%左右，室内通话断线比率降低到10%以下，超出了预期的目标。

3 项目推广前景

220kV梧桐巡维中心目前辖12座变电站，其中骏康站、南澳站、浪琴站、海景站、梅沙站5座变电站所处于山脚下，地理位置较为偏僻，主控楼室内移动信号覆盖强度不均匀、通信不畅的问题严重影响了日常工作的开展。对此将分阶段为上述变电站安装移动信号放大器，以解决室内移动信号覆盖不均匀的难题。

手机信号放大装置具有以下优点：

3.1 性价比高

根据统计数据显示，梧桐巡维中心每月平均通话断线200次，假设一半断线都发生在工作上或事故处理中，将降低值班员工作效率，这无形中造成了人力的损耗。而装置投资费用仅为5500元，因此拥有较高的性价比。

3.2 信号增强效果显著

安装手机信号放大装置之后，变电站室内通话断线次数由原来的88.9%下降至现在的4%，下降了近85%，梧桐巡维中心原来每月平均通话断线200次，如果一半断线都发生在工作上或事故处理中，造成的损失是相当大的。

3.3 应用面广

手机信号放大装置具有制造成本低、信号增强效果显著、使用方便等优点，进一步向偏远地区的变电站推广应用具有重大的意义。在变电站的建设后期，当通讯全面覆盖及时跟上，本装置还可以拆卸，重新装在其他有需要的变电站。节省了变电站的初期投资成本。另外，在设计地下变电站的同时，也可以将此装置纳入变电站的设计中，以减少后期的投资。

4 应用情况及社会效益

4.1 根本解决问题

在变电站的建设初期，通信的发展跟不上变电站的建设速度，大部分变电站周围很少或者没有信号发射基站。造成了手机信号弱、通信不畅，延长了事故处理时间，增加了电网的不稳定性和运行的经济成本，而手机信号放大装置能从根本上有效地解决了手机信号弱的问题。

4.2 基本解决问题

增强手机信号为变电站值班员在紧急情况下通过移动电话取得通信联系提供了极大的便利，有效地缩短了事故处理的时间，增加了电网运行的稳定性，同时也降低了经济成本。

4.3 部分解决问题

能够解决边远山区变电站因受山体遮挡或者信号弱而造成的室内通话频繁断线的问题。本装置经过梧桐巡维中心实际应用，效果良好，其本身制作成本低、经济效益高，由运行人员独立自主研制，符合生产实际情况，且便于后期跟踪维护。

参考文献

[1] 吴苏丹，陈建国.浅谈移动信号的室内覆盖问题[J].萍乡高等专科学校学报，2010，（3）.

作者简介：魏嘉宏（1988-），男，广东人，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：变电站移动微蜂窝信号放大装置及移动信号的室内覆盖问题。