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偏远山区水电站采集信号无法覆盖问题的研究
来源:农村电工  作者:佚名  2016-11-02 08:47:53

      国网福建平和县供电公司盘龙、桂竹、松山3座水电站位于漳州偏远山区,采集终端处于无线信号无法覆盖区域。针对存在GPRSICDMA信号盲区的问题,信号增强手段一般分为2种:无源方式和有源方式。经过对几种解决无线信号无法覆盖的技术方案进行比较,选择在技术、施工难度、施工时间、成本控制上优选的方案,完成水电站发电上网数据的采集。
    1 无线信号未覆盖地区信号无源及有源解决方式
    1.1无源信号增强方式
      (1)计量装置延长外移。计量装置外移是指将原先在水电站升压侧的计量装置,包括组合互感器、计量箱中的计量电能表、数据采集终端迁移至有无线信号的地方,如在通公路的线路耐张段杆塔上,需要将发电机侧停机并在线路上做相应安全措施,并且迁移、运输、搬抬设备及杆塔改造等工程量大,耗时耗人力。
      (2)利用弧面反射增强信号。在天线边上做一个弧形反射片,该反射片采用铝制材料,与天线高度差不多,尽量使弧面的圆心与天线重合,调整该反射片的方向,用专业的工具检查信号强度,使其达到最佳。这种方式的效果比较有限,但非常便宜。
      (3)利用加长天线增强信号。通过加长天线增强信号是解决终端信号弱的常见方法,即在无线信号较强的位置加装增益天线,通过馈线将天线与终端通信模块连接,将信号引人终端。但随着天线的加长,信号衰减较严重。为了降低衰减,需选择更粗的线,因此一般做到线长为20-30 m。一般专用变压器终端的出厂配置中含有带吸盘的鞭状天线,线长为1-3 m。
    1.2有源信号增强方式
      (1)信号放大器。一般采用有源信号放大器的现场,室内室外天线距离在巧m以上,一般有墙隔挡。有源信号放大器有2种与终端配合的方法:一种是将终端的天线接头与放大器室内端的天线接头用馈线直接连接起来;另一种是信号放大器和终端完全独立,只是室内的天线与终端接近,其功能与移动直放站类似。
    (2)采用微功率无线中继(又称小无线)。由集中器、微功率中继器、终端(可为专用变压器、低压集中抄表集中器终端)组成,SIM卡安装在集中器内,集中器上行信道采用900 MHz,下行信道采用433 MHz。中继器本身无增益,因此最多采用3级中继。当在中继范围的视距范围内无阻隔遮挡的情况下信号良好。
    (3)光纤中继移动通信直放站。由光缆及近远端光纤收发器或光纤交换机组成。最大特点是通过光纤进行信号传输,可以独立敷设光纤,也可以利用现有的传输网络,由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成,适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远,同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。光纤直放站兼备宽带、选带、选频等功能。传输距离可达20 km,由于空间隔离度好,不产生同频干扰,重发方向可采用全向天线覆盖,以增强覆盖效果。
    2 几种传输方案的分析比较
    2.1建设安装问题
      (1)计量装置迁移方法及光纤直放站前期建设都涉及大量设备改造,特别是迁移计量装置需要大量人工,且在进行直放站天线选择与安装过程中,除了要保证直放站良好接收主基站的信号以外,还要注意保证直放站的主天线与业务天线之间的隔离要求,避免直放站的性能恶化,因此直放站必须做好勘察和设计。
      (2)弧面反射及加长天线最简单,但效果有限。
      (3)有源信号放大器前期需要线路敷设及取用公用配电电源。
      (4)小无线技术无需现场布线。视距范围内接近直线传输,安装比较简单。
    2.2后期维护
      (1)计量装置一般迁移至便于维护的地方,弧面反射及加长天线基本无需维护。
    (2)有源信号放大器对户外的天线质量要求较高。
      (3)小无线的集中器由于安装位置远离计量箱柜,无法取用公用配电电源,因此一般就近采用用户线路作为电源。中继器由于本身功耗较小,通常采用电池供电,但这对电池的质量要求很高,且有需要定期更换电池的问题。
    (4)直放站一般运行可靠,但技术比较复杂,当出现光纤断线或设备故障时,检修工作量大、费用高。
    2.3传输距离及范围
    (1)弧面反射只能做辅助手段。
    (2)在增益天线系统中,由于采用有线,其信号传输相对快速、可靠,然而增益天线信号在馈线里传输,导体电阻及绝缘材料的介质损耗使天线系统的延伸距离一般小于15 m。
    (3)在开阔地带,小无线传输距离可达几百米,但无线传输过程中存在衰减,当视距范围内有障碍物如钢筋混凝土柱或者墙阻挡时衰减严重,可能会使信号延时、缺数据点现象明显,且容易受到信号干扰。
    (4) 500 m以上只能用光纤直放站以及计量装置迁移方法。除了有源信号放大器、光纤直放站以外的其余技术都是点对点解决采集问题。有源信号放大器按照设备厂家的说明,其覆盖范围在空旷条件下可覆盖3 000 m2。而使用直放站是实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一。直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点,可广泛用于难以覆盖的盲区和弱区,如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、地铁、隧道、高速公路、海岛等场所,提高通信质量,解决掉话等问题。对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区,还可采用无线直放站解决覆盖问题。
    2.4设备成本费用
    (1)弧面反射及加长天线最便宜,在解决近距离信号如小区配电室等隐蔽场所无信号问题上广泛使用。
    (2)小无线微功率收发器成本较低。
    (3)大功率微型直放站信号放大器,全套包括主
机、有源天线、电源等设备,价格在700元左右。
    (4)光纤直放站设备,成本价格较高,一套设备价格在6 500元左右。
    3 盘龙、桂竹、松山水电站信号的解决
    经过对几种技术方案的比较,由于桂竹水电站的山势较平缓,遮挡物少,离信号覆盖区域较近,最终采用弧面反射及使用长天线、将天线安置于地理位置较高的坡上,再垫高天线方式来实现。盘龙水电站位置偏远,采用将组合互感器、计量装置拆下迁移至约1km的公路边上高压线路杆塔处,重新安装计量装置的方式来解决问题。松山水电站则采用光纤直放站技术的方式来解决问题。这是因为在松山水电站附近还有部分需要解决信号问题的低压用户集抄终端数据问题,使用光纤直放站可以扩大信号覆盖面,圆满解决数据采集信号问题。
 

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