一種用于電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉PRS信號(hào)放大器研究

黃慧，夏通，宋艷，郝自飛，葉吉超（國網(wǎng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)腉PRS信號(hào)放大器研究

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

在偏遠(yuǎn)山區(qū)，經(jīng)常因?yàn)镚PRS信號(hào)弱采集不到電力終端數(shù)據(jù)。本文介紹一種用于電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉PRS信號(hào)放大器，通過在臺(tái)區(qū)信號(hào)通信設(shè)備上加裝該GPRS信號(hào)放大器，從而解決了因偏遠(yuǎn)山區(qū)弱信號(hào)引起的臺(tái)區(qū)終端、采集器等運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的問題，為臺(tái)區(qū)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、線損計(jì)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(huì)的發(fā)展，無線技術(shù)的產(chǎn)品以快捷、安全、方便的效果得到廣泛應(yīng)用，無線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域包括電子信息、工程醫(yī)療、電力設(shè)備等［1］，無線技術(shù)的運(yùn)用極大的節(jié)約了線纜的成本［2］。但無線技術(shù)的弊端也比較明顯，特別是當(dāng)GPRS （General Packet Radio Service通用分組無線信號(hào)）信號(hào)較弱，數(shù)據(jù)無法快速向外傳輸，整個(gè)系統(tǒng)將處于信號(hào)缺失、甚至癱瘓的狀態(tài)。市面上有一些信號(hào)放大裝置，其結(jié)構(gòu)點(diǎn)比較繁瑣、放大效果差，且成本高。

麗水地區(qū)地理面積比較寬廣，且山地占了88.42%，而在偏遠(yuǎn)山區(qū)基本上存在運(yùn)營商GPRS信號(hào)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(tái)區(qū)存在GPRS信息弱或無信號(hào)的情況，造成這些區(qū)域配變終端信息無法成功采集，對營配貫通臺(tái)區(qū)線損正確可算率等指標(biāo)有較大影響，且缺乏有效手段進(jìn)行提升，在與運(yùn)營商進(jìn)行多次溝通及現(xiàn)場查看后，由于信號(hào)覆蓋的問題仍未能對其進(jìn)行有效解決；為有效提升相關(guān)指標(biāo)，通過一系列的嘗試及測試，最終確定以提高接收信號(hào)靈敏度，并將信號(hào)進(jìn)行放大優(yōu)化后與運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對接的方案可以使該問題進(jìn)行有效解決。

1　GPRS信號(hào)放大器技術(shù)原理

1.1放大器結(jié)構(gòu)原理

該GPRS信號(hào)放大裝置，包括信號(hào)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(tài)軟件操作界面

1.2放大器工作原理

如圖2所示，GPRS信號(hào)經(jīng)配變終端天線接收，引入設(shè)備，信號(hào)弱到一定程度，配變終端無法正常收發(fā)數(shù)據(jù)。因各種原因造成臺(tái)區(qū)位置GPRS信號(hào)弱，在不能改變運(yùn)營商信號(hào)強(qiáng)度的情況下，通過現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同接收方式的天線，接收信號(hào)靈敏度有較大差別，在對不同類型的接收天線進(jìn)行實(shí)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(hào)接收的靈敏度，并可以把接收到的弱信號(hào)放大優(yōu)化處理后直接輸入配變終端。

該放大器是根據(jù)山區(qū)電力信息采集特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的［3-5］，主要特點(diǎn)有：1、采用直插式減少本來就微弱的信號(hào)衰減，考慮到外部信號(hào)微弱不穩(wěn)定，若采用天線耦合信號(hào)的方式，信號(hào)衰減厲害不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)容易丟包，采集成功率降低。2、采用直插式需要考慮信號(hào)放大倍數(shù)大到一定程度之后會(huì)對終端的GPRS通訊模塊造成沖擊，造成信號(hào)堵塞甚至燒毀GPRS通訊模塊的問題，所以在放大器內(nèi)部設(shè)計(jì)增加了信號(hào)處理軟件的單片機(jī)，根據(jù)外部信號(hào)的強(qiáng)弱來自動(dòng)調(diào)節(jié)放大的倍數(shù)，使放大器輸出信號(hào)穩(wěn)定在-45至-50dbi之間，不會(huì)沖擊到終端的GPRS通訊模塊，使終端數(shù)據(jù)穩(wěn)定接收發(fā)送，更好地體現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，工作原理

圖2　GPRS信號(hào)收發(fā)示意圖

圖3　GPRS信號(hào)經(jīng)放大后的收發(fā)示意圖

高增益八木天線接收信號(hào)是有方向性的，在安裝時(shí)可調(diào)整角度和高度，找到信號(hào)強(qiáng)的方位進(jìn)行接收，而且可以在配變周圍40米范圍內(nèi)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(gè)方面綜合解決信號(hào)弱問題：1、改變信號(hào)接收方式；2、將接收到的信號(hào)進(jìn)行放大優(yōu)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(hào)放大器的主要配件，分別是電源適配器、信號(hào)放大器、接收天線、信號(hào)數(shù)據(jù)線、信號(hào)分頻器。

如圖5所示，外部信號(hào)強(qiáng)弱在放大器顯示屏上指示，可輕松找到信號(hào)強(qiáng)的方位進(jìn)行接收，根據(jù)實(shí)際安裝經(jīng)驗(yàn)，只要天線接收的信號(hào)強(qiáng)度有2格以上指示，經(jīng)過放大優(yōu)化以后就可以使終端GPRS通訊穩(wěn)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(hào)強(qiáng)度，右下角顯示了GPRS的狀態(tài)為“登錄成功”。24小時(shí)內(nèi)，每15分鐘一個(gè)點(diǎn)的96點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)無一丟失。

圖4　信號(hào)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(jié)束語

通過在臺(tái)區(qū)信號(hào)通信設(shè)備上加裝該GPRS信號(hào)放大器，以提高接收信號(hào)靈敏度的方式將弱信號(hào)放大優(yōu)化后輸入配變終端的方案，吸收、放大臺(tái)區(qū)供電區(qū)域內(nèi)信號(hào)，解決了因偏遠(yuǎn)山區(qū)弱信號(hào)引起的臺(tái)區(qū)公變終端、采集器等運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)由電能采集建設(shè)逐步過渡到電能采集全面運(yùn)維的重心轉(zhuǎn)移及采集運(yùn)維工作的良性循環(huán)，為臺(tái)區(qū)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控、線損計(jì)算提供了有力保障。

目前已在麗水公司多個(gè)供電所應(yīng)用，為偏遠(yuǎn)弱信號(hào)臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集問題提供支持，應(yīng)用后的臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)采集從無到有，采集質(zhì)量穩(wěn)定，取得效果良好。

［1］陳祥. 無線技術(shù)在現(xiàn)代電網(wǎng)管理中的應(yīng)用與展望.南方電網(wǎng)技術(shù).2009，3（6）:60-63.

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

［3］Theodore s. Rappapo rt. 無線通信原理與應(yīng)用［M ］ . 北京: 電子工業(yè)出版社，1999.

［4］吳偉陵.移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)［M ］. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社，2000.

［5］朱洪波.無線接入網(wǎng)［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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)。

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