鐘 勇

(國網(wǎng)湖南電力 岳陽供電公司, 湖南 岳陽 414000)

特殊環(huán)境下集中器上線率的提升方案

鐘 勇

(國網(wǎng)湖南電力 岳陽供電公司, 湖南 岳陽 414000)

通過運用尋源、適時、放大、清頻等無線通信優(yōu)化方案來提高地下室、樓道等特殊環(huán)境下集中器的上線率, 極大地提高無線集抄的成功率, 減少集抄設備故障搶修工作量, 提升服務質(zhì)量, 減少客戶投訴.

特殊環(huán)境; 集中器; 上線率

集中器是將電能表信息進行采集與集中并利用通信通道進行回傳的裝置, 其通信質(zhì)量的好壞, 是評價集中器的重要指標. 目前絕大部分臺區(qū)均安裝的是通過GPRS信道進行回傳的集中器, 其中約18%的集中器都安裝在地下室、樓道等無線通信條件較特殊的環(huán)境中. 在這類無線通信條年較特殊的環(huán)境下, 集中器的通信情況往往不穩(wěn)定. 目前, 針對信號問題引起的集中器掉線問題, 還沒有一個完整規(guī)范科學的方法及流程可以解決, 因此有必要針對該類問題進行實用方法與流程的探索與研究.

1　現(xiàn)狀簡述

1) 特殊環(huán)境下集中器無線通信運行水平較低, 信號強度往往不能滿足數(shù)據(jù)無線傳輸所需的最低強度要求(-75dB), 因而造成通信質(zhì)量不高, 通信信號時有時無, 集中器頻繁掉線等現(xiàn)象時有發(fā)生.

2) 當集中器頻繁掉線后, 無法確定是信號傳輸出現(xiàn)問題, 還是設備、設施發(fā)生故障, 這會造成處理的盲目性. 當確有設備、設施故障時, 由于難以判斷又會影響到及時處理.

3) 集中器不能穩(wěn)定在線, 嚴重影響了集中器的上線率等考核指標.

2　原因分析

經(jīng)過對典型的無線網(wǎng)絡問題進行排查和現(xiàn)場勘測, 發(fā)現(xiàn)導致無線集中器掉線的主要原因如下:

1) 覆蓋盲區(qū): 以中國聯(lián)通某基站的信號強度分布為例, 靠近基站15KM范圍為信號正常覆蓋范圍, 15KM～38KM為信號較弱區(qū)域, 38KM以外區(qū)域基本為信號覆蓋盲區(qū). 如果表箱所在位置為某運營商覆蓋盲區(qū), 則無法正常通信.

2) 呼吸效應: 呼吸效應是CMDA網(wǎng)絡特有的一種特性(圖1). 當某小區(qū)打電話的人數(shù)增多到一定程度, 覆蓋該地區(qū)的CDMA網(wǎng)絡就會縮小, 使小區(qū)一些地方出現(xiàn)覆蓋盲區(qū). CDMA網(wǎng)絡在話務忙時會因呼吸效應縮小覆蓋范圍. 從圖1可以看出, 隨著話務量的增大, 網(wǎng)絡的覆蓋質(zhì)量明顯下降.

圖1　呼吸效應示意圖

3) 邊界效應: 正常語音通信信號強度不低于-80dB, 正常數(shù)據(jù)通信信號強度不低于-75dB, 集中器通信屬于數(shù)據(jù)通信, 所以要求其周圍信號強度要高于-75dB, 如果處于邊界, 就會造成通信不穩(wěn)定.

4) 同頻干擾: 所謂同頻干擾, 是指無用信號的頻率與有用信號的載頻相同或相近, 對接收同頻有用信號的接收機造成的干擾. 如圖2所示.

圖2　同頻干擾示意圖

移動運營商自建基站本身由于網(wǎng)優(yōu)問題會產(chǎn)生同頻干擾, 除了移動運營商本身的干擾之外, 其他民用設備也可能成為干擾源.

5) 其他原因: 多徑效應、線路損耗、材料屏蔽、框架衰耗、器件老化等.

6) 經(jīng)過上百次集中器掉線統(tǒng)計, 我們得到各類影響原因所占比例分布情況為: 覆蓋盲區(qū)占18%左右、呼吸效應影響占28%左右、邊界效應占24%左右、同頻干擾占17%左右、其他原因占13%左右. 因而影響無線通信的主要原因是四個方面: 覆蓋盲區(qū)、呼吸效應、邊界效應和同頻干擾. 如果能解決好這四個方面的問題, 集中器上線率就會得到很大的提高.

3　解決方案

1) 尋源: 針對信號的覆蓋盲區(qū), 要實現(xiàn)正常的無線通信, 就必須先利用掃頻儀對周圍環(huán)境進行信號強度掃頻, 尋找強信號源, 然后通過信號放大器, 把信號引入到覆蓋盲區(qū)或者將天線延長到該位置.

① 制式尋源: 利用掃頻儀尋找原位優(yōu)勢運營商(移動、聯(lián)通、電信)信號源.

② 天線尋源: 利用掃頻儀尋找最近的信源.

2) 適時: 針對呼吸效應, 通過分析話務模式, 避開通信高峰區(qū), 保證通信質(zhì)量. 對于無線集抄系統(tǒng), 先采集統(tǒng)計得到該小區(qū)的話務模型(圖3), 然后根據(jù)小區(qū)話務模型適時調(diào)整集中器上傳數(shù)據(jù)的時間.

圖3　某小區(qū)CDMA網(wǎng)絡的話務模型

從圖3中可知, 20點到22點為話務高峰區(qū), 這段時間該小區(qū)信號覆蓋范圍會縮小, 為了保證正常的通信, 需要避開高峰區(qū)通信.

3) 放大: 針對邊界效應, 通過對不穩(wěn)定的信號進行低噪處理, 然后放大再穩(wěn)定輸出, 從而解決因邊界效應而無法正常通信的問題. 信號放大原理如圖4所示.

圖4　信號放大原理

4) 清頻: 針對同頻干擾, 通過掃頻儀找出干擾源, 進行清頻處理.

4　實施

1) 舊小區(qū)(已投運小區(qū)): 針對舊小區(qū),首先確定無法正常通信的集中器選用的是哪家運營商, 也就是確定其使用的通信制式和頻率. 然后使用專業(yè)的掃頻儀對集中器所處的配電房進行特定制式的頻譜分析, 確定造成其無法正常通信的最主要原因, 再針對該原因, 實施相對應的解決措施. 具體的實施流程如圖5所示.

2) 新建小區(qū): 針對新建小區(qū), 使用頻譜儀對集中器周圍進行掃頻分析, 選擇信號較強的網(wǎng)絡, 選擇信號較強的運營商和合理的天線安放位置, 防止同頻干擾和邊界效應的發(fā)生; 如果選擇的是CMDA網(wǎng)絡,還需要根據(jù)小區(qū)話務模型進行分析, 確定最佳通信時間.

圖5　方案實施流程圖

5　應用

采用本文方法, 分別在岳陽市的三個臺區(qū): 新輝華府臺區(qū)、恒大名都臺區(qū)和黃金小區(qū)進行實際應用.下面以黃金小區(qū)為例.

1) 黃金小區(qū)地下室配電房中集中器使用的是聯(lián)通GSM網(wǎng)絡(圖6).

圖6　黃金小區(qū)集中器

2) 對集中器所處的位置, 使用掃頻儀進行頻率掃描, 掃描結(jié)果如圖7所示.

圖7　黃金小區(qū)-方案部署前

由圖7可知, GSM900/1800MHZ(GSM通信終端會自動選擇900MHZ和1800MHZ進行通信)兩個頻率段的信號強度為-80dB到-75dB之間, 處于正常數(shù)據(jù)通信的邊界; 其周圍沒有明顯其他波峰, 排除同頻干擾. 因此影響黃金小區(qū)集中器正常通信的原因是邊界效應.

3) 針對邊界效應, 采用信號放大器, 輸出穩(wěn)定的無線信號供集中器通信. 為了獲取較好的信號, 采用室外天線引入較強的信號源, 然后通過信號放大器低噪、放大, 再通過室內(nèi)天線輸出穩(wěn)定無線信號.

4) 加入信號放大器后, 再次用掃頻儀分析信號強度, 結(jié)果如圖8所示.

圖8　黃金小區(qū)-方案部署后

由圖8可知, GSM在900MHZ信號強度達到-48dB, 遠遠高于正常數(shù)據(jù)通信最低強度-75dB.

5) 信號放大器安裝工作后, 工作人員的手機信號由零格、一格極不穩(wěn)定狀態(tài)瞬間變?yōu)闈M格, 信號穩(wěn)定、通信暢通, 如圖9所示.

圖9　信號對比圖

6　結(jié)束語

1) 這三個臺區(qū)在采用了本文方法進行了處理后, 信號強度得到了很大的提升, 設備運行情況穩(wěn)定,強度平均提升了31dB, 且至今未再發(fā)生過因信號問題而發(fā)生的搶修任務. 對比以往的數(shù)據(jù)估計, 減少了13次搶修任務, 極大地減少了檢修的頻次.

2) 以往處理這三個小區(qū)的信號問題搶修故障, 平均用時達到46分鐘, 在使用了全新的處理方法及流程后, 平均用時只有29分鐘, 節(jié)約了大量搶修用時.

3) 有效提高了采集成功率. 根據(jù)2013年10月份至2014年三月份的數(shù)據(jù)統(tǒng)計, 恒大名都、新輝華府及黃金小區(qū)的上線率分別從86.5%、84.2%、81.3%提升至96.3%、96.1%、95.2%.

[1] 趙 兵, 高 欣, 郜盼盼, 等. 適用于用電信息采集的輕量級認證密鑰協(xié)商協(xié)議[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2013, 37(10): 10～16

[2] 盧 玲. 智能電網(wǎng)下的用電信息采集[J] . 硅谷, 2011, (13): 195

[3] 習培忠. 用電信息采集系統(tǒng)在電力企業(yè)的應用分析[J]. 中國電力教育, 2010, (09): 254～256

[4] 徐 魁, 蔣瑀瀛. 基于GSM/GPRS通信的抄表系統(tǒng)[J] . 電力系統(tǒng)自動化, 2004, (17): 94～96

[5] 章 欣, 周宗發(fā). Q-GDW379.2009電力用電信息采集系統(tǒng)通信單元技術(shù)規(guī)范統(tǒng)[S]. 北京: 中國電力出版社

[6] 盛朝陽, 鄭賢善. 擴頻載波技術(shù)在電力線通信中的作用[J]. 華東電力, 2000, (09): 29～30

The Improvement Scheme of Concentrator On-line Rate Under Special Circumstances

ZHONG Yong
(State Grid Hunan Electric Power Company, Yueyang Branch, Yueyang 414000, China)

Using the optimization scheme of wireless communication, such as signal source’s searching, timely, amplification, clear frequency, etc., to improve the concentrator on-line rate in a basement, corridor and so on, the success rate of wireless meter reading is improved, the repair work on meter reading equipments is greatly reduced, so as to the quality of service is improved and the customer complaints are reduced.

special environment; concentrator; online rate

TN929.5

A

1672-5298(2016)03-0043-05

2016-07-10

鐘 勇(1982- ), 男, 湖南岳陽人, 國網(wǎng)湖南電力岳陽供電公司工程師. 主要研究方向: 電力營銷計量