一种用于电力数据传输的GPRS信号放大器研究

黄慧，夏通，宋艳，郝自飞，叶吉超（国网浙江省电力公司丽水供电公司，浙江丽水，323000）



一种用于电力数据传输的GPRS信号放大器研究

黄慧，夏通，宋艳，郝自飞，叶吉超
（国网浙江省电力公司丽水供电公司，浙江丽水，323000）

在偏远山区，经常因为GPRS信号弱采集不到电力终端数据。本文介绍一种用于电力数据传输的GPRS信号放大器，通过在台区信号通信设备上加装该GPRS信号放大器，从而解决了因偏远山区弱信号引起的台区终端、采集器等运行时数据采集质量的问题，为台区运行的远程监控、线损计算提供了有力保障。

GPRS放大器；无线放大；放大装置

引言

随着社会的发展，无线技术的产品以快捷、安全、方便的效果得到广泛应用，无线技术应用领域包括电子信息、工程医疗、电力设备等［1］，无线技术的运用极大的节约了线缆的成本［2］。但无线技术的弊端也比较明显，特别是当GPRS （General Packet Radio Service通用分组无线信号）信号较弱，数据无法快速向外传输，整个系统将处于信号缺失、甚至瘫痪的状态。市面上有一些信号放大装置，其结构点比较繁琐、放大效果差，且成本高。

丽水地区地理面积比较宽广，且山地占了88.42%，而在偏远山区基本上存在运营商GPRS信号无覆盖或弱覆盖的情况，在配变终端的安装过程中，有较多的台区存在GPRS信息弱或无信号的情况，造成这些区域配变终端信息无法成功采集，对营配贯通台区线损正确可算率等指标有较大影响，且缺乏有效手段进行提升，在与运营商进行多次沟通及现场查看后，由于信号覆盖的问题仍未能对其进行有效解决；为有效提升相关指标，通过一系列的尝试及测试，最终确定以提高接收信号灵敏度，并将信号进行放大优化后与运营商网络进行对接的方案可以使该问题进行有效解决。

1　GPRS信号放大器技术原理

1.1放大器结构原理

该GPRS信号放大装置，包括信号放大模块1、天线2、供电电源3、显示模块4、显示屏5和外壳。装置逻辑框架图如图1所示。

图1　安卓版GPS状态软件操作界面

1.2放大器工作原理

如图2所示，GPRS信号经配变终端天线接收，引入设备，信号弱到一定程度，配变终端无法正常收发数据。因各种原因造成台区位置GPRS信号弱，在不能改变运营商信号强度的情况下，通过现场试验发现不同接收方式的天线，接收信号灵敏度有较大差别，在对不同类型的接收天线进行实地测试后，最终选择采用高增益定向八木天线替换原来的普通吸盘天线能够较好地提高信号接收的灵敏度，并可以把接收到的弱信号放大优化处理后直接输入配变终端。

该放大器是根据山区电力信息采集特点进行设计的［3-5］，主要特点有：1、采用直插式减少本来就微弱的信号衰减，考虑到外部信号微弱不稳定，若采用天线耦合信号的方式，信号衰减厉害不稳定，数据容易丢包，采集成功率降低。2、采用直插式需要考虑信号放大倍数大到一定程度之后会对终端的GPRS通讯模块造成冲击，造成信号堵塞甚至烧毁GPRS通讯模块的问题，所以在放大器内部设计增加了信号处理软件的单片机，根据外部信号的强弱来自动调节放大的倍数，使放大器输出信号稳定在-45至-50dbi之间，不会冲击到终端的GPRS通讯模块，使终端数据稳定接收发送，更好地体现了数据传输的稳定性，工作原理

图2　GPRS信号收发示意图

图3　GPRS信号经放大后的收发示意图

高增益八木天线接收信号是有方向性的，在安装时可调整角度和高度，找到信号强的方位进行接收，而且可以在配变周围40米范围内任意选择有利的天线安装位置（原来普通天线总长才3米，只能在配电箱周围安装）。

终上所述，从三个方面综合解决信号弱问题：1、改变信号接收方式；2、将接收到的信号进行放大优化；3、延伸安装天线的范围，安装方式更为灵活。

2　放大器安装使用方法

图4为信号放大器的主要配件，分别是电源适配器、信号放大器、接收天线、信号数据线、信号分频器。

如图5所示，外部信号强弱在放大器显示屏上指示，可轻松找到信号强的方位进行接收，根据实际安装经验，只要天线接收的信号强度有2格以上指示，经过放大优化以后就可以使终端GPRS通讯稳定工作。如图6所示，在安装放大器后的配变终端左上角显示信号强度，右下角显示了GPRS的状态为“登录成功”。24小时内，每15分钟一个点的96点负荷数据无一丢失。

图4　信号放大器的主要配件一览图

图5　放大器显示屏

图6　智能配变终端显示屏

3　结束语

通过在台区信号通信设备上加装该GPRS信号放大器，以提高接收信号灵敏度的方式将弱信号放大优化后输入配变终端的方案，吸收、放大台区供电区域内信号，解决了因偏远山区弱信号引起的台区公变终端、采集器等运行数据的采集质量问题，实现由电能采集建设逐步过渡到电能采集全面运维的重心转移及采集运维工作的良性循环，为台区运行的远程监控、线损计算提供了有力保障。

目前已在丽水公司多个供电所应用，为偏远弱信号台区数据采集问题提供支持，应用后的台区数据采集从无到有，采集质量稳定，取得效果良好。

［1］陈祥. 无线技术在现代电网管理中的应用与展望.南方电网技术.2009，3（6）:60-63.

［2］沈丽菁，张恩宝，陈群，无线技术在上海电力中的应用.电力系统通信. 2007，28（171）:5-10.

［3］Theodore s. Rappapo rt. 无线通信原理与应用［M ］ . 北京: 电子工业出版社，1999.

［4］吴伟陵.移动通信中的关键技术［M ］. 北京: 北京邮电大学出版社，2000.

［5］朱洪波.无线接入网［M ］.北京:人民邮电出版社，2000.

黄慧（1983-），男，汉族，浙江温岭人，工程师，硕士。研究方向：计算机网络及无线通信技术。

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