配电网无线通信质量提升的实践研究
甘钰安
摘 ?要：为了改善目前配电网终端普遍存在的无线通信质量问题，笔者结合基层二次终端设备验收和通信改造的实践经验，分析提升无线通信质量的具体措施。设计并制作了一款吸盘天线固定装置，用于将配电网终端通信模块放置在户外开关箱箱体外部，结合为时半年的现场改造试验，成功地提高了改造终端的通信质量。通过调整天线位置，增强终端信号收发能力，提高配电网自动化“三遥”水平，减少设备维护人力资源浪费，优化配电网运行状态监控能力和突发故障处置能力。
关键词：配电网自动化;无线通信;吸盘天线
中图分类号：TM73 ? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A
1 无线通信质量提升研究的背景
1.1 选题背景和现状
随着国家对配电网投资力度的不断加大，配电网自动化覆盖水平呈现逐年提升的趋势，通信网络建设是实现配电网自动化“三遥”（遥信、遥测、遥控）的基础，通过配电网自动化的运营可以实现远程投切、负荷监控以及故障分析。在广阔的县级区域，光纤专网通信只存在少数试点，大量配电网终端依赖无线通信与主站形成联络，无线通信长时延、易丢失的问题成为制约配电网自动化发展的重要原因，通过改善信号收发条件可以极大地提高配电网自动化的实用化水平。
目前，随着配电网自动化终端的不断投运，基层班组的运维压力也不断增大，如何提质增效成为基层管理努力的方向。通过分析县区供电局配电网自动化缺陷消除记录，发现自2017年以来，由于配电网终端通信质量不良，导致需要现场重启通信模块的消缺记录占到总数的65%。信号水平的制约造成了设备维护认字人力资源的极大浪费。
1.2 该文的研究内容
综合以上分析和论述，该文结合基层运维经验，发现无线通信质量问题成为制约配电网自动化发展的重要原因，进而导致了基层运维单位的人力资源浪费。分析提升无线通信质量的可行性建议，设计制作了一款吸盘天线固定装置，将配电网通信模块天线放置在箱体外部，规避箱体的屏蔽效应，有效提高配电网自动化的实用化水平。
2 无线通信质量提升的实践研究
在开展配电网终端二次设备现场验收的业务流程中，按规定，在验收时必须对每一个开关至少遥控分闸、合闸一轮次，注意到当二次设备地处偏远、信号不良时，表现为每一次主站发送遥控信号到现场开关成功动作普遍有15 s～30 s的時延，施工单位调试人员往往将终端通信模块天线放置在开阔位置。在通过验收后，部分紧闭箱门的户外开关箱终端则开始进入离线状态。通过改变天线的摆放位置，改善二次终端信号收发条件是得到实践检验的。
在开展配电网终端信号放大器安装的业务流程中，通过现场检测信号强度，发现信号放大器的安装只适用于外部信号水平较差，需要增加信号强度提升信号的情况。对于大部分的配电网终端，户外或箱外信号条件完全满足通信需求，由于箱体或墙体的屏蔽效应，减弱了配电网终端的信号水平，进而导致二次终端离线。经试验偏远地区户外开关箱内的通信模块，通信强度往往只能达到-85 dB～-110 dB，通信不良，容易导致通信丢包，打开箱门后通信强度则能达到-55 dB～-70 dB。通过将终端通信模块天线放置在箱体面向信号塔的位置，可以有效规避箱体或墙体的屏蔽效应。
信号放大器的安装可以同时解决环境信号弱的问题和箱体的屏蔽作用问题，而将4G通信模块天线作为对户外开关箱设备的简易改造，是针对箱体的屏蔽作用问题进行的改造，其优势在于操作简单易行，可以由供电所人员自行开展。将4G通信天线移出箱外的通信改造，其关键步骤就是识别箱内外信号强度差异，判断出终端通信水平差的主要原因是箱体的屏蔽作用还是环境信号弱，只有箱体的屏蔽作用是终端通信水平差的主要原因的终端，才适宜开展通信改造。
3 吸盘天线固定装置的研制和应用
3.1 吸盘天线固定装置的研制
为了提升无线通信质量，将吸盘天线移至箱体外壁上，证实了配电网终端信号可以得到显著提升。同时，由于移出箱外的天线无处安放，只能悬吊在箱体上，久而久之造成天线拉伤，导致通信质量再次下降。因此设计制作了一款吸盘天线固定装置，通过固定装置的固定作用，可以将吸盘天线保持在户外开关箱箱外与信号塔无遮蔽的位置，同时保护天线线体不因长期拉伸而损坏。侧面黏附式吸盘天线固定装置设计如图1所示。
固定装置外观为带有黏着面的L型件，材质为403号钢，固定装置内部有可安放天线的空间和平稳放置天线的平面，用于安放4G吸盘天线，天线的引出线从固定装置上的小孔中引出，起到固定吸盘天线的作用，吸盘天线固定装置实物图如图2、图3所示。
3.2 吸盘天线固定装置的应用
通过查阅供电所提供的自动化缺陷消除记录，筛选出由于通信原因导致自动化缺陷的终端设备，通过通信信号检测仪器测量户外开关箱内外的无线信号强度，识别出屏蔽效应显著的10个户外开关箱终端设备，在户外开关箱外部寻找无线信号强烈的方向定位吸盘天线固定装置的安装位置，将通信模块天线从箱内引出并放置在吸盘天线固定装置中。吸盘天线固定装置的现场应用如图4所示。
将通信模块调试软件连接到终端通信模块，先关闭箱门，恢复终端正常运行环境，测得改造前终端箱内信号强度，然后开展天线改造，将吸盘天线从柜内移动到柜外，关闭箱门测得改造后终端箱内信号强度，从通信模块调试软件上读取信号强度，改造前后差异见表1。
由表1可知，经过终端天线改造，终端通信条件得到优化，经过改造的10个终端，其信号水平均有不同程度的提升。在改造后半年对消缺记录进行复查，表1所示的10个终端均未发生因通信原因导致的缺陷。
4 结语
该文通过分析实践案例，发现了无线通信质量问题对配电网自动化发展的制约作用。结合基层运维经验，设计制作了一款吸盘天线固定装置，将配电网通信模块天线放置在箱体外部，规避箱体的屏蔽效应，有效提高了配电网自动化的实用化水平。该文研制成品已得到试用并在县区供电局获得推广，有效性和实用性超出了预期，其可行性也得到了有效验证。
参考文献
[1]洪海生，王少华，配电自动化无线信号优化分析与应用[J].广东电力，2018，31（5）：127-133.
[2]章辉，寿国础，胡怡红.移动网无线信号变化预测研究[J].电子测量与仪器学报，2008，22（8）：44-48.
