一種非視距傳播的變電站調(diào)試通道解決方案

謝明海 俞永軍 陸才良

【摘要】 本文首先分析了新建變電站調(diào)試通道的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出一種利用現(xiàn)有的光纜網(wǎng)絡(luò)，通過無線+有線結(jié)合的方法建設(shè)機(jī)動(dòng)、可靠、經(jīng)濟(jì)的變電站調(diào)試通道的思路；通過非視距繞射損耗計(jì)算和對非視距傳播特點(diǎn)、抗多徑衰落措施的分析和中繼損耗估算和鏈路預(yù)算，證明了基于TD-LTE基站中繼的機(jī)動(dòng)應(yīng)急通道的技術(shù)可行性；介紹了分布式LTE的核心技術(shù)、系統(tǒng)組成作了簡單的描述。

【關(guān)鍵詞】 調(diào)試通道 變電站 分布式LTE

一、前言

現(xiàn)代的變電站自動(dòng)化程度很高，國網(wǎng)公司220kV以下的變電站基本上實(shí)行無人值班。變電站的遙信、遙測、遙控需要在變電站投運(yùn)前完成點(diǎn)位、對象核對，功能測試等。為了保證自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)信息的調(diào)試時(shí)間，需要建設(shè)臨時(shí)調(diào)試通道。

1.1非視距傳播的衰耗

無線信號從左側(cè)發(fā)射，遇到第一個(gè)障礙物時(shí)發(fā)生繞射后繼續(xù)向右傳播，第一個(gè)障礙物的頂部起電波源的作用，到達(dá)第二個(gè)障礙物時(shí)再發(fā)生繞射。因此傳播過程可分解成二部分：從左側(cè)發(fā)射點(diǎn)經(jīng)第一個(gè)障礙物向第二個(gè)障礙物頂點(diǎn)傳播；從第一個(gè)障礙物頂點(diǎn)經(jīng)第二個(gè)障礙物向右側(cè)接收點(diǎn)傳播。第一繞射路徑由距離a、b和高度h1確定，計(jì)算出損耗值L1（dB）。第二繞射路徑由b、c和h2高度確定，計(jì)算出損耗值L2（dB）。L1、L2用單個(gè)刀刃形障礙物繞射損耗計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。考慮到兩個(gè)刀刃形障礙物之間有距離b，必須加上校正項(xiàng)LS。LS可以用下面公式進(jìn)行估算：

相對于自由空間傳播，二個(gè)孤立的刀刃形障礙物的總繞射損耗為：

單個(gè)刀刃形障礙物繞射的損耗J（ν）（dB）近似為：

ν為標(biāo)記的單個(gè)歸一化、無量綱的參數(shù)，與連接路徑兩端的直線上方障礙物頂部的高度、波長、障礙物與路徑兩端之間的距離相關(guān)。ν的計(jì)算可參照ITR-R P.526建議書。

根據(jù)上述公式，可估算出二個(gè)孤立的刀刃形障礙物的總繞射損耗：

總繞射損耗為：

發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)間的總損耗為：97.55+20.97=118.52（dB）

當(dāng)采用2000MHz頻段時(shí)，總損耗為：114.02+30.03=145.05（dB）

二、分布式LTE變電站調(diào)試通道的組成

建設(shè)變電站調(diào)試通道的就是在新建變電站與就近的運(yùn)行變電站之間架設(shè)一道臨時(shí)通道，當(dāng)采用分布式LTE基站中繼作為變電站調(diào)試通道時(shí)，應(yīng)由分布式LTE的兩個(gè)機(jī)動(dòng)eNodeB構(gòu)成。機(jī)動(dòng)通信車輛作為調(diào)試通道設(shè)備的移動(dòng)承臺，與無線通信裝置一起組成了車載基站，基站間以非視距傳輸為主，傳輸距離不小于5km，通道有效容量不小于1.4Mb/s。

2.1通信車輛

將分布式LTE的基站（eNodeB）及配套設(shè)備就安裝在通信車輛上，能節(jié)省基站安裝、調(diào)試和天線的安裝、調(diào)整，方便運(yùn)輸。用通信車輛作為基站的平臺，可以攜帶蓄電池及其他更多的工具、附件，提高了變電站調(diào)試通道的靈活性和適應(yīng)性。二根單極化全向外置天線分別安裝在車身前后兩端的天線升降架上，天線升降架的最大升高高度不小于5米。為滿足變電站調(diào)試通道的需要，充分發(fā)揮移動(dòng)的通信站的功能，通信車輛的布置應(yīng)參照通信機(jī)房及移動(dòng)基站的有關(guān)規(guī)程。

2.2 變電站調(diào)試通道組成

從變電站調(diào)試通道模型中可以看到有二種方式完成新建變電站至中轉(zhuǎn)變電站的數(shù)據(jù)傳送：第一種是將車載基站開到新建變電站的通信機(jī)房旁，將變電站的數(shù)據(jù)通過線纜接入車載基站的綜合接入設(shè)備，經(jīng)基站中繼傳輸至附近投運(yùn)的變電站；第二種將車載基站停靠在一個(gè)新建變電站內(nèi)或附近、各方面條件較好的地方，新建變電站的數(shù)據(jù)通過無線用戶終端接入附近的車載基站，再經(jīng)車載基站間的無線信道傳輸至中轉(zhuǎn)變電站。第二種方式應(yīng)用更靈活，當(dāng)配備足夠數(shù)量的無線終端，不僅可作單個(gè)變電站的調(diào)試通道，也可用于局部區(qū)域的應(yīng)急通信。

三、結(jié)論

本文的變電站調(diào)試通道方案，不僅能用于新建變電站的調(diào)試，還可以用于變電站機(jī)動(dòng)應(yīng)急通信、變電站常規(guī)通信通道的備用、面向應(yīng)急狀態(tài)的培訓(xùn)演練；在緊急情況下快速建立應(yīng)急通信通道，實(shí)現(xiàn)應(yīng)對電力重大突發(fā)事件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度和指揮；對于光纜難以到達(dá)的變電站，利用非視距傳播的無線通信作為常規(guī)通道也是一種不錯(cuò)的選擇。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孫社文，傅海明.《TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)測試與優(yōu)化》[M].人民郵電出版社.2011，7

[2] 謝明海，徐習(xí)東.變電站應(yīng)急通信系統(tǒng)的研究[D].浙江大學(xué).2014，12