中继台系统在超高压输电线路运行检修中的应用

吴继伟，朱正，廖必文，方小马

（安徽送变电工程公司，合肥市，230601）

0 引言

在超高压输电线路运行和检修过程中，通常采用的通信方式是使用手持对讲机，但是手持对讲机在平原地区的通信距离只有2～3 km，在山区的通信距离更短。实际工作中，以下几种通信手段也在特定的范围内应用：

（1）普通移动电话。该种通信方式受其信号网点制约，在山区常会遇到没有信号的问题，这样将影响输电线路运维和检修效率。此外该种通信方式不能实现1点对多点的信息传递。

（2）卫星电话。该种通信方式可以解决普通移动电话在局部区域无通信信号的问题，但其购置费用和通信费用较高。使用卫星电话和普通移动电话一样，只能实现点对点通信，不利于调度命令和现场检修任务的下达。

（3）中继台通信。使用单个中继台进行通信，可以实现1点对多点通信，利用最新的拨号对讲机也可以实现点对点通信。一般普通中继台的信号覆盖半径为15 km左右，但超高压输电线路的运行检修区段的长度一般都在几十、几百km，此种通信手段不能满足实际要求。

通过统筹考虑，安徽送变电工程公司决定在单个中继台通信系统的基础上进行拓展，沿线路布设若干个中继系统，并加装1套链路系统，将沿线各个中继点连接起来，形成1个中继通信系统，有效地扩大了中继台信号的覆盖范围。通过链路系统的链接，其使用对讲机通信的距离可以达到200 km以上，同时能够实现点对点、1点对多点，以及传递范围内任意1点对其他点等方式的信息传递功能，有效地解决了山区通信信号不畅的问题。

1 山区通信系统原理和组成

1.1 通信系统原理

所设计的山区通信系统通信原理如图1所示，①表示链路台信号传输；②表示中继台信号传输；③表示对讲机处于2个中继台信号覆盖的重叠范围内，对讲机与中继台信号的传输，在安装链路控制系统后，对讲机在此范围内自动接收信号较强的中继台发出的信号，以及向该中继台发射信号；④表示该系统内的连接线和与天线连接的馈线。

图1 通信原理图Fig.1 Schematic diagram for communication

1.2 通信系统组成

以±500 kV龙政和±500 kV宜华输电线路的全线路通信解决方案为例，介绍该套系统的开发及应用。此系统主要由中继台系统、链路系统、电源系统构成。中继台和链路台系统构成如图2所示。

图2 中继台、链路台系统构成图Fig.2 Configuration of relay station and link station

（1）中继台系统。中继台系统主要负责本地范围内的无线通信，主要由2台摩托罗拉车台、双工器和全向天线组成。

（2）链路系统。链路系统主要负责将各个中继台系统进行连接，主要由总链路和分链路组成。通过链路系统可以将线路上某1点的信息通信传输到其他各个中继台覆盖范围内的手持对讲机上。其中总链路由2台摩托罗拉车台、功分器、链路控制系统和2根定向天线组成；分链路由1台摩托罗拉车台、链路控制系统和1根定向天线组成[1]。

（3）电源系统。电源系统由太阳能板、太阳能控制器和太阳能蓄电池组成，主要为对讲系统供电。

2 通信系统方案

在项目实施之前，在超高压输电线路上对通信系统的通信距离进行了测试，中继台系统利用安装在铁塔上的全向天线向本地发送信号，其覆盖的通信范围在山区半径为15 km左右，在平地半径为20 km左右；链路系统通过定向天线相互发送信号，其点对点的有效通信距离为120 km左右。通过测试后，制定了以下系统安装方案，系统现场布置如图3所示。

图3 通信系统现场布置图Fig.3 Arrangement diagram for communication system

首先，在基地安装1套通信系统（图3中的6号通信系统），包括1套中继台系统和1套总链路系统。总链路系统由2个单链路系统组成，主要负责输电线路上各个通信点信息的接收和发送。为了提高系统的稳定性，合肥基地的通信系统采用220 V交流电源供电。

其次，在输电线路上一定范围内选择地势和杆塔高度都较高的铁塔安装通信系统，包括1套中继台系统和1套分链路系统，确保其信息覆盖范围没有通信盲点[2]。

最后，利用总链路系统将各个分链路系统连接起来，实现整条超高压输电线路形成1条带状的信号覆盖，在信号覆盖范围内各个手持对讲机可以进行无障碍通信。

3 项目实施过程中的问题及解决方案

3.1 频率干扰

目前，在城市中使用中继台和车载台的单位和机构越来越多，在使用过程中容易出现同频干扰问题，导致在使用对讲机进行信息沟通时出现信号差或者信号干扰。主要采取了以下4种解决方案：

（1）向无线电管理部门购买专用的频点，由无线电管理部门对非法使用该频点的用户进行管理，这种方法在城市中比较有效。

（2）使用中继台和链路台自带的加密功能，避免其他用户的干扰。此方法只在此通信系统待机的情况下有效，如果该系统在使用，其他同频率用户仍然可以对其产生干扰。对于本系统来讲，使用加密功能还是很有必要的，因为此通信系统大多安装在铁塔上，均采用太阳能供电，加密后可以避免通信系统因连续工作导致电源供应不足的问题。

（3）通信系统应尽量避免安装在主要的水上航道附近。原因是大多数船舶使用车载台进行通信，根据现场测试船舶上使用的车载台对此系统的同频率干扰相当严重，而且船舶的流动性很高，无线电管理部门对此进行管理也相当困难。

在此系统安装过程中，以上3种方案需要有机地结合来解决同频干扰问题。

（4）另一种同频干扰来自于系统本身，从图3可以看出，要使无线电信号对整条输电线路进行全面覆盖，中继台信号覆盖的范围为1个圆形，理想状态是2个中继台信号覆盖的圆形相切，但是现场实际情况不能满足这种要求，因此在布置中继台的过程中往往是相邻2个型号覆盖的范围有一部分是重合的。如果用户使用的手持对讲机在信号重合的范围内，则会出现同频干扰的问题，即手持设备对于2个中继台接收和发送的信息不能判断。为了解决此问题，在通信系统的链路系统中安装上链路控制器，使位于该重合范围内的对讲机接收信号强的中继台发出的信号。

3.2 信号干扰

此系统在现场的安装测试中，曾经遇到过信号干扰的问题，通过现场技术人员的仔细研究，最终解决了此问题。主要采取了以下2种解决方案[3]：

（1）各种天线与设备连接的馈线使用屏蔽性能好的馈线，尽量降低链路台和中继台之间的相互干扰。

（2）此系统使用的全向天线架设在定向天线上方，其垂直高差不小于10 m。目前此系统在现场使用的定向天线与全向天线垂直高差均在10 m以上。

3.3 信号差

在此系统的安装过程中，特别是在山区，遇到过信号差，通信的实际距离与理论距离相差较大的问题。主要采取了以下5种解决方案：

（1）此系统尽量安装在至高点，因为全向天线安装的高度越高，其信号覆盖的范围就越广。

（2）中继台系统安装的杆塔周围不能有大山阻隔，否则会导致定向天线不能向总链路系统发射信号，同时也不能接收总链路向该分链路发射的信号。

（3）采用150 MHz频段的对讲机、中继台和链路台，因为使用150 MHz频段的对讲机、中继台和链路台相对来讲信号的绕射性比较强，适应于山区使用。

（4）如果只在某个固定点或在车辆上使用对讲系统，只需配备发射功率更大的车载台代替手持对讲机，以扩大本地通信的范围。

（5）在分链路与总链路距离比较远（120 km左右），使用发射功率较大的分链路，以利于分链路所处的范围内通信信号向总链路发射。

通过以上几种方案的综合使用，目前该系统已经在超高压输电线路上成功使用，并且取得了良好的效果。

4 结语

目前，该通信系统在超高压输电线路的运行检修中的应用并不广泛，但现场使用结果表明，该系统在山区使用的效果良好。通过在铁塔上安装中继台通信系统，实现超高压输电线路上各个中继点信息的互相交流，其通信的带状距离在200 km以上；利用该系统，可以实现使用手持对讲机在手机信号不通畅的山区进行信息沟通，且造价低（以上述案例为例，1套总通信系统和8套分通信系统的总造价在25万元左右）、维护简单。该系统的开发和使用解决了超高压输电线路，特别是山区线路段在运行和检修工作中通信不畅和手持对讲机通信距离近的问题，对提高运行和检修过程中信息沟通能力，提高工作效率和对突发事故的应急处理能力具有十分重要的意义。它的投用将进一步提高输电线路的安全稳定运行水平，同时也为其他行业内的信息通信问题提供了借鉴和参考。

[1]万连顺，门玥聪，付卫山.差转台中继链路方法的研究[J].物探装备，2008，18（3）：162-165.

[2]李培荣.森林防火无线通信网络跨段中继台的设计与应用[J].中国无线电，2008（2）：39-41.

[3]肖非，王永森，等.用V/U跨段方式解决寻呼台对林区森林防火通信系统的干扰[J].林业科技，2001，26（2）：32-34.