基于光端機(jī)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要 光端機(jī)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，目前在配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中仍然存在一定的不足，未能充分發(fā)揮出光端機(jī)的作用。在這種背景下，文章在對(duì)配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)介的基礎(chǔ)上，分析了數(shù)據(jù)光端機(jī)的組網(wǎng)模式構(gòu)建，以及基于虛擬總線技術(shù)的數(shù)據(jù)光端機(jī)在配電網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，以求為配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供必要的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 光端機(jī)；配電網(wǎng)；通信系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0043-01

作為配電工作自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)的通信系統(tǒng)能否得到科學(xué)的構(gòu)建十分重要。就配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其正常高效運(yùn)行必須要有較為合理的通信工具給予支撐，從而順利的將控制中心所發(fā)布的相關(guān)指令快速精準(zhǔn)的傳輸?shù)綌?shù)目巨大的終端設(shè)施，并進(jìn)而對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)方終端系統(tǒng)的反饋信息加以收集與分析。通信系統(tǒng)的構(gòu)建必須解決傳輸過(guò)程中所依賴的介質(zhì)以及所采用的網(wǎng)絡(luò)化體系兩大問(wèn)題，這也是確保信息傳遞的及時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)鍵所在。從目前所采用的傳輸材料來(lái)看，光纖無(wú)論在帶寬、傳輸距離，還是在抗干擾能力、信息容量等方面均具有顯著的優(yōu)勢(shì)，這也使得其在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中獲得了大量的利用。從傳統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)看，通信網(wǎng)絡(luò)模型是通過(guò)將數(shù)據(jù)光端機(jī)進(jìn)行整合，構(gòu)建起環(huán)形的光纖網(wǎng)絡(luò)，形成終端的饋線單元，進(jìn)而將這一饋線單元的通信端口與配變的終端單元進(jìn)行連接，最終形成一種樹狀的網(wǎng)絡(luò)連接模式。這種模式在使用上具有很多的不便之處，本文借鑒虛擬總線技術(shù)，來(lái)對(duì)光端機(jī)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新研究。

1 數(shù)據(jù)光端機(jī)的組網(wǎng)模式構(gòu)建

從傳統(tǒng)的構(gòu)建方式來(lái)看，配電自動(dòng)化系統(tǒng)中光纖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般為雙纖雙向環(huán)網(wǎng)：一個(gè)主環(huán)，以順時(shí)針?lè)较騻鬏敂?shù)據(jù)；一個(gè)輔環(huán)，以逆時(shí)針?lè)较騻鬏敂?shù)據(jù)。子站和各終端節(jié)點(diǎn)處分別放置一個(gè)數(shù)據(jù)光端機(jī)，饋線終端連接數(shù)據(jù)光端機(jī)的RS-232口，配變終端與集中器組成的RS-485串行通信網(wǎng)與就近的饋線終端相連，數(shù)據(jù)通過(guò)饋線終端轉(zhuǎn)發(fā)。這里的饋線終端不進(jìn)行數(shù)據(jù)解包工作，僅作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。子站?shù)據(jù)光端機(jī)的串口中收到的是饋線上所有終端的數(shù)據(jù)。每個(gè)饋線終端和配變終端所設(shè)站的地址不相同，處理方式也不相同，子站軟件根據(jù)地址辨別出每個(gè)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。

就配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，由于所配置的設(shè)備的不同，其所具有的一系列特征也并不相同，有些設(shè)備必須達(dá)到較高的要求標(biāo)準(zhǔn)（如饋線終端的準(zhǔn)時(shí)性要求準(zhǔn)則較高），而另一些設(shè)備的要求卻比較低（如并不要求配變終端具有較高的準(zhǔn)時(shí)性）。從這種不同的要求來(lái)看，在進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將準(zhǔn)時(shí)性作為劃分線路的準(zhǔn)則，也即將要求較高的設(shè)備構(gòu)建成一條總線，而準(zhǔn)時(shí)性要求較低的設(shè)備則構(gòu)成另一條總線。這種構(gòu)建模式將很好的提升整個(gè)通信系統(tǒng)的信息反應(yīng)速度。根據(jù)準(zhǔn)時(shí)性的要求，單根光纖可以進(jìn)行虛擬化處理，從而形成4路總線路，也即以太網(wǎng)路、RS-422網(wǎng)路、RS-232網(wǎng)路及RS-485網(wǎng)路。然后，將準(zhǔn)時(shí)性要求較高的饋線終端與以太網(wǎng)路相連接，而數(shù)據(jù)終端、配變終端及種種器分別與RS-232、RS-485 及RS-422三條網(wǎng)路相連接。

2 基于虛擬總線技術(shù)的數(shù)據(jù)光端機(jī)應(yīng)用

2.1 技術(shù)原理

就應(yīng)用虛擬總線技術(shù)的數(shù)據(jù)光端機(jī)而言，按照其發(fā)揮的作用，可以區(qū)分為線路方面的設(shè)施及子站利用方面的設(shè)施兩大部分。具體的工作流程如下：線路方面的設(shè)備接受本地接口所發(fā)送過(guò)來(lái)的信息數(shù)據(jù)，借助信息的交叉對(duì)接技術(shù)以及多線路重復(fù)利用技術(shù)來(lái)組成相應(yīng)的幀，并將其發(fā)送到中央處理器所位于的控制中心；對(duì)于光口線路設(shè)施所發(fā)送的數(shù)據(jù)，則需要進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的電光之間的轉(zhuǎn)換作業(yè)，進(jìn)而通過(guò)光纖將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)往相應(yīng)的子站；子站在接收到數(shù)據(jù)信息后，需要將這些光纖傳送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電數(shù)據(jù)，并進(jìn)而對(duì)所形成的電數(shù)據(jù)進(jìn)行解幀作業(yè)，對(duì)整個(gè)線路的傳送過(guò)程加以監(jiān)督；子站進(jìn)而將所解幀的數(shù)據(jù)分別發(fā)送給各地的數(shù)據(jù)信息端口，交給電腦進(jìn)行最終的處理。數(shù)據(jù)光端機(jī)根據(jù)用戶需要提供多種類型的總線式數(shù)據(jù)接口，以連接不同的設(shè)備。通過(guò)運(yùn)用虛擬總線技術(shù)，數(shù)據(jù)光端機(jī)的實(shí)現(xiàn)是充分運(yùn)用了虛擬化的關(guān)聯(lián)技術(shù)。虛擬化的關(guān)聯(lián)結(jié)束就是指在通信中互相關(guān)聯(lián)的雙方都形成一個(gè)共同的邏輯連接模式，從而能夠確保在同一時(shí)間內(nèi)從事數(shù)個(gè)端口之間的信息流傳遞。在信息流傳遞的過(guò)程中，每個(gè)端口在邏輯層面都是處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，也都可以享受到光纖的所有帶寬，不會(huì)發(fā)生彼此之間的干擾現(xiàn)象。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

從技術(shù)優(yōu)勢(shì)層面來(lái)看，主要涵蓋如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。一是能夠很好的提升整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的承載水平，并帶來(lái)傳輸速度的加快。通常而言，光纖組網(wǎng)所形成的配電自動(dòng)化系統(tǒng)在承載能力方面具有一定的限制，導(dǎo)致隨著這一通信網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)增加而降低信息傳輸速度的現(xiàn)象出現(xiàn)，最終影響到配電自動(dòng)化工作的開展。傳統(tǒng)的對(duì)饋線終端與配變終端的訪問(wèn)頻率加以限制的方式存在效率方面的遺失，而通過(guò)運(yùn)用數(shù)據(jù)光端機(jī)通過(guò)與虛擬總線技術(shù)相融合就能夠很好的解決這一問(wèn)題；二是確保不同的設(shè)備之間的干擾性降到最低，也使得饋線終端簡(jiǎn)單化；三是消除各設(shè)備間的干擾，降低饋線終端的復(fù)雜性。在傳統(tǒng)操作上，配變終端的數(shù)據(jù)線系需要借助于RS-485線路與饋線終端進(jìn)行連接，而饋線終端通常對(duì)這些信息數(shù)據(jù)包不解開，只是通過(guò)相應(yīng)的協(xié)議要求來(lái)分別轉(zhuǎn)發(fā)給各個(gè)子站。子站在接到這些壓縮包后，需要進(jìn)一步借助饋線終端來(lái)下達(dá)命令給相應(yīng)的裝置來(lái)解包，這顯然使得饋線終端十分復(fù)雜。數(shù)據(jù)光端機(jī)通過(guò)與虛擬總線技術(shù)的融合將可以很好的解決這類問(wèn)題，使饋線終端變得簡(jiǎn)潔。四是能夠有效降低所使用設(shè)備的故障發(fā)生率。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，饋線終端不僅要有效的對(duì)自身數(shù)據(jù)加以準(zhǔn)確傳輸，還需要實(shí)施配變終端、集抄系統(tǒng)等的信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)作業(yè)，因此饋線終端如果發(fā)生故障所帶來(lái)的后果是十分嚴(yán)重的，而數(shù)據(jù)光端機(jī)通過(guò)與虛擬總線技術(shù)的融合將可以很好的解決這類問(wèn)題。

3 小結(jié)

本文從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，采用基于虛擬總線技術(shù)的數(shù)據(jù)光端機(jī)，根據(jù)情況按不同的邏輯總線，人為地將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一根光纖虛擬成幾路總線，不僅大大增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載能力，而且使網(wǎng)絡(luò)層次分明，傳輸速度更快。

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作者簡(jiǎn)介

林忠福（1979-），男，福建莆田人，工程師，本科，研究方向：電力自動(dòng)化。endprint