具有自愈功能的光纖雙環(huán)路收發(fā)器

1、具有自愈功能的光纖雙環(huán)路收發(fā)器引言近年來，為滿足市場需求，國家電力工業(yè)政策作了相應調整，重點投資放在城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)的建設和改造工程，為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應用與發(fā)展提供了條件。建立可靠的性能價格比適中的通信網(wǎng)，是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)工程的重要組成部分。在當今各種通信模式中，光纖通信1以其高速率、高可靠性、抗干擾、低功耗、工作穩(wěn)定、安裝操作方2便、價格適中等諸多優(yōu)點，越來越被人們所重視。上海浦東金藤工業(yè)園配電網(wǎng)自動化試點工程采用光纖單環(huán)路通信獲得成功，為光纖通信在配電系統(tǒng)中的推廣應用積累了經(jīng)驗。，但單環(huán)路光纖通信網(wǎng)中，隨著環(huán)路節(jié)點的增多，光纖環(huán)路可靠性將受到影響。雙環(huán)路光纖通信是提高光纖環(huán)路通信可

2、靠性的重要途徑。而開發(fā)具有自愈功能的光纖雙環(huán)路收發(fā)器，又是推廣應用雙環(huán)路光纖通信的前提條件。1 雙環(huán)路光纖通信網(wǎng)的技術關鍵配電環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)節(jié)點多，覆蓋面分散，但節(jié)點之間距離較短，一般從幾百米到幾千米，有利于采用一點對多點的光纖環(huán)路通信方式。配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，主站通過光纜及光纖收發(fā)器，依次連接各子站（節(jié)點），構成光纖環(huán)路。光纖環(huán)路中允許鏈接節(jié)點的數(shù)量，決定于傳送數(shù)據(jù)速率R和數(shù)據(jù)正確識別或檢測所允許的碼形畸變（前后沿時延差）的百分數(shù)A以及每個節(jié)點平均引起的碼形畸變&節(jié)點數(shù)N可由故R?近似估算出。若按R=9600bit/s,£10%,葬0.1曲計算，一般節(jié)點數(shù)N可達近100個，足

3、以滿足工程實際的需求。正常情況下，簡單的光纖單環(huán)路方式可靠性很高。但一旦某處出現(xiàn)故障（光纜折斷、節(jié)點電源故障或其它問題），則整個光纖系統(tǒng)構不成環(huán)，影響通信系統(tǒng)的可靠性。這自然使我們想到采用雙環(huán)路方式。但若用兩個光纖環(huán)路構成一個簡單的雙環(huán)路光纖系統(tǒng)，則出現(xiàn)兩個問題：a.若路由相同，即用同一根光纜的不同纖芯，仍然無法完全解決光纜折斷造成的問題。如走不同路由，即用兩根光纜，將提高成本或造價。b.雙環(huán)路輸出信號的相互關系。在光纖環(huán)路中各子站均由兩路光纖收發(fā)信號，由于路徑不同，信號每經(jīng)過一個節(jié)點中繼后，造成時延，使得兩路光纖的信號到達同一個子站的時間不同，即兩個信號相位不同。如把這兩個信號簡單疊加，則會

4、造成誤碼，使接收混亂，終端無法識別?；谝陨戏治龅贸觯翰捎脙蓚€光纖環(huán)路信號（單環(huán)）簡單疊加的方式并不能解決實際問題，唯有采用具有自動切換（也稱自愈）功能的雙環(huán)路光纖系統(tǒng)，才能確保配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的安全可靠運行。因此，具有自愈功能的雙環(huán)路光纖收發(fā)器，是實現(xiàn)雙環(huán)路光纖通信網(wǎng)的技術關鍵。2 光纖雙環(huán)路收發(fā)器基本原理及功能特點2.1 光纖雙環(huán)路收發(fā)器基本原理及功能光纖雙環(huán)路收發(fā)器由光纖收發(fā)器和自動切換電路組成。其主要功能為：a.光信號的發(fā)送、接收、轉發(fā)功能；b.確保子站光纖環(huán)路兩路信號只能有一路數(shù)字信號輸出，從而保證接收信號的可靠性；c.當其中一路信號因故中斷時，自動切換器動作，自動接通故障點兩側的兩

5、個光纖環(huán)路，構成新的光纖路徑，保證環(huán)路中通信正常。光纖雙環(huán)路收發(fā)器結構如圖1所示。OFF/REP中繼（轉發(fā)）開關：TA，TB，RA，RB光纜接頭DP數(shù)字通信口；HD/FDxx（485）/xx（422）切換開關TE，RE數(shù)字信號指示燈；TOA，TOB，ROA，ROB光信號指示燈圖1光纖雙環(huán)路收發(fā)器Fig.1Thetwo-wayopticalfibertransceiverlinkoutline2.2光纖雙環(huán)路收發(fā)器特點光纖雙環(huán)路收發(fā)器保留了單路光纖收發(fā)器的優(yōu)點，體積小，結構簡單，使用方便。由于僅采用基帶傳輸，而未使用調制解調方式，因此功耗很低。光纖雙環(huán)路收發(fā)器采用12V電源，有信號收發(fā)時，工作電

6、流為100mA;無信號收發(fā)時，靜態(tài)工作電流小于30mA,因此溫升小，工作穩(wěn)定，特別適合室外惡劣的工作環(huán)境。收發(fā)器中多采用快速CMOS電路，速度快，工作可靠。3應用舉例在實際配電網(wǎng)控制中，雙環(huán)路光纖通信系統(tǒng)的配置：主站采用FD（422）,轉發(fā)方式處于OFF用車發(fā)）；各子站采用HD（485）及轉發(fā)方式REP技發(fā)，構成環(huán)路）。兩個光纖環(huán)路使用同一根光纜中兩根纖芯。兩光纖環(huán)路互為熱備用。兩路光纖中的光信號既有區(qū)別（相位不同），又互相聯(lián)系（便于切換）。正常工作時，兩路光纖中的光信號沿著相反的方向各走各的路徑。在每個子站的光纖收發(fā)器中各個光信號分別進行轉發(fā)。雙環(huán)路光纖通信系統(tǒng)見圖2。圖2雙環(huán)路光纖通信系統(tǒng)

7、Fig.2Schemeoftwo-wayopticalfiberloopssystem3.1正常工作情況來自主站的查詢命令信號TD從光纖收發(fā)器送入，由A和B兩個光纖環(huán)路向不同方向傳送；主站收到的信號RD1 和RD2 分別來自兩個光纖環(huán)路，其中RD1為專用接口送出的A環(huán)標準422輸出信號，而RD2為B環(huán)備用輸出信號。RD1 和RD2 盡管到達時間或相位不同，但都應包含各子站的應答信息和主站送出的查詢命令。RD1 和RD2 分別占用主站兩個串行口，分別接收A環(huán)和B環(huán)的信息。各子站由于采用HD方式，故查詢及應答信號均由RD/TD端輸入/輸出。3 .2故障分析a.子站H、子站出之間光纜故障(見圖3(a):主站RD1只能收到子站I、子站n的響應信號；RD2只能收到子站出的響應信號，這時由主站計算機分析判斷就能確定子站n、子站出之間光纜有故障。b.子站H出現(xiàn)故障(見圖3(b):主站RD1只能收到子站I響應信號；RD2只收到子站m響應信號，這時主站就能判斷子站n發(fā)生故障。同時可以根據(jù)RD1 和RD2 的差異找出光纖環(huán)路中可能發(fā)生的其它問題。圖3光纖雙環(huán)通信故障分析Fig.3Faultexamplesof