基于光端机配电网通信系统的设计

摘 要 光端机是配电自动化系统的重要组成部分，目前在配电自动化通信系统设计中仍然存在一定的不足，未能充分发挥出光端机的作用。在这种背景下，文章在对配电自动化通信网络进行简介的基础上，分析了数据光端机的组网模式构建，以及基于虚拟总线技术的数据光端机在配电网络通信系统中的应用，以求为配电网络系统的设计提供必要的借鉴与参考。

关键词 光端机；配电网；通信系统；设计

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0043-01

作为配电工作自动化发展趋势的关键环节，配电网的通信系统能否得到科学的构建十分重要。就配电自动化系统而言，其正常高效运行必须要有较为合理的通信工具给予支撑，从而顺利的将控制中心所发布的相关指令快速精准的传输到数目巨大的终端设施，并进而对来自远方终端系统的反馈信息加以收集与分析。通信系统的构建必须解决传输过程中所依赖的介质以及所采用的网络化体系两大问题，这也是确保信息传递的及时准确的关键所在。从目前所采用的传输材料来看，光纤无论在带宽、传输距离，还是在抗干扰能力、信息容量等方面均具有显著的优势，这也使得其在配电自动化系统中获得了大量的利用。从传统的应用来看，通信网络模型是通过将数据光端机进行整合，构建起环形的光纤网络，形成终端的馈线单元，进而将这一馈线单元的通信端口与配变的终端单元进行连接，最终形成一种树状的网络连接模式。这种模式在使用上具有很多的不便之处，本文借鉴虚拟总线技术，来对光端机配电网通信系统的设计进行创新研究。

1 数据光端机的组网模式构建

从传统的构建方式来看，配电自动化系统中光纤的拓扑结构一般为双纤双向环网：一个主环，以顺时针方向传输数据；一个辅环，以逆时针方向传输数据。子站和各终端节点处分别放置一个数据光端机，馈线终端连接数据光端机的RS-232口，配变终端与集中器组成的RS-485串行通信网与就近的馈线终端相连，数据通过馈线终端转发。这里的馈线终端不进行数据解包工作，仅作为数据传输的通道。子站数据光端机的串口中收到的是馈线上所有终端的数据。每个馈线终端和配变终端所设站的地址不相同，处理方式也不相同，子站软件根据地址辨别出每个终端设备的数据信息。

就配电自动化系统而言，由于所配置的设备的不同，其所具有的一系列特征也并不相同，有些设备必须达到较高的要求标准（如馈线终端的准时性要求准则较高），而另一些设备的要求却比较低（如并不要求配变终端具有较高的准时性）。从这种不同的要求来看，在进行通信网络设计时，可以将准时性作为划分线路的准则，也即将要求较高的设备构建成一条总线，而准时性要求较低的设备则构成另一条总线。这种构建模式将很好的提升整个通信系统的信息反应速度。根据准时性的要求，单根光纤可以进行虚拟化处理，从而形成4路总线路，也即以太网路、RS-422网路、RS-232网路及RS-485网路。然后，将准时性要求较高的馈线终端与以太网路相连接，而数据终端、配变终端及种种器分别与RS-232、RS-485 及RS-422三条网路相连接。

2 基于虚拟总线技术的数据光端机应用

2.1 技术原理

就应用虚拟总线技术的数据光端机而言，按照其发挥的作用，可以区分为线路方面的设施及子站利用方面的设施两大部分。具体的工作流程如下：线路方面的设备接受本地接口所发送过来的信息数据，借助信息的交叉对接技术以及多线路重复利用技术来组成相应的帧，并将其发送到中央处理器所位于的控制中心；对于光口线路设施所发送的数据，则需要进行信息数据的电光之间的转换作业，进而通过光纤将相应的数据发往相应的子站；子站在接收到数据信息后，需要将这些光纤传送的数据转换成电数据，并进而对所形成的电数据进行解帧作业，对整个线路的传送过程加以监督；子站进而将所解帧的数据分别发送给各地的数据信息端口，交给电脑进行最终的处理。数据光端机根据用户需要提供多种类型的总线式数据接口，以连接不同的设备。通过运用虚拟总线技术，数据光端机的实现是充分运用了虚拟化的关联技术。虚拟化的关联结束就是指在通信中互相关联的双方都形成一个共同的逻辑连接模式，从而能够确保在同一时间内从事数个端口之间的信息流传递。在信息流传递的过程中，每个端口在逻辑层面都是处于相互独立的状态，也都可以享受到光纤的所有带宽，不会发生彼此之间的干扰现象。

2.2 技术优势

从技术优势层面来看，主要涵盖如下几个方面的内容。一是能够很好的提升整个通信网络的承载水平，并带来传输速度的加快。通常而言，光纤组网所形成的配电自动化系统在承载能力方面具有一定的限制，导致随着这一通信网络中的站点增加而降低信息传输速度的现象出现，最终影响到配电自动化工作的开展。传统的对馈线终端与配变终端的访问频率加以限制的方式存在效率方面的遗失，而通过运用数据光端机通过与虚拟总线技术相融合就能够很好的解决这一问题；二是确保不同的设备之间的干扰性降到最低，也使得馈线终端简单化；三是消除各设备间的干扰，降低馈线终端的复杂性。在传统操作上，配变终端的数据线系需要借助于RS-485线路与馈线终端进行连接，而馈线终端通常对这些信息数据包不解开，只是通过相应的协议要求来分别转发给各个子站。子站在接到这些压缩包后，需要进一步借助馈线终端来下达命令给相应的装置来解包，这显然使得馈线终端十分复杂。数据光端机通过与虚拟总线技术的融合将可以很好的解决这类问题，使馈线终端变得简洁。四是能够有效降低所使用设备的故障发生率。在传统的自动化网络构建中，馈线终端不仅要有效的对自身数据加以准确传输，还需要实施配变终端、集抄系统等的信息数据的转发作业，因此馈线终端如果发生故障所带来的后果是十分严重的，而数据光端机通过与虚拟总线技术的融合将可以很好的解决这类问题。

3 小结

本文从现场实际出发，采用基于虚拟总线技术的数据光端机，根据情况按不同的逻辑总线，人为地将一个网络划分为几个网络，一根光纤虚拟成几路总线，不仅大大增加了网络的负载能力，而且使网络层次分明，传输速度更快。

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作者简介

林忠福（1979-），男，福建莆田人，工程师，本科，研究方向：电力自动化。