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張建平，李貽軍，紀(jì)建設(shè)，楊　貴

　　（許繼昌南通信設(shè)備有限公司，河南　許昌461000） 　

　　摘　要：SF－950光纖收發(fā)信機(jī)設(shè)備采用光纖作為通道。它獨(dú)立于電力系統(tǒng)故障的特點(diǎn)，以及光纖通道具有較高的傳輸速率和較強(qiáng)的抗干擾性能，使它的傳輸可靠性得到極大的提高。文中主要介紹SF－950的技術(shù)特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用方式。
　　關(guān)鍵詞：復(fù)雜可編程邏輯器件；　光纖通道；　分組碼；　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

1　SF－950的技術(shù)特點(diǎn)
　　SF－950采用分組碼編解碼技術(shù)，借助專用光纖通道、復(fù)接PCM設(shè)備或復(fù)接PDH／SDH設(shè)備等進(jìn)行傳輸，具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）校時(shí)功能，同時(shí)加入事件記錄功能（時(shí)間精確到毫秒級(jí)），減少了裝置的配置工具數(shù)量和硬件電路，提高了設(shè)備、電纜和傳輸?shù)目煽啃浴�SF－950可與高壓線路保護(hù)配合，構(gòu)成高頻閉鎖式、允許式或遠(yuǎn)方跳閘等保護(hù)方式，使保護(hù)信號(hào)的傳輸更快、更可靠、更安全、更經(jīng)濟(jì)。
　　SF－950中所使用的誤碼控制程序的設(shè)計(jì)可保證使用任何傳輸媒介都能完成所需的連接，并且出口有多種速率通道可供選擇，誤碼控制程序還保證了完全的安全性，從而不至受到通信設(shè)備在異常操作情況下所產(chǎn)生的任何信號(hào)的干擾。
　　SF－950采用了許多新技術(shù)、新原理、新器件，整機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
　　（1）邏輯控制部分和維護(hù)接口部分采用復(fù)雜可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定；（2）采用RS－232串口可方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；（3）可選用三種傳輸通道：專用光纖通道、64 kbps PCM復(fù)接通道、2．048 Mbps PDH／SDH復(fù)接通道；（4）采用分組編碼解碼方式，傳輸可靠性強(qiáng)；（5）光通道采用主備用工作方式，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；（6）具有事故記錄功能，方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)事故判斷及分析；（7）具有GPS對(duì)時(shí)功能，保證事故記錄時(shí)間的準(zhǔn)確性。

2　SF－950的工作原理
2．1　機(jī)械結(jié)構(gòu)
　　 SF－950共有四個(gè)槽位，19″4U機(jī)箱。每個(gè)插件 都接有接地排和屏蔽板，可靠性、安全性滿足IEC834－1的要求，電磁兼容性滿足GB／T－14598的要求。
2．2　系統(tǒng)概述
　　大多數(shù)保護(hù)應(yīng)用中，命令必須雙向傳輸，相應(yīng)的，由SF－950所提供的命令通道也是雙向的。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，（1）在保護(hù)接口部分，先對(duì)開／關(guān)命令信號(hào)進(jìn)行采樣、延時(shí)等處理，送給數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行編碼輸出為64 kbps和2．048 Mbps的信號(hào)，同時(shí)將信號(hào)送給光纖接口部分進(jìn)行編碼，光電轉(zhuǎn)換成8．448Mbps光信號(hào)；（2）對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再對(duì)64 kbps信號(hào)進(jìn)行解碼，并控制命令輸出。
2．3　功能插件
　　 SF－950功能插件介紹如表1。

2．4　工作原理和主要特點(diǎn)
　　SF－950采用編解碼調(diào)制方式，正常運(yùn)行時(shí)輸出速率為64 kbps（G703．1）的碼型信號(hào)，此信號(hào)用于對(duì)通道進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)通道故障時(shí)發(fā)出告警信息。電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由保護(hù)裝置送來的啟動(dòng)發(fā)信動(dòng)作，控制SF－950啟動(dòng)發(fā)信，輸出速率為64 kbps的另外一種碼型信號(hào)，解調(diào)回路將收信信號(hào)送到保護(hù)裝置，供保護(hù)裝置對(duì)線路故障進(jìn)行判斷。　　
　　SF－950的原理方框圖如圖1所示，正常運(yùn)行時(shí)，裝置由“數(shù)據(jù)處理”插件產(chǎn)生64 kbps編碼信號(hào)通過復(fù)接PCM設(shè)備或“光纖收發(fā)”插件后送入通道（或產(chǎn)生速率為2．048 Mbps的編碼送給PDH／SDH設(shè)備）。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)元件動(dòng)作，送來“啟動(dòng)發(fā)信”空接點(diǎn)，該信號(hào)經(jīng)“接口”插件轉(zhuǎn)換，控制“數(shù)據(jù)處理”插件，送出另一組64 kbps的編碼信號(hào)，同樣通過復(fù)接PCM設(shè)備或“光纖收發(fā)”插件，向光纖通道發(fā)送信號(hào)（或送出另一組2．048 Mbps 編碼信號(hào)，向PDH／SDH設(shè)備發(fā)送信號(hào)）。

　　從光纖通道接收的光信號(hào)經(jīng)過“光纖收發(fā)”插件的接收回路，將光信號(hào)變成64 kbps的電信號(hào)（或者從PCM設(shè)備接受的64 kbps數(shù)字信號(hào)或者從PDH／SDH設(shè)備接收的2．048 Mbps數(shù)字信號(hào)）經(jīng)過“數(shù)據(jù)處理”插件解調(diào)，輸出收信信號(hào)，再通過“接口”插件驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，輸出“收信輸出”接點(diǎn)，送給保護(hù)裝置。
　　SF－950的幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。每個(gè)幀包括幀定位和一個(gè)用于輔助信息的字節(jié)，兩者的長(zhǎng)度均為8 bits。這些8位后接著用以傳送保護(hù)命令的8位字節(jié)分組碼（64 bits）稱為碼文。一個(gè)幀中的比特?cái)?shù)為80，而幀時(shí)間為1．25 ms。
　　每1．25 ms對(duì)命令輸入采樣。在開始發(fā)送碼文之前先對(duì)命令信號(hào)進(jìn)行采樣。命令狀態(tài)為2種，采樣產(chǎn)生2種可能的輸入狀態(tài)中的一種。相應(yīng)的，傳送對(duì)應(yīng)其采樣結(jié)果狀態(tài)的2種不同的碼字。由工作原理可知具有如下特點(diǎn)：（1）發(fā)信的延時(shí)在0～1．25ms之間變化，其確切時(shí)間取決于從命令輸入狀態(tài)的變化到下一采樣的時(shí)間間隔；（2）傳送64 bits需要1ms；（3）上述兩個(gè)延時(shí)的總和，即保護(hù)系統(tǒng)的誤碼控制延時(shí)的值為1～2．25 ms。
　　考慮到接口電路所產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間，可得出SF－950延時(shí)小于5 ms。
　　SF－950命令碼文采用的是分組碼。分組碼的理論提供了從一切可能的大量64 bits序列中選出64 bits碼文的多種方法。這些方法最重要的目的是找到一組序列，其中的任一碼文在盡可能的碼位上都不同于其他碼文。兩個(gè)碼文間不同的碼位數(shù)稱為碼距。用于找出64碼字的程序往往是將編碼理論的已知方法與為達(dá)到通信網(wǎng)絡(luò)中必要的安全性（抗信號(hào)劣化）所需的具體措施相結(jié)合。保護(hù)分組碼最重要的特征是有最小碼距，即不同比特?cái)?shù)最少的兩個(gè)碼字間的距離最相似。SF－950保護(hù)碼的最小碼距為32。

　　SF－950從以下三個(gè)方面保證了命令信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕海?）采用64位分組碼，最小碼距為32，可見將命令的一種狀態(tài)誤判為另一種狀態(tài)的可能性是很小的；（2）命令解碼中有碼型糾錯(cuò)功能，即使在傳輸過程中產(chǎn)生了一些誤碼，也能正確接收，有效地防止命令的丟失；（3）在命令發(fā)送和命令接收支路中可由維護(hù)軟件加入延時(shí)（0 ms，2 ms，4 ms或6 ms），可有效地抑制干擾信號(hào)，防止命令的誤收。
2．5　SF－950維護(hù)軟件工具
　　通過SF－950的計(jì)算機(jī)維護(hù)軟件，可對(duì)設(shè)備的內(nèi)外時(shí)鐘、命令輸入延時(shí)、命令輸出判別時(shí)間、命令輸出展寬、日期和時(shí)間等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行配置，根據(jù)需要可以用不同的參數(shù)來滿足要求；對(duì)裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤，讀取事件及故障記錄（并將記錄以文件形式保存到計(jì)算機(jī)中），結(jié)合由GPS校時(shí)后的時(shí)間，對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行分析和處理。在該軟件中還可以選擇計(jì)算機(jī)的通信串口（COM1或COM2）和軟件的使用語言（中文或英文），方便用戶的使用。

3　SF－950在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　目前電力系統(tǒng)正在進(jìn)行大規(guī)模改造，而老式收發(fā)信機(jī)用電力線作為傳輸通道，各種高頻干擾、工頻干擾一直制約著收發(fā)信機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，采用光纖通道的高頻保護(hù)系統(tǒng)將會(huì)越來越多，而且光纖通道具有較高的傳輸速率和較強(qiáng)的抗干擾性能。SF－950可借助于光纖通道、復(fù)接PCM通道或復(fù)接PDH／SDH通道等通信設(shè)備進(jìn)行傳輸，因此該產(chǎn)品具有巨大的潛在效益。
　　在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，有以下幾種方案可由用戶靈活選擇：
　　 （1）專用光纖通道
　　SF－950專用光纖通道應(yīng)用方式如圖3所示，兩臺(tái)SF－950之間直接用光纜連接起來作為通道，可以采用單路光纖通道或雙路自動(dòng)切換雙光纖通道。

　　 （2）直接復(fù)接PCM設(shè)備
　　SF－950復(fù)接PCM工作方式如圖4所示，SF－950提供64 kbps（G703．1）數(shù)據(jù)給PCM，通過PCM與光端機(jī)進(jìn)行傳輸。

　　 （3）直接復(fù)接PDH／SDH設(shè)備
　　SF－950復(fù)接PDH／SDH工作方式如圖5所示，SF－950提供2．048 Mbps（G703．6）數(shù)據(jù)給SDH／PDH 設(shè)備。

    （4）復(fù)接PCM設(shè)備，通信室加裝FOX－800B　　
　　SF－950可以直接采取與之配套的FOX－800BFOX－800B光電轉(zhuǎn)換器聯(lián)合使用，如圖6所示。采用此種方式，可將SF-950放在保護(hù)室，F(xiàn)OX-800B放于通信室，F(xiàn)OX-800B復(fù)接PCM傳輸。

　　（5）復(fù)接PDH／SDH設(shè)備，通信室加裝FOX－800B
　　SF－950可以直接采取與之配套的FOX－800B光電轉(zhuǎn)換器聯(lián)合使用，如圖7所示。采用此種方式，可將SF－950放在保護(hù)室，F(xiàn)OX－800B放于通信室， FOX－800B復(fù)接SDH／PDH傳輸。

4　結(jié)束語
　　SF－950光纖收發(fā)信機(jī)在總體設(shè)計(jì)和電路方面采用了許多新技術(shù)和新原理，因而該裝置具有很高的安全性和可靠性，完全能夠滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)信號(hào)光纖通道和數(shù)字通道傳輸?shù)男枰�，它將為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的傳輸通道提供更多的選擇。