一種適用于繼電保護(hù)測試的多功能光纖適配器研究與應(yīng)用

摘要：介紹了一種適用于繼電保護(hù)測試的多功能光纖適配器的研究及應(yīng)用方法。為了解決二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)，因各種光纖接口不同需要轉(zhuǎn)接時(shí)出現(xiàn)的各種轉(zhuǎn)接問題，研發(fā)了一種多功能光纖適配器?，F(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用的效果顯示，該多功能光纖適配器能有效解決二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)過程中的各種光纖轉(zhuǎn)接問題，方便了現(xiàn)場調(diào)試人員調(diào)試工作，減少了大量財(cái)力和物力的消耗。

關(guān)鍵詞：光纖適配器;繼電保護(hù)測試;設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)方式

0? ? 引言

智能變電站采用了大量光纖，這些光纖與二次智能設(shè)備連接時(shí)，因不同的設(shè)備廠家光纖接口不一致，出現(xiàn)了多種光纖跳纖，如常見的ST-ST、ST-LC、ST-FC、LC-LC等不同型號的光纖跳纖。在進(jìn)行二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)，由于測試儀器一般只有一種光信號輸出接口，如常見的LC或ST光輸出接口，而測試儀器配置的跳纖型號不全，或跳纖長度太短，往往需通過專用法蘭轉(zhuǎn)接。一種法蘭只能轉(zhuǎn)接兩種不同的跳纖，往往會因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)未帶法蘭，或所帶法蘭型號不全，或所帶光纖跳纖型號不全等原因，影響二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)的進(jìn)行。傳統(tǒng)的光纖適配器雖然有一路光纖經(jīng)分光器后轉(zhuǎn)為多路，但存在光纖接口單一，同一光纖經(jīng)分光器分光后輸出的光線路接口無法滿足不同現(xiàn)場調(diào)試所需不同接口的問題，導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試時(shí)需要帶的調(diào)試設(shè)備較多，需要準(zhǔn)備的元件種類繁多，浪費(fèi)人力、物力。因此，研發(fā)了一種多功能光纖適配器，以解決二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)，因各種光纖接口不同需要轉(zhuǎn)接時(shí)出現(xiàn)的各種轉(zhuǎn)接問題。

1? ? 多功能光纖適配器設(shè)計(jì)思路

考慮到光纖適配器的特殊性，結(jié)合FPGA的特點(diǎn)及優(yōu)勢，基于FPGA設(shè)計(jì)的一種多功能光纖適配器，能夠解決智能變電站二次設(shè)備的光纖接口種類繁多、需頻繁轉(zhuǎn)接的問題，減少因現(xiàn)場設(shè)備光纖接口不同所需要的設(shè)備調(diào)試，且操作簡單、靈活。

FPGA的三大特點(diǎn)和優(yōu)勢如下：

（1）靈活性。

1）可重編程，可定制。

2）易于維護(hù)，方便移植、升級或擴(kuò)展。

3）降低NRE成本，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

4）支持豐富的外設(shè)接口，可根據(jù)需求配置。

（2）并行性。

1）更快的速度、更高的帶寬。

2）滿足實(shí)時(shí)處理的要求。

（3）集成性。

1）更多的接口和協(xié)議支持。

2）可將各種端接匹配元件整合到器件內(nèi)部，有效降低BOM成本。

3）減少板級走線，有效降低布局布線難度。

如圖1所示，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)共有8組路數(shù)據(jù)通道，主要是用FPGA經(jīng)過百兆PHY連接多種光纖接口，能夠?qū)崿F(xiàn)ST-FC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、ST-LC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、ST-ST數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、ST-SC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、LC-FC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、LC-LC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、LC-ST數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換、LC-SC數(shù)據(jù)接口相互轉(zhuǎn)換。多種光纖數(shù)據(jù)接口共有多種光纖接口，能靈活匹配智能變電站二次設(shè)備的不同光纖接口設(shè)備。

2? ? 多功能光纖適配器具體實(shí)現(xiàn)方式

基于PHY的雙向傳輸性，多功能光纖適配器與智能變電站的待測裝置可以通過FC、LC、ST、SC四種光纖接口進(jìn)行連接，待測裝置將數(shù)據(jù)傳輸給多功能光纖適配器的FC、LC、ST、SC光纖接口，多功能光纖適配器將數(shù)據(jù)通過百兆PHY傳輸給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，又通過百兆PHY傳輸給多功能光纖適配器的ST或LC光纖接口，再送給帶ST或LC接口的測試儀。同時(shí)，測試儀與多功能光纖適配器通過ST、LC兩種光纖接口連接，測試儀將數(shù)據(jù)傳輸給多功能光纖適配器的LC、ST光纖接口，多功能光纖適配器將數(shù)據(jù)通過百兆PHY傳輸給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，又通過百兆PHY傳輸給多功能光纖適配器的FC、LC、ST、SC光纖接口，再傳輸給帶FC、LC、ST、SC接口的測試儀。這樣就可解決二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)，因各種光纖接口不同需要轉(zhuǎn)接時(shí)出現(xiàn)的各種轉(zhuǎn)接問題，也方便現(xiàn)場調(diào)試人員開展調(diào)試工作，減少了大量財(cái)力和物力的消耗。

3? ? 多功能光纖適配器的應(yīng)用

多功能光纖適配器主要是用于連接不同光纖接口的待測裝置（智能變電站的二次設(shè)備）和測試儀，起到一個不同接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的作用。如將待測設(shè)備的FC光模塊數(shù)據(jù)接口與一種多功能光纖適配器的FC光模塊數(shù)據(jù)接口，再將一種多功能光纖適配器的ST光模塊數(shù)據(jù)接口與測試儀的ST光模塊數(shù)據(jù)接口連接，數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)從待測設(shè)備的FC轉(zhuǎn)換為待測設(shè)備沒有FC接口卻有ST接口的數(shù)據(jù)通信。該種多功能光纖適配器主要實(shí)現(xiàn)表1中的各種接口轉(zhuǎn)換。

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，該種多功能光纖適配器可以快速方便地實(shí)現(xiàn)ST-FC、ST-LC、ST-ST、ST-SC、LC-FC、LC-LC、LC-ST、LC-SC等光纖接口的靈活轉(zhuǎn)換。該種多功能光纖適配器使用方便，在進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)測試時(shí)，無需攜帶大量的不同型號的測試尾纖及法蘭，且無需攜帶專用接口的繼電保護(hù)測試儀，測試儀只需有ST或LC輸出接口即可，節(jié)省了測試儀設(shè)備需求數(shù)量。

4? ? 結(jié)語

本文以解決二次智能設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)，因各種光纖接口不同需要轉(zhuǎn)接時(shí)出現(xiàn)的各種轉(zhuǎn)接問題為出發(fā)點(diǎn)，研發(fā)了一種適用于繼電保護(hù)測試的多功能光纖適配器。設(shè)計(jì)思路獨(dú)特，所設(shè)計(jì)和研究的多功能光纖適配器，可靈活實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)測試時(shí)所需的各種光纖接口轉(zhuǎn)換，方便了現(xiàn)場調(diào)試人員調(diào)試工作，減少了大量財(cái)力和物力的消耗，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

收稿日期：2019-11-26

作者簡介：蔣政權(quán)（1988—），男，貴州盤縣人，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修工作。