張建平，李貽軍，紀建設，楊 貴
（許繼昌南通信設備有限公司，河南 許昌461000）
摘 要：SF－950光纖收發信機設備采用光纖作為通道。它獨立于電力系統故障的特點，以及光纖通道具有較高的傳輸速率和較強的抗干擾性能，使它的傳輸可靠性得到極大的提高。文中主要介紹SF－950的技術特點、工作原理及應用方式。
關鍵詞：復雜可編程邏輯器件； 光纖通道； 分組碼； 全球衛星定位系統
1 SF－950的技術特點
SF－950采用分組碼編解碼技術，借助專用光纖通道、復接PCM設備或復接PDH／SDH設備等進行傳輸，具有全球衛星定位系統（GPS）校時功能，同時加入事件記錄功能（時間精確到毫秒級），減少了裝置的配置工具數量和硬件電路，提高了設備、電纜和傳輸的可靠性。SF－950可與高壓線路保護配合，構成高頻閉鎖式、允許式或遠方跳閘等保護方式，使保護信號的傳輸更快、更可靠、更安全、更經濟。
SF－950中所使用的誤碼控制程序的設計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備在異常操作情況下所產生的任何信號的干擾。
SF－950采用了許多新技術、新原理、新器件，整機具有以下技術特點：
（1）邏輯控制部分和維護接口部分采用復雜可編程邏輯器件實現，性能穩定；（2）采用RS－232串口可方便地進行參數設置，方便現場調試；（3）可選用三種傳輸通道：專用光纖通道、64 kbps PCM復接通道、2．048 Mbps PDH／SDH復接通道；（4）采用分組編碼解碼方式，傳輸可靠性強；（5）光通道采用主備用工作方式，可以實現自動切換；（6）具有事故記錄功能，方便現場對事故判斷及分析；（7）具有GPS對時功能，保證事故記錄時間的準確性。
2 SF－950的工作原理
2．1 機械結構
SF－950共有四個槽位，19″4U機箱。每個插件 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 系統概述
大多數保護應用中，命令必須雙向傳輸，相應的，由SF－950所提供的命令通道也是雙向的。為實現這一點，（1）在保護接口部分，先對開／關命令信號進行采樣、延時等處理，送給數據處理部分進行編碼輸出為64 kbps和2．048 Mbps的信號，同時將信號送給光纖接口部分進行編碼，光電轉換成8．448Mbps光信號；（2）對輸入的光信號進行解碼，轉換成電信號，再對64 kbps信號進行解碼，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
SF－950采用編解碼調制方式，正常運行時輸出速率為64 kbps（G703．1）的碼型信號，此信號用于對通道進行監視，當通道故障時發出告警信息。電力系統出現故障時，由保護裝置送來的啟動發信動作，控制SF－950啟動發信，輸出速率為64 kbps的另外一種碼型信號，解調回路將收信信號送到保護裝置，供保護裝置對線路故障進行判斷。
SF－950的原理方框圖如圖1所示，正常運行時，裝置由“數據處理”插件產生64 kbps編碼信號通過復接PCM設備或“光纖收發”插件后送入通道（或產生速率為2．048 Mbps的編碼送給PDH／SDH設備）。當電力系統出現故障時，保護裝置啟動元件動作，送來“啟動發信”空接點，該信號經“接口”插件轉換，控制“數據處理”插件，送出另一組64 kbps的編碼信號，同樣通過復接PCM設備或“光纖收發”插件，向光纖通道發送信號（或送出另一組2．048 Mbps 編碼信號，向PDH／SDH設備發送信號）。
從光纖通道接收的光信號經過“光纖收發”插件的接收回路，將光信號變成64 kbps的電信號（或者從PCM設備接受的64 kbps數字信號或者從PDH／SDH設備接收的2．048 Mbps數字信號）經過“數據處理”插件解調，輸出收信信號，再通過“接口”插件驅動輸出繼電器，輸出“收信輸出”接點，送給保護裝置。
SF－950的幀結構如圖2所示。每個幀包括幀定位和一個用于輔助信息的字節，兩者的長度均為8 bits。這些8位后接著用以傳送保護命令的8位字節分組碼（64 bits）稱為碼文。一個幀中的比特數為80，而幀時間為1．25 ms。
每1．25 ms對命令輸入采樣。在開始發送碼文之前先對命令信號進行采樣。命令狀態為2種，采樣產生2種可能的輸入狀態中的一種。相應的，傳送對應其采樣結果狀態的2種不同的碼字。由工作原理可知具有如下特點：（1）發信的延時在0～1．25ms之間變化，其確切時間取決于從命令輸入狀態的變化到下一采樣的時間間隔；（2）傳送64 bits需要1ms；（3）上述兩個延時的總和，即保護系統的誤碼控制延時的值為1～2．25 ms。
考慮到接口電路所產生的延時時間，可得出SF－950延時小于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。兩個碼文間不同的碼位數稱為碼距。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到通信網絡中必要的安全性（抗信號劣化）所需的具體措施相結合。保護分組碼最重要的特征是有最小碼距，即不同比特數最少的兩個碼字間的距離最相似。SF－950保護碼的最小碼距為32。
SF－950從以下三個方面保證了命令信號傳輸的可靠性：（1）采用64位分組碼，最小碼距為32，可見將命令的一種狀態誤判為另一種狀態的可能性是很小的；（2）命令解碼中有碼型糾錯功能，即使在傳輸過程中產生了一些誤碼，也能正確接收，有效地防止命令的丟失；（3）在命令發送和命令接收支路中可由維護軟件加入延時（0 ms，2 ms，4 ms或6 ms），可有效地抑制干擾信號，防止命令的誤收。
2．5 SF－950維護軟件工具
通過SF－950的計算機維護軟件，可對設備的內外時鐘、命令輸入延時、命令輸出判別時間、命令輸出展寬、日期和時間等運行參數進行配置，根據需要可以用不同的參數來滿足要求；對裝置的運行情況進行跟蹤，讀取事件及故障記錄（并將記錄以文件形式保存到計算機中），結合由GPS校時后的時間，對設備的故障進行分析和處理。在該軟件中還可以選擇計算機的通信串口（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在電力系統中的應用
目前電力系統正在進行大規模改造，而老式收發信機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信機的進一步發展。隨著電網的不斷發展，采用光纖通道的高頻保護系統將會越來越多，而且光纖通道具有較高的傳輸速率和較強的抗干擾性能。SF－950可借助于光纖通道、復接PCM通道或復接PDH／SDH通道等通信設備進行傳輸，因此該產品具有巨大的潛在效益。
在現場應用中，有以下幾種方案可由用戶靈活選擇：
（1）專用光纖通道
SF－950專用光纖通道應用方式如圖3所示，兩臺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切換雙光纖通道。
（2）直接復接PCM設備
SF－950復接PCM工作方式如圖4所示，SF－950提供64 kbps（G703．1）數據給PCM，通過PCM與光端機進行傳輸。
（3）直接復接PDH／SDH設備
SF－950復接PDH／SDH工作方式如圖5所示，SF－950提供2．048 Mbps（G703．6）數據給SDH／PDH 設備。
（4）復接PCM設備，通信室加裝FOX－800B
SF－950可以直接采取與之配套的FOX－800BFOX－800B光電轉換器聯合使用，如圖6所示。采用此種方式，可將SF-950放在保護室，FOX-800B放于通信室，FOX-800B復接PCM傳輸。
（5）復接PDH／SDH設備，通信室加裝FOX－800B
SF－950可以直接采取與之配套的FOX－800B光電轉換器聯合使用，如圖7所示。采用此種方式，可將SF－950放在保護室，FOX－800B放于通信室， FOX－800B復接SDH／PDH傳輸。
4 結束語
SF－950光纖收發信機在總體設計和電路方面采用了許多新技術和新原理，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繼電保護信號光纖通道和數字通道傳輸的需要，它將為電力系統繼電保護裝置的傳輸通道提供更多的選擇。
參考文獻
［1］楊祥林．光纖通信系統［M］．北京：國防工業出版社，2000．
［2］王欽笙．數字通信［M］．北京：人民郵電出版社，1999．
［3］金建源．輸電線路高頻保護［M］．北京：水利電力出版社，1987．
［4］宋萬杰，羅豐，吳順君．CPLD技術及其應用［M］．西安：西安電子科技大學出版社，1999．
［5］Kruglinski David J．Visual C＋＋技術內幕［M］．北京：清華大學出版社，2001． 
