一種適用于繼電保護測試的多功能光纖適配器研究與應用

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

關鍵詞：光纖適配器;繼電保護測試;設計;實現(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備連接時，因不同的設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。在進行二次智能設備定期檢驗時，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接。一種法蘭只能轉接兩種不同的跳纖，往往會因為試驗時未帶法蘭，或所帶法蘭型號不全，或所帶光纖跳纖型號不全等原因，影響二次智能設備定期檢驗的進行。傳統(tǒng)的光纖適配器雖然有一路光纖經(jīng)分光器后轉為多路，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)場調試所需不同接口的問題，導致現(xiàn)場調試時需要帶的調試設備較多，需要準備的元件種類繁多，浪費人力、物力。因此，研發(fā)了一種多功能光纖適配器，以解決二次智能設備定期檢驗時，因各種光纖接口不同需要轉接時出現(xiàn)的各種轉接問題。

1? ? 多功能光纖適配器設計思路

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

FPGA的三大特點和優(yōu)勢如下：

（1）靈活性。

1）可重編程，可定制。

2）易于維護，方便移植、升級或擴展。

3）降低NRE成本，加速產(chǎn)品上市時間。

4）支持豐富的外設接口，可根據(jù)需求配置。

（2）并行性。

1）更快的速度、更高的帶寬。

2）滿足實時處理的要求。

（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，能夠實現(xiàn)ST-FC數(shù)據(jù)接口相互轉換、ST-LC數(shù)據(jù)接口相互轉換、ST-ST數(shù)據(jù)接口相互轉換、ST-SC數(shù)據(jù)接口相互轉換、LC-FC數(shù)據(jù)接口相互轉換、LC-LC數(shù)據(jù)接口相互轉換、LC-ST數(shù)據(jù)接口相互轉換、LC-SC數(shù)據(jù)接口相互轉換。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備的不同光纖接口設備。

2? ? 多功能光纖適配器具體實現(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，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備定期檢驗時，因各種光纖接口不同需要轉接時出現(xiàn)的各種轉接問題，也方便現(xiàn)場調試人員開展調試工作，減少了大量財力和物力的消耗。

3? ? 多功能光纖適配器的應用

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備）和測試儀，起到一個不同接口數(shù)據(jù)轉換的作用。如將待測設備的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)就能實現(xiàn)從待測設備的FC轉換為待測設備沒有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現(xiàn)表1中的各種接口轉換。

經(jīng)現(xiàn)場實際應用，該種多功能光纖適配器可以快速方便地實現(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換。該種多功能光纖適配器使用方便，在進行智能變電站繼電保護測試時，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)省了測試儀設備需求數(shù)量。

4? ? 結語

本文以解決二次智能設備定期檢驗時，因各種光纖接口不同需要轉接時出現(xiàn)的各種轉接問題為出發(fā)點，研發(fā)了一種適用于繼電保護測試的多功能光纖適配器。設計思路獨特，所設計和研究的多功能光纖適配器，可靈活實現(xiàn)智能變電站繼電保護測試時所需的各種光纖接口轉換，方便了現(xiàn)場調試人員調試工作，減少了大量財力和物力的消耗，具有較好的推廣應用價值。

收稿日期：2019-11-26

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