王傳啟 陳曉蘇

     煙臺東方電子信息產業股份有限公司（264000）金

     敏 來源：《電子技術應用》

     摘要：針對變電站自動化系統中星形光纖通信網絡存在的缺陷，提出了一套適用于該類系統的光纖自愈環網系統結構方案。設計了該方案的網絡結構、環網自愈策略及信息編碼格式，并給出了基于epld的具體實現方法。實際性能測試表明，該光纖自愈環網在變電站自動化系統中有著廣闊的應用前景和推廣價值。

     關鍵詞：變電站自動化系統

     光纖 環網 自愈 epld

     近年來，分層分布式體系結構已成為變電站自動化系統的標準結構模式[1]。該體系結構中網絡通信于系統的功能與可靠性是影響整個系統的重要因素之一。由于變電站現場電磁環境惡劣，為提高通信可靠性，光纖通信技術越來越多地被應用于該類系統中。

     目前在變電站自動化系統中應用的光纖通信網絡多為星形拓撲結構。星形拓撲結構網絡需要星形耦合器作為核心單元。該單元發生故障將導致整個通信網絡的癱瘓，而光纖的特點又決定了星形耦合器不易進行雙重化配置，無法滿足新型變電站自動化系統為提高可靠性而提出的重要節點需雙機雙網配置的要求[3]。因此支持主節點雙重化配置且具有自愈功能的光纖雙環網將是變電站自動化系統通信網絡的一個較好選擇。

     變電站自動化系統對各裝置（節點）間的時間統一性有著較高的要求[3]。為了提高時間同步精度，很多該類系統都通過設置一套對時專用網絡(采用irig-b碼或秒脈沖)來解決[4]。這種方案在以銅纜為傳輸介質的場合不會增加太大的成本，但在采用光纖介質時，對時專用網絡的過高成本就令人難以接受了。利用光纖通道時分復用方式，開辟復用通道進行對時，可方便地解決這個問題。

     基于變電站自動化系統通信網絡的上述特點，本文提出了一套適用于該類系統的光纖自愈環網系統結構方案，設計了該方案的網絡結構、環網自愈策略及信息編碼格式，并給出了基于epld的具體實現方法。

     1 系統總體設計

     1.1 光纖環網結構

     光纖環網結構如圖1所示。

     整個網絡為主、從式結構。在變電站自動化系統中，主節點一般是通過處理機，從節點為各種測控置或自動裝置。為了確保通信的可靠性，主節點一般要求雙重化配置，但同時只能有一個主節點處于網絡主控狀態，另外的主節點工作于從節點狀態，工作狀態的轉換由兩主節間的一套雙機切換邏輯來控制。處于網絡主控狀態的主節點（簡稱主控節點，下同）產生網絡工作時鐘，從節點以這個網絡工作時鐘同步工作。每個節點發送數據均從順時針和逆時針兩個方向傳輸，自發送節點開始，主控節點終止，因此每次數據傳輸，目的節點均可從兩個方面接收到數據。為了保證數據收質量及速度，要優先選擇最先到達目的節點的相就通道進行數據接收。

     1.2 環網自愈策略

     當網絡的雙環者暢通時，正反兩個光纖通道的數據各自獨立傳輸，互不影響，如圖2(a)所示。當右側接收不到工作時鐘進（右側節點故障或光纖故障），則將左側所接收的數據環繞從左側發送出去，構成左側自環，如圖2（b）所示。反之，如果左側節點故障，則將右側接收的信息從右側發送出去，構成右側自環，如圖2（c）所示，保證從節點發送的數據總線能夠傳輸到主節點，此時網絡工作于單環運行狀態。當故障區段的故障消除后，節點將自動恢復到如圖2（a）所示的雙環運行狀態。節點單元的光纖自愈控制由epld自動完成，無需mpu控制。

     1.3 光纖通道數據編碼格式

     系統設計為同步工作方式，在光纖通道中傳輸的信息編碼格式如圖3所示。

     每幀由8位組成。首先是一個幀起始標志位（1），依次是irig-b通道、主通道、輔助通道，接下來是連續4位“0”，然后是下一幀的起始標起位。irig-b通道用于進行廣播方式全網