变电站数据传输装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种变电站数据传输装置，包括驱动电路、光电子器件以及合光器，驱动电路分别与变电站电气设备的处理器以及光电子器件连接，光电子器件还与合光器连接。处理器通过驱动电路驱动光电子器件发射出不同波长的光信号，并将不同波长的光信号传输至合光器，合光器对不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将合并光信号进行传输。当电气设备中有多种不同类型的待发送报文需传送时，通过驱动电路可驱动光电子器件发送不同波长的光信号，对不同波长的光信号进行合并得到合并光信号通过一根光纤进行传输，从而通过一根光纤可实现电气设备之间中多种不同类型的报文的传输，无需通过多根光纤分别对每种报文分开传输，从而可减少光纤数量。
【专利说明】
变电站数据传输装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力领域，特别涉及一种变电站数据传输装置。
【背景技术】
[0002]随着变电站自动化技术的不断发展和进步，由于信息数字化的应用，数字化变电站为各种高级应用提供了基础，已经成为变电站自动化技术发展的主要方向。从变电站数字化后信息分层来看，过程层和间隔层设备的信息交换，替代了传统变电站一次设备(交流传感器和断路器等设备)和二次设备(继电保护和自动化装置等设备)之间的电缆连接，同时也要继承传统变电站对于这些电气连接高可靠性和安全性的要求。
[0003]数字变电站设计之初是用交换机实现过程层和间隔层设备的拓扑连接，同时依赖于对时装置实现不同信号对齐时间断面。由于交换装置和对时装置有可能成为安全可靠性的短板，国内创造性的采用“直采直跳”方式，即过程层和间隔层设备间关键数据点对点连接的方式，避开了交换装置和对时装置的安全可靠性的短板。但点对点连接带来了另一个工程问题，即数字化变电站连接光纤数量过多。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对变电站的光纤数量较多的问题，提供一种能减少光纤数量的变电站数据传输装置。
[0005]—种变电站数据传输装置，包括驱动电路、光电子器件以及合光器，所述驱动电路分别与变电站电气设备的处理器以及所述光电子器件连接，所述光电子器件还与所述合光器连接；
[0006]所述处理器通过所述驱动电路驱动所述光电子器件发射出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号传输至所述合光器，所述合光器对所述不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将所述合并光信号进行传输。
[0007]在其中一个实施例中，所述处理器发送不同类型的待发送报文至所述驱动电路，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文，所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述光电子器件包括第一光电子器件以及第二光电子器件，所述第一驱动电路分别与所述处理器和所述第一光电子器件连接，所述第二驱动电路分别与所述处理器和所述第二光电子器件连接，所述合光器分别与所述第一光电子器件以及第二光电子器件连接，所述第一驱动电路和所述第二驱动电路分别接收所述SV报文和所述GOOSE报文并分别发送对应的驱动信号至所述第一光电子器件以及所述第二光电子器件，所述驱动信号包括第一驱动信号以及第二驱动信号；
[0008]所述处理器将所述SV报文传输至所述第一驱动电路，所述第一驱动电路输出所述第一驱动信号至所述第一光电子器件，通过第一光电子器件产生波长为1550纳米的光信号，并将所述波长为1550纳米的光信号传输至所述合光器，所述处理器将所述GOOSE报文传输至所述第二驱动电路，所述第二驱动电路输出所述第二驱动信号至所述第二光电子器件，通过所述第二光电子器件产生波长为1310纳米的光信号，并将所述波长为1310纳米的光信号传输至所述合光器。
[0009]在其中一个实施例中，上述变电站数据传输装置还包括分光器以及光电探测器，所述分光器分别与所述合光器以及所述光电探测器连接；
[0010]所述分光器接收所述合光器传输的所述合并光信号，并对所述合并光信号进行分解，获得不同波长的分解后的光信号发送至至所述光电探测器，通过所述光电探测器将所述分解后的光信号转换成为报文。
[0011]在其中一个实施例中，所述光电探测器为光敏二极管。
[0012]在其中一个实施例中，所述处理器发送不同类型的待发送报文至所述驱动电路，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文，所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述光电子器件包括第一光电子器件以及第二光电子器件，所述第一驱动电路分别与所述处理器和所述第一光电子器件连接，所述第二驱动电路分别与所述处理器和所述第二光电子器件连接，所述合光器分别与所述第一光电子器件以及第二光电子器件连接，所述驱动信号包括第一驱动信号以及第二驱动信号；
[0013]所述处理器将所述SV报文传输至所述第一驱动电路，所述第一驱动电路输出所述第一驱动信号至所述第一光电子器件，通过第一光电子器件产生波长为1550纳米的光信号，并将所述波长为1550纳米的光信号传输至所述合光器，所述处理器将所述GOOSE报文传输至所述第二驱动电路，所述第二驱动电路输出所述第二驱动信号至所述第二光电子器件，通过所述第二光电子器件产生波长为1310纳米的光信号，并将所述波长为1310纳米的光信号传输至所述合光器；
[0014]所述分光器接收所述合并光信号，并对所述合并光信号进行分解，获得所述波长为1550纳米的光信号和所述波长为1310纳米的光信号。
[0015]在其中一个实施例中，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别与所述分光器连接，所述第一光电探测器将所述分光器进行分解后得到的所述波长为1550纳米的光信号转换为所述SV报文，所述第二光电探测器将所述分光器进行分解后得到的所述波长为1310纳米的光信号转换为所述GOOSE报文。
[0016]在其中一个实施例中，所述光电子器件为半导体激光器。
[0017]在其中一个实施例中，所述光电子器件为发光二极管。
[0018]在其中一个实施例中，所述合光器与所述分光器均位于所述电气设备的内部。
[0019]在其中一个实施例中，所述合光器与所述分光器均位于所述电气设备的外部。
[0020]上述变电站数据传输装置，处理器通过所述驱动电路驱动光电子器件发射出不同波长的光信号，由于光电子器件接收不同强度的信号，会发出不同波长的光信号，从而驱动电路可驱动所述光电子器件发射出不同波长的光信号，并将所述不同波长的光信号传输至所述合光器，所述合光器对所述不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将所述合并光信号进行传输。通过上述变电站数据传输装置，当电气设备中有多种不同类型的待发送报文需进行传送时，通过驱动电路可驱动光电子器件发送不同波长的光信号，对不同波长的光信号进行合并得到合并光信号，可将合并光信号通过一根光纤对其进行传输，从而通过一根光纤可实现变电站的电气设备之间中多种不同类型的报文的传输，无需通过多根光纤分别对每种报文进行分开传输，从而减少进行传输的光纤数量。
【附图说明】
[0021 ]图1为一种实施方式的变电站数据传输装置的结构示意图；
[0022]图2为另一种实施方式的变电站数据传输装置的结构示意图；
[0023]图3为另一种实施方式的变电站数据传输装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]请参阅图1，本实用新型还提供一种实施方式的变电站数据传输装置，包括驱动电路100、光电子器件200以及合光器300，所述驱动电路100分别与变电站电气设备的处理器400以及所述光电子器件200连接，所述光电子器件200还与所述合光器300连接。
[0025]所述处理器400通过驱动电路100驱动光电子器件200发射出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号传输至所述合光器300，所述合光器300对所述不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将所述合并光信号进行传输。
[0026]合光器300为将两种或多种不同波长的光信号汇合在一起的装置，即复用器，又称合波器，将汇合后的光信号耦合到光线路的同一根光纤中进行传输，分光器500为将不同波长的光信号分离的装置，即解复用器，又称为分波器。光纤模块一般由光电子器件200、功能电路和光接口等组成，光电子器件200包括发射和接收两部分，其中，发射部分是输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器或发光二极管发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号。通过不同的光纤模块的作用就是光电转换，发射部分把电信号转换成光信号，通过光纤传送，接收部分把光信号转换成电信号。在本实施例中，处理器400为CPU(Central Processing Unit，中央处理器400)或FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)。
[0027]在实际应用中，变电站电气设备中会产生或获得到需要发送的报文，待发送报文可能包含多种，在变电站电气设备中设置有处理器400，处理器400获得变电站电气设备待发送报文后，识别待发送报文的报文类型，在数据传输领域中，不同报文的格式是不一样的，即不同报文的比特位是不一样的，通常通过比特位的比较即可实现区分不同的报文，无需改进软件程序即可实现识别不同报文。在光纤传输线路中，只能传输光信号，从而需要将电气设备中的报文转换为可在光纤中传输的光信号，即通过电气设备中的处理器400将不同类型的报文传输至驱动电路100，所述驱动电路100接收所述处理器400发送的不同类型的所述待发送报文，输出驱动信号至所述光电子器件200，所述光电子器件200接收所述驱动信号，发射出不同波长的光信号。为了减少传输光信号的光纤数量，需通过合光器300将待发送的光信号进行合并成一束合并光信号，从而获得合并光信号，进行光信号合并之后，对合并光信号进行传输，由于合并光信号是对多种光信号的合并，在进行传输时，只需一根光纤即可实现多种光信号的传输。
[0028]上述变电站数据传输装置处理器400通过驱动电路100驱动所述光电子器件200发射出不同波长的光信号，由于光电子器件200接收不同强度的信号，会发出不同波长的光信号，从而驱动电路100可驱动所述光电子器件200射出不同波长的光信号，并将所述不同波长的光信号传输至所述合光器300，所述合光器300对所述不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将所述合并光信号进行传输。通过上述变电站数据传输装置，当电气设备中有多种不同类型的待发送报文需进行传送时，通过驱动电路100可驱动光电子器件200发送不同波长的光信号，对不同波长的光信号进行合并得到合并光信号，可将合并光信号通过一根光纤对其进行传输，从而通过一根光纤可实现变电站的电气设备之间中多种不同类型的报文的传输，无需通过多根光纤分别对每种报文进行分开传输，从而减少进行传输的光纤数量。
[0029]在其中一个实施例中，光电子器件200采用半导体激光器或发光二极管。利用半导体激光器或发光二极管均可将电信号转换为光信号，可不同的电信号转换为不同波长的光信号，即利用半导体激光器或发光二极管可将接收的报文转化为光信号。
[0030]请参阅图2，在其中一个实施例中，上述变电站数据传输装置还包括分光器500以及光电探测器600，所述分光器500分别与所述合光器300以及所述光电探测器600连接。所述分光器500接收所述合光器300传输的所述合并光信号，并对所述合并光信号进行分解，获得不同波长的分解后的光信号发送至所述光电探测器600，通过光电探测器600将所述分解后的光信号转换成报文。
[0031]合光器300将多种光信号进行合并后将合并光信号通过一根光纤进行传输，由于接收端的电气设备是需要对发送端的电气设备发送的报文进行解析和分析的，从而在分光器500获取的合并光信号，需要并对其进行分解，并通过光电探测器600对分解后的光信号进行转换为报文，从而获得发送端的电气设备发送的报文。
[0032]通过分光器500对合并光信号进行分解后可获得不同波长的分解后的光信号，光电探测器600将分解后的光信号转换为不同类型的报文，分光器500直接接受合光器300合并后的合并光信号，并对其进行分解，并对分解后的光信号分别转化为不同类型的报文，实现设备之间的不同类型报文的传输。在接收端是将合并光信号分解，从而获得发送端待发送的光信号，通过分解后即可区分不同的信号，即物理上区分不同信号，无需像传统的传输方法通过交换机进行转发获取想要的报文，不降低点对点连接的可靠性，不增加报文传输延时，相应保证了整组动作时间不增加，也无需通过多根光纤进行传输，减少光纤数量。
[0033]具体地，光电探测器600采用光敏二极管，利用光敏二极管接收分光器500分解后的光信号，并将其转化为电信号，即所需的报文。合光器300和分光器500均可设置于电气设备外部，为节约空间，实现装置小型化，也可将合光器300和分光器500设置于电气设备内部，以板卡形式实现。
[0034]请参阅图3，在其中一个实施例中，所述处理器400发送不同的待发送报文至所述驱动电路100，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文，所述驱动电路100包括第一驱动电路110和第二驱动电路120，所述光电子器件200包括第一光电子器件210以及第二光电子器件220，所述第一驱动电路110分别与所述处理器400和所述第一光电子器件210连接，所述第二驱动电路120分别与所述处理器400和所述第二光电子器件220连接，所述合光器300分别与所述第一光电子器件210以及第二光电子器件220连接，所述第一驱动电路110和所述第二驱动电路120分别接收所述SV报文和所述GOOSE报文并分别发送对应的驱动信号至所述第一光电子器件210以及所述第二光电子器件220，所述驱动信号包括第一驱动信号以及第二驱动信号。
[0035]所述处理器400将所述SV报文传输至所述第一驱动电路110，所述第一驱动电路110输出所述第一驱动信号至所述第一光电子器件210，通过第一光电子器件210产生波长为1550纳米的光信号，并将所述波长为1550纳米的光信号传输至所述合光器300，所述处理器400将所述GOOSE报文传输至所述第二驱动电路120，所述第二驱动电路120输出所述第二驱动信号至所述第二光电子器件220，通过所述第二光电子器件220产生波长为1310纳米的光信号，并将所述波长为1310纳米的光信号传输至所述合光器300。
[0036]，在电气设备中可能存在多种不同类型的报文待发送，处理器400发送不同类型的待发送报文至驱动电路100，驱动电路100再进行驱动光电子器件200发射出不同波长的光信号。在本实施例中，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文。数字化变电站一般由三个层次依次构成，即过程层，间隔层和站控层模型。过程层的设备一般指一次设备，也称为过程层设备，例如，交流传感器和断路器等设备，间隔层的设备一般指二次设备，例如，继电保护装置和测控装置等设备，站控层设备指用于监控间隔层及过程层的设备。过程层与间隔层之间以及间隔层之间米用SV( Sampled Value，米样值)报文和GOOSE (Generic Object-Oriented Substat1n Event，面向通用对象的变电站事件)报文进行采样数据、开关状态和控制命令等信息的传输，从而，在变电站中，过程层和间隔层需要进行数据传输时，即是将电气设备中的待发送报文区分成SV报文和G00SE报文进行传输。
[0037]在利用光纤进行传输时，需要将报文转化为光信号才能进行传输，利用第一驱动电路110以及第一光电子子器件将SV报文转换为波长为1550纳米的光信号，利用第二驱动电路120以及第二光电子子器件将G00SE报文转换为波长为1310纳米的光信号，然后利用合光器300将波长为1550纳米的光信号和波长为1310纳米的光信号进行合并得到合并光信号，并将该合并光信号进行传输。
[0038]在其中一个实施例中，分光器500接收合并光信号，并对合并光信号进行分解，获得波长为1550纳米的光信号和波长为1310纳米的光信号。
[0039]由于在发送端的电气设备发送的报文包括SV报文和Goose报文，转换后得到波长为1550纳米的光信号和波长为1310纳米的光信号，从而在分光器500接收到传输的合并光信号后，对其进行分解得到分解后的光信号包括波长为1550纳米的光信号和波长为1310纳米的光信号。
[0040]在其中一个实施例中，所述光电探测器600包括第一光电探测器610和第二光电探测器620，所述第一光电探测器610和所述第二光电探测器620分别与所述分光器500连接，所述第一光电探测器610将所述分光器500进行分解后得到的所述波长为1550纳米的光信号转换为所述SV报文，所述第二光电探测器620将所述分光器500进行分解后得到的所述波长为1310纳米的光信号转换为所述G00SE报文。
[0041]分光器500对合并光信号进行分解后，利用光纤模块对分解后得到的波长为1550纳米的光信号和波长为1310纳米的光信号分别进行转换后得到SV报文和Goose报文，实现对发送端的电气设备发送的报文的接收。
[0042]分光器500对光信号进行分解并转换后，得到SV报文和Goose报文，从而通过分解后即可区分不同的信号，即物理上区分SV报文和Goose报文，无需像传统的传输方法通过交换机进行转发获取想要的报文，不降低点对点连接的可靠性，不增加报文传输延时，相应保证了整组动作时间不增加，也无需通过多根光纤进行传输，减少光纤数量。
[0043]以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0044]以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种变电站数据传输装置，其特征在于，包括驱动电路、光电子器件以及合光器，所述驱动电路分别与变电站电气设备的处理器以及所述光电子器件连接，所述光电子器件还与所述合光器连接； 所述处理器通过所述驱动电路驱动所述光电子器件发射出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号传输至所述合光器，所述合光器对所述不同波长的光信号进行合并，获得合并光信号，并将所述合并光信号进行传输。2.根据权利要求1所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述处理器发送不同类型的待发送报文至所述驱动电路，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文，所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述光电子器件包括第一光电子器件以及第二光电子器件，所述第一驱动电路分别与所述处理器和所述第一光电子器件连接，所述第二驱动电路分别与所述处理器和所述第二光电子器件连接，所述合光器分别与所述第一光电子器件以及第二光电子器件连接，所述第一驱动电路和所述第二驱动电路分别接收所述SV报文和所述GOOSE报文并分别发送对应的驱动信号至所述第一光电子器件以及所述第二光电子器件，所述驱动信号包括第一驱动信号以及第二驱动信号； 所述处理器将所述SV报文传输至所述第一驱动电路，所述第一驱动电路输出所述第一驱动信号至所述第一光电子器件，通过第一光电子器件产生波长为1550纳米的光信号，并将所述波长为1550纳米的光信号传输至所述合光器，所述处理器将所述GOOSE报文传输至所述第二驱动电路，所述第二驱动电路输出所述第二驱动信号至所述第二光电子器件，通过所述第二光电子器件产生波长为1310纳米的光信号，并将所述波长为1310纳米的光信号传输至所述合光器。3.根据权利要求1所述的变电站数据传输装置，其特征在于，还包括分光器以及光电探测器，所述分光器分别与所述合光器以及所述光电探测器连接； 所述分光器接收所述合光器传输的所述合并光信号，并对所述合并光信号进行分解，获得不同波长的分解后的光信号发送至所述光电探测器，通过所述光电探测器将所述分解后的光信号转换成为报文。4.根据权利要求3所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述光电探测器为光敏二极管。5.根据权利要求3所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述处理器发送不同类型的待发送报文至所述驱动电路，所述待发送报文包括SV报文和GOOSE报文，所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述光电子器件包括第一光电子器件以及第二光电子器件，所述第一驱动电路分别与所述处理器和所述第一光电子器件连接，所述第二驱动电路分别与所述处理器和所述第二光电子器件连接，所述合光器分别与所述第一光电子器件以及第二光电子器件连接，所述第一驱动电路和所述第二驱动电路分别接收所述SV报文和所述GOOSE报文并分别发送对应的驱动信号至所述第一光电子器件以及所述第二光电子器件，所述驱动信号包括第一驱动信号以及第二驱动信号； 所述处理器将所述SV报文传输至所述第一驱动电路，所述第一驱动电路输出所述第一驱动信号至所述第一光电子器件，通过第一光电子器件产生波长为1550纳米的光信号，并将所述波长为1550纳米的光信号传输至所述合光器，所述处理器将所述GOOSE报文传输至所述第二驱动电路，所述第二驱动电路输出所述第二驱动信号至所述第二光电子器件，通过所述第二光电子器件产生波长为1310纳米的光信号，并将所述波长为1310纳米的光信号传输至所述合光器； 所述分光器接收所述合并光信号，并对所述合并光信号进行分解，获得所述波长为1550纳米的光信号和所述波长为1310纳米的光信号。6.根据权利要求5所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别与所述分光器连接，所述第一光电探测器将所述分光器进行分解后得到的所述波长为1550纳米的光信号转换为所述SV报文，所述第二光电探测器将所述分光器进行分解后得到的所述波长为1310纳米的光信号转换为所述GOOSE报文。7.根据权利要求1所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述光电子器件为半导体激光器。8.根据权利要求1所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述光电子器件为发光二极管。9.根据权利要求3所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述合光器与所述分光器均位于所述电气设备的内部。10.根据权利要求3所述的变电站数据传输装置，其特征在于，所述合光器与所述分光器均位于所述电气设备的外部。
【文档编号】H04B10/25GK205541413SQ201521139597
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】许爱东, 陈浩敏, 陈波, 李鹏, 郭晓斌, 习伟, 姚浩, 蒋愈勇, 王辉, 周涛, 袁海涛, 陈秋荣, 徐万方, 徐子利, 王跃强, 张泽良, 张智勇, 廖华兴, 黄国平, 徐长宝, 王宇, 周柯, 刘晓华, 陈理
【申请人】中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 南方电网科学研究院有限责任公司, 北京四方继保自动化股份有限公司, 广东电网有限责任公司佛山供电局, 贵州电网有限责任公司电力科学研究院, 广西电网有限责任公司电力科学研究院