一種多功能便攜式交換機(jī)的研制及應(yīng)用

引言

目前,智能變電站的建設(shè)步伐逐漸加快,今后新建站大部分也將是智能站,隨著過程層網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),過程層交換機(jī)和光纖大量增加,而在現(xiàn)場二次設(shè)備的調(diào)試與消缺過程中,常常需要接收相關(guān)報(bào)文進(jìn)行分析,往往會出現(xiàn)端口不夠,不能同時(shí)監(jiān)測二次設(shè)備或光纖回路中發(fā)送和接收的報(bào)文信息等問題。同時(shí),在缺陷處理過程中,往往要多次往返不同的工作地點(diǎn),現(xiàn)有的交換機(jī)體積大、功能單一,且需要外接電源供電,嚴(yán)重影響現(xiàn)場的調(diào)試與消缺工作效率。此外,現(xiàn)場工作時(shí)需要攜帶光功率計(jì)等多個(gè)設(shè)備才能滿足工作需求,不便于簡化現(xiàn)場工作,且工作前和工作后容易出現(xiàn)遺漏。如何有效解決以上問題,是能否有效提高工作效率,做好智能變電站運(yùn)維的關(guān)鍵。

因此,很有必要研制一種新型的便攜式交換機(jī),既便于攜帶和移動(dòng)使用,又能適用于多變的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境,具有一定的多樣化功能,以解決現(xiàn)有交換機(jī)使用過程中出現(xiàn)的問題,并能同時(shí)處理其他問題,實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備多種用途,有效提高工作效率。

1便攜式交換機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1所示,便攜式交換機(jī)結(jié)構(gòu)包括:光電端口、交換機(jī)芯片、電源系統(tǒng)、充電管理系統(tǒng)、鋰電池和電量指示燈?；诂F(xiàn)場使用需求與便于攜帶考慮,為減小體積,只設(shè)計(jì)了8個(gè)對外端口,其中5個(gè)為SFP光模塊端口,3個(gè)為PRJ5電網(wǎng)口,與交換機(jī)芯片模塊相連。本裝置通過充電管理系統(tǒng)為裝置供電,同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)對蓄電池的充電。

為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)使用,避免使用場景的限制,設(shè)計(jì)了充電管理模塊,如圖2所示,由電池充電管理芯片、充電回路、控制4MS、船型開關(guān)等組成,具有充電指示、適配器插入檢測、充滿自動(dòng)斷電保護(hù)等功能,電源系統(tǒng)、鋰電池和電量指示,采用oD12C的充電電源。通過充電模塊可實(shí)現(xiàn)在無外接電源情況下的使用,增加了設(shè)備的可移動(dòng)性,提高了現(xiàn)場工作效率。

2裝置的功能特性

如圖3所示,本文所研制的便攜式交換機(jī)具有以下特點(diǎn):

(1）通用性。根據(jù)智能變電站不同的光口類型,開發(fā)出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換配件,滿足各種光口使用。

(2）體積小。裝置尺寸小、重量輕,攜帶方便,可單手手持。

(3）易操作。裝置使用時(shí)操作簡單,即連即用,不需另外設(shè)置。

(4）多光口?？蓪?shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)傳輸,解決端口不足問題。

(5）多功能。具有收、發(fā)光功能,可實(shí)現(xiàn)測試光纖回路或裝置光口的光功率,一套裝置多種用途。

(6）可移動(dòng)。帶有內(nèi)置電源,可開展移動(dòng)作業(yè),不受限于工作環(huán)境能否提供外接電源。

此外,本文研發(fā)的便攜式交換機(jī)具有轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)低、電池容量大、輸出穩(wěn)定性好的特點(diǎn),正常工作時(shí)間大于8h,能滿足現(xiàn)場使用需求,確保工作順利完成。

為了便于使用人員現(xiàn)場控制工作進(jìn)度,裝置還設(shè)計(jì)有電量監(jiān)控和告警功能,避免作業(yè)中途出現(xiàn)因電量不足而不能使用的問題。通過實(shí)驗(yàn)測試,考慮到電池電量和電壓大小成一定的關(guān)系,電池在8w左右輸出功率時(shí),430min后,在20%左右額定容量時(shí)電壓為6.87V,所以可以通過電壓大致判斷電量。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,采用電壓比較器（電阻分壓閾值為6.996V左右）來實(shí)現(xiàn)對電量狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測,既準(zhǔn)確又簡單:

（1）當(dāng)裝置監(jiān)測的電壓高于閾值、電量大于20%時(shí),紅色電量指示燈滅:

（2）當(dāng)裝置監(jiān)測的電壓小于閾值、電量小于20%時(shí),紅色電量指示燈亮,便于使用人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)電量不足,及時(shí)充電。

同時(shí),裝置也可采用外接電源接入使用,工作過程中,工作人員可根據(jù)電量情況,適時(shí)選擇充電時(shí)機(jī),確保當(dāng)次工作的持續(xù)性。

3應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)

在智能站二次設(shè)備調(diào)試過程中,可利用本裝置輔助進(jìn)行邏輯和回路測試,例如文獻(xiàn)[1]中提出的測試方法,使用本文設(shè)計(jì)的裝置就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)動(dòng)作過程與動(dòng)作報(bào)文,并且安全隔離運(yùn)行中的設(shè)備:文獻(xiàn)提出由于各廠設(shè)備接口和協(xié)議仍存在差別,新型保護(hù)測試儀、光萬用表仍然只能符合一部分廠家裝置的規(guī)約,對不同的裝置要使用不同的配置和接口,配置項(xiàng)目繁多復(fù)雜,沒有通用性,本文的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)也是為了簡化流程和解決通用性問題。

便攜式交換機(jī)可應(yīng)用于新建智能站的二次設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收、傳統(tǒng)站的技術(shù)改造以及在運(yùn)智能站二次設(shè)備的定檢、消缺等工作,主要包括以下場景:

（1）無電源情況下網(wǎng)絡(luò)測試:

（2）現(xiàn)場光網(wǎng)絡(luò)/電網(wǎng)絡(luò)信號報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)測試:

（3）具備光纖接口和電網(wǎng)口的二次設(shè)備調(diào)試:

（4）特殊情況也可充當(dāng)臨時(shí)交換機(jī)使用。

在日常工作中,使用裝置進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試時(shí)還應(yīng)注意:

（1）接入運(yùn)行中交換機(jī)時(shí),注意不要誤拔運(yùn)行中間隔光纖,只能接收相關(guān)報(bào)文信息進(jìn)行監(jiān)聽,禁止加入任何報(bào)文,防止誤跳運(yùn)行中間隔:

（2）接入差動(dòng)保護(hù)等對多方數(shù)據(jù)同時(shí)性要求高的設(shè)備進(jìn)行測試時(shí),應(yīng)充分考慮便攜式交換機(jī)時(shí)延的影響:

（3）涉及需要斷開運(yùn)行中光纖回路的,應(yīng)提前與調(diào)控部門溝通,許可后方可實(shí)施作業(yè):

（4）作業(yè)開始前,應(yīng)充分做好工作前安全措施,對于可能出現(xiàn)的異常信號和問題應(yīng)提前預(yù)判,提前謀劃應(yīng)對措施:

（5）使用后應(yīng)及時(shí)充電,保持電池電量充足,避免作業(yè)過程中因電量低而影響正常使用。

4結(jié)語

本文介紹了一款便攜式交換機(jī)的研制,該裝置配有大容量充電電池,集成了多種實(shí)用性功能,具有體積小、工作時(shí)間長、易于攜帶的特點(diǎn),不僅能夠適用于現(xiàn)場靈活多變的變電站網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境,而且無需外接電源就可長時(shí)間工作,可廣泛滿足智能變電站二次設(shè)備各類測試場景需求。在變電站現(xiàn)場運(yùn)維過程中的實(shí)際使用證明,該裝置具有較高的實(shí)用性,能大大簡化工作流程,提高工作效率,同時(shí)確保作業(yè)過程安全性和可靠性。