光電傳感器在變電站通信系統(tǒng)應用

任和

倫敦大學

摘要 光電傳感器是指以光電效應為基礎的傳感器，近年來隨著光電傳感器的不斷發(fā)展與其穩(wěn)定性，對其在變電站的應用中的廣泛和實用性更加得到了重視。此文主要是分析光電傳感器的原理及特點，再以這些原理與特點來敘述光電傳感器在變電站中對通訊系統(tǒng)的應用。光電傳感器改變了變電站通信系統(tǒng)的通信方式，還會影響其構(gòu)造。本文將主要闡述光電傳感器在變電站通信系統(tǒng)的應用。

關鍵詞 光電傳播器；變電站自動化；接法不同；兩種形式

中圖分類號TM63 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0117-02

1 光電傳感器的原理及定義

1.1 光電傳感器的基本原理

光電傳感器原理是通過光電效應產(chǎn)生的一種傳感器。光電感應具有多樣性，靈活性的表現(xiàn)形式。它的測量及檢測準確度較高，反應的速度極快，因為這些獨有的特性，通常被用于檢測和控制中。（圖1為光電傳感器的基本原理）

1.2 光電傳感器的定義

光電傳感器主要是運用了光電感應的各種特性，來具體測試物體是否存在，及其表面的狀態(tài)是否有所變化等的傳感器。光電傳感器的構(gòu)成原理是由發(fā)光事物的投光部和接受光線的主要受光部而組成的。投射的光線可能會因為檢測物體的不同和受光面的不同而被其遮掩或反射，發(fā)光部的受光部將會發(fā)生不定的改變，而受光部將會自主的檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換成為電氣信號，將這個信號進行輸出。大多時候使用的可視光（主要分為紅色，綠色、藍色來判斷顏色）和紅外光。?

2 光電傳感器的特長

光電傳感器的檢測的距離較長，如果是在對射線型物體的檢測當中，保留在10m以上的檢測距離的情況下，就能實現(xiàn)相對應更多的檢測手法，這是常用的磁性手段和超聲波手段，所無法檢測到的。

光電傳感器的檢測能達到最長距離，檢測的物體的受限制性相對較少，主要是因為用以檢測物體所引起的遮光反應和反射反應為主要的相應的檢測原理，所以不像其它接近傳感器，這個會是對將受檢測的物體的性質(zhì)所限定的，它能對金屬，氣體，固體等幾乎所有性質(zhì)的不同物體進行檢測。

光電傳感器的相對檢查響應的時間短，光速本身就能達到最高速，加上傳感器的電路都是由各個電子零件與集成線路所構(gòu)成的，所以沒有所謂的機械工作時間，這就使得各個變電站之間響應的時間就變得非常短。

光電傳感器的分辨率很高，能通過最高端的設計技術(shù)使得投光的光束始終持續(xù)的集中在最小的光點上面，又或者可以通過能構(gòu)成相對較為特殊的受光的系統(tǒng)，來實現(xiàn)更高更強的分辨率和識別率。這樣高的分辨識別率可以進行更加微小物體的最細微的檢測和超高精確位置掌控的檢測。

光電傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對物體非直接接觸的檢測，可以不用機械性地接觸方式來對檢測物體實施系統(tǒng)的檢測，所以不會對檢測物體和傳感器本身造成任何的損傷和影響。這樣，可以讓光電傳感器的使用壽命變的更長。

光電傳感器可實現(xiàn)對不同顏色的判別。通過對不同檢測物體所形成的不同光的相對反射率和相對吸收率，根據(jù)不同被投光的光線波的長短和所檢測物體的顏色相組合在一起，所產(chǎn)生的不同的差異。來檢測物質(zhì)。利用這種特殊的性質(zhì)，可以對不同的檢測物體的顏色的不同來識別物體的性質(zhì)。便于用來調(diào)整在投射中可視光的不同的類型，投射光的光束是眼睛所能看見的，便于對所檢測物體的位置進行觀察和調(diào)整。

3 光電傳感器對變電站的影響

3.1 光電傳感器可以直接改變變電站的通信系統(tǒng)

變電器傳統(tǒng)的通信信號主要多以模擬的傳輸形式來進行傳送，到達各個不同的間隔層去的，這樣就導致反復接線的復雜性，同時也使負感器的負荷變大等一些問題。現(xiàn)在利用光電傳感器來對數(shù)字信號的輸出，使其能實現(xiàn)點對點，多個點對多個點的有效傳播方式，這樣就解決了反復接線的復雜問題，能完全取代原有的二次電纜線。這樣就可以達到資源真正意義上的信息共享。

3.2 光電傳感器對變電站的結(jié)構(gòu)影響

光電傳感器對變電站通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的具體影響是，由于變電站系統(tǒng)通信方式的相應改變，加上數(shù)字斷路器的具體操作控制及電子開關裝置等大量的智能電子設備(IED)的廣泛采用，使得功能不斷加強，變電站的通信系統(tǒng)也由原先的兩層結(jié)構(gòu)，改變成了現(xiàn)在的三結(jié)構(gòu)，過程層，間隔層，變電站層。不同的結(jié)構(gòu)有不同的功能性。（圖2現(xiàn)在變電站通訊系統(tǒng)）

新光電傳感器的接口設計相對以前的較為方便，利用模塊化的簡單特質(zhì)來面向其針對的對象，最終實現(xiàn)硬件、軟件的最高標準化設計，滿足多種不同的傳輸介質(zhì)，還有各種不同樣式的通信協(xié)議的不同標準的相關需要，具有更高的靈活性，高度開放的擴展性與自我適應性。而這些是原來傳統(tǒng)的光電傳感起所沒有的。

4 光電傳感器在變電站信息系統(tǒng)的自動化運作

目前我國在電力方面的水平不均，而變電站信息的自動化系統(tǒng)的水平更是不平衡，有一直在用的集中化組屏的傳統(tǒng)老式自動化系統(tǒng)，也有用多種分散分成的先進的自動化系統(tǒng)。而光電傳感器就要滿足這些不同變電站信息的系統(tǒng)水平的不平衡化的現(xiàn)狀，要適應先進的分散分成的自動化系統(tǒng)，更要加強完整系統(tǒng)同時使系統(tǒng)能兼容集中組屏的傳統(tǒng)老式自動化系統(tǒng)。要將傳統(tǒng)的合并單元轉(zhuǎn)化成儀器用光電傳感器單元。使得光電傳感器能具備有效的性能，將傳統(tǒng)互感器轉(zhuǎn)換成模擬化數(shù)字的功能，也同時具備傳換出模擬量的功能來。

在兼容傳統(tǒng)的互感器的階段中，通過點對點的對接的測量檢測時，將數(shù)據(jù)直接檢測到保護的裝置中去，現(xiàn)在已經(jīng)定義了光電傳感器的連接標準，同時還可以將總變電站的信息傳輸?shù)较聦俚母鱾€變電站去，這個過程總變電站要負責信息的監(jiān)督，看好開關的閉合，掌握好傳輸標準（過程如圖3）。

光電傳感器點對點傳輸?shù)碾A段，可以將之前分開傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過相應的一個過程，而將多個數(shù)據(jù)合成一個數(shù)據(jù)，這樣的一個合并，可以將原本復雜的接線狀況給合理的簡單明了化，但同時因為傳輸過程中實時的測量檢測數(shù)據(jù)，還有保護系統(tǒng)的實時保護命令都是通過總變電站信息系統(tǒng)傳輸出來的，這樣的一個過程會使總變電站的速度減慢，同時也影響各個傳輸線，所以這個階段對光電傳感器的要求高。

由于近幾年以太網(wǎng)的技術(shù)不斷的提高，加上現(xiàn)在網(wǎng)絡技術(shù)的不斷的交互提高，使連接總變電站信息和各個分變電站信息成為真正意義上的可能，在網(wǎng)絡通信的應用過程中，相互統(tǒng)一的達成了MMS的協(xié)議，在這樣的一個基礎條件下，能更高更好的保證變電站信心通信系統(tǒng)的暢通性，還可以保證通信過程中的實時響應性，使這個重要的指標不被影響。

達成總變電站信息統(tǒng)一劃的好處就是，總變電站信息系統(tǒng)收集不同的各變電站的信息，這樣，可以將所得到的信息系統(tǒng)化，使得各個變電站的信息系統(tǒng)最大程度的資源共享，也能讓各個變電站信息系統(tǒng)的訪問方式統(tǒng)一系統(tǒng)化，儲存信息的方式統(tǒng)一化。這樣使得間隔層的接口只有一個，這樣降低了購買設備的費用，節(jié)約人力和物力資源，同時也增加了，維護設備時的速率和功效。要想更好的實現(xiàn)這個階段，要加速網(wǎng)絡技術(shù)的成熟性，讓變電站更好的和網(wǎng)絡達成真正的一致性。

光電傳感器之所以能應用于變電站信息系統(tǒng)中，是因為光電傳感器本身擁有較強的數(shù)據(jù)傳輸功能，還具備相應的智能電子功能，因為光電傳感器的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡技術(shù)的不斷地提高和進步，將光電傳感器與變電站信息系統(tǒng)相結(jié)合是一個深遠而長久的全面性的發(fā)展前景，這是個可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略，利用光電傳感器的光電效應的轉(zhuǎn)換，加上數(shù)據(jù)通訊功能改造成為電磁式互感器，真正的實現(xiàn)了過程層與間隔層的點對點數(shù)據(jù)傳輸，同時還實現(xiàn)了一點對多點的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省大量的物力，人力，財力，最大化的實現(xiàn)能源之間的節(jié)約。這樣的方式將會逐步成為我國變電信息系統(tǒng)的主導方式，成為變電站信息系統(tǒng)自動化的有效途徑，使信息無縫化，信息系統(tǒng)化，最大的共享資源化。

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