一种适用于继电保护测试的多功能光纤适配器研究与应用

摘要：介绍了一种适用于继电保护测试的多功能光纤适配器的研究及应用方法。为了解决二次智能设备定期检验时，因各种光纤接口不同需要转接时出现的各种转接问题，研发了一种多功能光纤适配器。现场实际运用的效果显示，该多功能光纤适配器能有效解决二次智能设备定期检验过程中的各种光纤转接问题，方便了现场调试人员调试工作，减少了大量财力和物力的消耗。

关键词：光纤适配器;继电保护测试;设计;实现方式

0    引言

智能变电站采用了大量光纤，这些光纤与二次智能设备连接时，因不同的设备厂家光纤接口不一致，出现了多种光纤跳纤，如常见的ST-ST、ST-LC、ST-FC、LC-LC等不同型号的光纤跳纤。在进行二次智能设备定期检验时，由于测试仪器一般只有一种光信号输出接口，如常见的LC或ST光输出接口，而测试仪器配置的跳纤型号不全，或跳纤长度太短，往往需通过专用法兰转接。一种法兰只能转接两种不同的跳纤，往往会因为试验时未带法兰，或所带法兰型号不全，或所带光纤跳纤型号不全等原因，影响二次智能设备定期检验的进行。传统的光纤适配器虽然有一路光纤经分光器后转为多路，但存在光纤接口单一，同一光纤经分光器分光后输出的光线路接口无法满足不同现场调试所需不同接口的问题，导致现场调试时需要带的调试设备较多，需要准备的元件种类繁多，浪费人力、物力。因此，研发了一种多功能光纤适配器，以解决二次智能设备定期检验时，因各种光纤接口不同需要转接时出现的各种转接问题。

1    多功能光纤适配器设计思路

考虑到光纤适配器的特殊性，结合FPGA的特点及优势，基于FPGA设计的一种多功能光纤适配器，能够解决智能变电站二次设备的光纤接口种类繁多、需频繁转接的问题，减少因现场设备光纤接口不同所需要的设备调试，且操作简单、灵活。

FPGA的三大特点和优势如下：

（1）靈活性。

1）可重编程，可定制。

2）易于维护，方便移植、升级或扩展。

3）降低NRE成本，加速产品上市时间。

4）支持丰富的外设接口，可根据需求配置。

（2）并行性。

1）更快的速度、更高的带宽。

2）满足实时处理的要求。

（3）集成性。

1）更多的接口和协议支持。

2）可将各种端接匹配元件整合到器件内部，有效降低BOM成本。

3）减少板级走线，有效降低布局布线难度。

如图1所示，FPGA数据接收与转发共有8组路数据通道，主要是用FPGA经过百兆PHY连接多种光纤接口，能够实现ST-FC数据接口相互转换、ST-LC数据接口相互转换、ST-ST数据接口相互转换、ST-SC数据接口相互转换、LC-FC数据接口相互转换、LC-LC数据接口相互转换、LC-ST数据接口相互转换、LC-SC数据接口相互转换。多种光纤数据接口共有多种光纤接口，能灵活匹配智能变电站二次设备的不同光纤接口设备。

2    多功能光纤适配器具体实现方式

基于PHY的双向传输性，多功能光纤适配器与智能变电站的待测装置可以通过FC、LC、ST、SC四种光纤接口进行连接，待测装置将数据传输给多功能光纤适配器的FC、LC、ST、SC光纤接口，多功能光纤适配器将数据通过百兆PHY传输给现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA对数据进行分析和处理，又通过百兆PHY传输给多功能光纤适配器的ST或LC光纤接口，再送给带ST或LC接口的测试仪。同时，测试仪与多功能光纤适配器通过ST、LC两种光纤接口连接，测试仪将数据传输给多功能光纤适配器的LC、ST光纤接口，多功能光纤适配器将数据通过百兆PHY传输给现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA对数据进行分析和处理，又通过百兆PHY传输给多功能光纤适配器的FC、LC、ST、SC光纤接口，再传输给带FC、LC、ST、SC接口的测试仪。这样就可解决二次智能设备定期检验时，因各种光纤接口不同需要转接时出现的各种转接问题，也方便现场调试人员开展调试工作，减少了大量财力和物力的消耗。

3    多功能光纤适配器的应用

多功能光纤适配器主要是用于连接不同光纤接口的待测装置（智能变电站的二次设备）和测试仪，起到一个不同接口数据转换的作用。如将待测设备的FC光模块数据接口与一种多功能光纤适配器的FC光模块数据接口，再将一种多功能光纤适配器的ST光模块数据接口与测试仪的ST光模块数据接口连接，数据就能实现从待测设备的FC转换为待测设备没有FC接口却有ST接口的数据通信。该种多功能光纤适配器主要实现表1中的各种接口转换。

经现场实际应用，该种多功能光纤适配器可以快速方便地实现ST-FC、ST-LC、ST-ST、ST-SC、LC-FC、LC-LC、LC-ST、LC-SC等光纤接口的灵活转换。该种多功能光纤适配器使用方便，在进行智能变电站继电保护测试时，无需携带大量的不同型号的测试尾纤及法兰，且无需携带专用接口的继电保护测试仪，测试仪只需有ST或LC输出接口即可，节省了测试仪设备需求数量。

4    结语

本文以解决二次智能设备定期检验时，因各种光纤接口不同需要转接时出现的各种转接问题为出发点，研发了一种适用于继电保护测试的多功能光纤适配器。设计思路独特，所设计和研究的多功能光纤适配器，可灵活实现智能变电站继电保护测试时所需的各种光纤接口转换，方便了现场调试人员调试工作，减少了大量财力和物力的消耗，具有较好的推广应用价值。

收稿日期：2019-11-26

作者简介：蒋政权（1988—），男，贵州盘县人，助理工程师，主要从事电力系统继电保护检修工作。