電力系統光環網鏈路節點無人值守智能切換系統的製作方法

2023-05-30 16:34:16

本發明涉及一種自適應規避網絡故障的數據交換裝置，尤其是一種電力系統光環網鏈路節點無人值守智能切換系統，屬於光纖通技術信領域。

背景技術：

目前，電力系統正在大力建設智能配電網，光通信技術應用從500kV高壓電網到400V低壓電網，面廣量大，組網方式有網狀、環形、鏈形、樹形等多種方式。網絡中承載的業務主要依靠節點設備的路由保護技術來進行自愈，但無法避免節點失電或光纜故障引起的網絡開斷運行，如鏈形和樹形網絡還會造成末端其他節點的業務中斷。現正值城市建設高峰時期，災害性氣候也頻繁出現，光纜出現故障的機率較高，節點失電時有發生，網絡節點過多，所在區域偏遠，搶修工作量大、時間長，期間一旦出現多點失效，影響重大。

現有技術中，環網系統某一鏈路站點出現斷電故障，就會影響整個環網的數據交換，甚至中斷整個環網系統。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種電力系統光環網鏈路節點無人值守智能切換系統，當某一鏈路出現斷電故障時，該智能切換系統會自適應識別切換，臨時註銷本站點的數據交換業務，使環網通信主體不受影響，以避免影響環網上其他鏈路的正常通信。

按照本發明提供的技術方案，所述電力系統光環網鏈路節點無人值守智能切換系統，包括環網，該環網中串接若干個光節點，這些光節點包括一個局點和多個鏈路站點，該局點向鏈路站點發送工作信號和測試信號；其特徵是：在所述環網上的鏈路站點的前端和後端分別設置WDM裝置；在所述鏈路站點設有多芯插針，多芯插針上具有第一埠、第二埠、第三埠和第四埠，第一埠與環網前端的WDM裝置連接，第二埠與站點接收機連接，第三埠與環網後端的WDM裝置連接，第四埠與站點發射機連接；

在所述各個光節點具有光開關，光開關包括能夠反射第一埠和第四埠光信號的反射鏡、以及用於改變光信號路徑的稜鏡；所述稜鏡安裝在搖杆上，搖杆與繼電器的動作端連接；所述繼電器通電時稜鏡放下位於反射鏡和多芯插針之間的光路上，以改變光路路徑；所述繼電器斷電時稜鏡抬起離開光路。

進一步的，當所述稜鏡向上抬起，沒有作用在反射鏡和多芯插針之間的光路上時，第一埠的環網工作信號經反射鏡反射至第二埠傳輸至站點接收機，第四埠的站點工作信號經反射鏡反射至第三埠。

進一步的，當所述稜鏡放下，稜鏡改變了光路路徑，第一埠的環網工作信號反射至第三埠沿環網向後端傳輸。

進一步的，所述鏈路站點前端的WDM裝置將環網傳輸到鏈路站點的前端信號分離成工作信號和測試信號，測試信號沿環網向後端傳輸，工作信號傳輸至鏈路站點的多芯插針的第一埠；所述鏈路站點後端的WDM裝置與鏈路站點的多芯插針的第三埠連接，鏈路站點後端的WDM裝置將第三埠的工作信號與環網前端傳輸的測試信號匯合在一起形成後端信號，繼續沿環網傳輸。

進一步的，所述繼電器包括線圈、彈簧、銜鐵和鐵芯，線圈繞設在鐵芯上，線圈的兩端連接電源，銜鐵的一端連接彈簧。

本發明具有以下優點：

（1）本發明這智能切換系統整體損耗低，不會給線路預算增加過多的壓力；

（2）本發明採用自適應切換，不需要網管或人為操作，屬於無人值守智能裝置；

（3）本發明光交換容量大，速度快，傳輸性能優良；

（4）本發明採用的波分復用技術工藝成熟，可靠性高，通道配置靈活；

（5）本發明所述的光開關切換速度快，切換壽命長，波段覆蓋廣，驅動簡單；

（6）本發明體積小，功耗低，對環境和能源要求低。

附圖說明

圖1為所述環網系統的示意圖。

圖2為站點數據交換示意圖。

圖3為站點斷電故障示意圖。

圖4為通電狀態下繼電器光開關的工作狀態示意圖。

圖5為斷電狀態下繼電器光開關的工作狀態示意圖。

圖6為繼電器工作原理示意圖。

圖7為基於介質膜濾波技術的反射鏡的波分復用原理圖。

圖8為光開光的光路實現方式示意圖。

附圖標記說明：環網1、鏈路站點2、局點3、光開關4、多芯插針5、WDM裝置6、站點接收機7、站點發射機8、繼電器9、搖杆10、稜鏡11、反射鏡12、第一埠51、第二埠52、第三埠53、第四埠54、高折射率薄膜61、低折射率薄膜62、線圈91、彈簧92、銜鐵93、鐵芯94。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示：本發明所述電力系統光環網鏈路節點無人值守智能切換系統，包括環網1，該環網1中串接若干個光節點，這些光節點包括一個局點3和多個鏈路站點2；所述局點3作為匯聚中心，向鏈路站點2發送工作信號和測試信號；相較於點到點方式，環網最大限度地節省了光纜投資並提高纖芯利用率，在實際應用較為合理和必須。如圖2、圖3所示，在所述鏈路站點2具有多芯插針5，多芯插針5具有第一埠51、第二埠52、第三埠53和第四埠54，第一埠51與環網1前端連接，第二埠52與站點接收機7連接，第三埠53與環網1後端連接，第四埠54與站點發射機8連接。

如圖2、圖3所示，在所述環網1上的鏈路站點2的前端和後端分別設置WDM裝置6；所述鏈路站點2前端的WDM裝置6將環網1傳輸到鏈路站點2的前端信號RX分離成工作信號和測試信號，測試信號沿環網1向後端傳輸，工作信號傳輸至鏈路站點2的多芯插針5的第一埠51；所述鏈路站點2後端的WDM裝置6與鏈路站點2的多芯插針5的第三埠53連接，鏈路站點2後端的WDM裝置6將第三埠53的工作信號與環網1前端傳輸的測試信號匯合在一起形成後端信號TX，繼續沿環網1傳輸。

在所述各個光節點具有光開關4，如圖4、圖5所示，所述光開關4包括稜鏡11和反射鏡12，反射鏡12能夠反射多芯插針5第一埠51和第四埠54的光信號，稜鏡11設置在反射鏡12和多芯插針5之間，用於改變光路路徑。如圖4所示，當稜鏡11向上抬起，沒有作用在反射鏡12和多芯插針5之間的光路上時，多芯插針5第一埠51的環網工作信號經反射鏡12反射至第二埠52傳輸至站點接收機7，第四埠54的站點工作信號經反射鏡12反射至第三埠53沿環網1向後端傳輸（如圖7所示）；如圖5所示，當稜鏡11放下，稜鏡11改變了光路路徑，多芯插針5的第一埠51的環網工作信號反射至第三埠53沿環網1向後端傳輸，第四埠54的站點工作信號不與任何埠連通。

本發明通過繼電器9來實現光開關4的控制，以及站點斷電故障的自適應識別。如圖4、圖5所示，所述稜鏡11安裝在搖杆10上，搖杆10與繼電器9的動作端連接，通過繼電器9的通斷電實現稜鏡11的抬起和放下。當通電狀態下，稜鏡11處於放下的狀態；當斷電的狀態下，稜鏡11處於抬起的狀態，環網工作信號可以繼續向後端傳輸，業務數據不受站點影響。

如圖6所示，所述繼電器9的工作原理為：繼電器9的電磁效應和機械結構特徵支持了自適應。繼電器9主要包含了線圈91、彈簧92、銜鐵93和鐵芯94，在線圈91兩端加上一定的電壓，線圈91中就會流過一定的電流從而產生電磁效應，銜鐵93就會在電磁力吸引的作用下克服彈簧92的拉力吸向鐵芯94，從而帶動銜鐵94穩定在一個狀態。當線圈91斷電後，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵94就會在彈簧92的反作用力返回原來的位置，這樣達到了開斷電兩種狀態下繼電器有兩種物理位置的目的。

所述WDM裝置6採用波分復用原理，波分復用技術是指將兩種或多種不同波長的光載波信號在發送端經過復用器（或稱合波器，Multiplexer）匯合在一起，並耦合到光線路中的同一根光纖中進行傳輸的技術。在接收端，混合信號再經過解復用器（或稱分波器Demultiplexer）將各種波長的光載波分離，然後由光接收機進一步處理恢復原信號。所述WDM裝置6的波分部分是基於薄膜濾波片（TFF：thin film filter）技術，通過在玻璃襯底上鍍上多層一定折射率的薄膜實現一定波長範圍的光反射，一部分透射。如圖7所示，為多層交替設置的高折射率薄膜61和低折射率薄膜62。

本發明的工作過程：如圖2所示，環網1傳輸到鏈路站點2的前端信號RX經過WDM裝置6解復用分離成工作信號和測試信號，測試信號沿環網1向後端傳輸，前端的工作信號傳輸至多芯插針5的第一埠51，被反射鏡12反射後經第二埠52傳輸到站點接收機7；另一方面，鏈路站點2的站點工作信號由站點發射機8經過傳輸至多芯插針5的第四埠54，經反射鏡12反射至第三埠53上傳至環網1，與前端數據經WDM裝置6匯合在一起形成後端信號TX，向後端傳輸。

如圖3所示，當鏈路站點2發生斷電故障時，稜鏡11放下位於反射鏡12和多芯插針5之間，改變光路路徑；前端的工作信號傳輸至多芯插針5的第一埠51後反射至第三埠53，業務數據不受該鏈路站點2影響，可以繼續向後端傳輸。

本發明採用了自適應的光網絡交換技術，能夠更好的協助管理鏈路節點。當某一鏈路出現斷電故障時，本發明所述的智能切換系統會自適應識別切換，臨時註銷本站點的數據交換業務，使環網通信主體不受影響，以避免影響環網上其他鏈路的正常通信。一旦該站點故障解除，該智能切換系統也會及時添加該節點網元，恢復其與環網的數據交換。