0　引言

　　配电自动化系统一般指包括配电线路开关的监控、自动查表、负荷测量、用户管理等的自动化系统。日本中部电力公司为了对配电网开关进行监控，开发了配电自动化系统光传输装置(fiber network unit,缩写为FNU)。本文系统介绍这一典型的FNU装置^［1］。

1　系统构成

　　图1为配电自动化系统的总布局。各开关与子系统连接，8个子系统一组由4条通信线路通过混合变压器(HYB)连到配电遥控中心。配电遥控中心使用移频键控信号(frequency shift keying,缩写为FSK)通过线路对各子系统进行监控。

图1　配电自动化系统现状
Fig.1　Outline of distribution automation system

　　图2为FNU的系统构成。在配电遥控中心一方设置FNU—ID(FNU室内部分)；在子系统一方设置FNU—OD(FNU室外部分)，由光纤耦合器构成的多点线路连接。一般每个FNU—ID连接4个～8个FNU—OD，信号传送距离为15 km，1台FNU—OD可与2台子系统连接。

图2　光传输系统基本构成
Fig.2　Constitution of fiber network unit (FNU)

　　FNU装置是把移频键控信号变换为光信号进行传输，因此，现在常规的配电遥控中心和子系统可以逐步试用。

2　FNU装置介绍

　　表1所列为FNU装置的接口要求。

表1　FNU装置接口要求
Table 1　Specification of optical interface
项　目 要　求 光纤入射电平 -10 dBm typ 最大接收光电平 -7 dBm 以上 最小接收光电平 -39 dBm 以下 不失真范围 26 dB 以上 适用光纤 SM10/125光纤 适用连接器 SC型连接器 发光元件 LD (λ=1.31 μm) 受光元件 PIN-PD

　　使用光纤耦合器连接的多点线路，可以确保26 dB以上的信号不失真范围。接口设计中也考虑了传输距离短、信号无衰减、接收电平高的情况。
　　若干个子系统由多点线路连接而成。为了根据特定数据对应传送，电光转换电路(E/O)需要有对应的脉冲传送。为此，该装置采用了鉴别力为1 bit且与输入信号波形相同的光电转换电路。
　　表2所列为FNU装置的传输方式。

表2　传输方式
Table 2　Specification of transmission method
项　目 内　容 复用方式 时分复用 传输速率 1.544 Mbit/s(NRZ) 符号化方式 CMI符号 帧 193 bit FSK信号处理 由PCM转换为8 bit数据

　　若将FSK信号通过光纤传送，可有多种方法进行信号的转换。该装置从信号的品质和复用的方便程度出发，采用了脉冲编码调制编码/译码的转换数字信号方式。表3所列为FSK信号的要求。

表3　FSK信号要求
Table 3　Specification of FSK signal interface
项　目 要　求 传输速率 上行：600 bit/s
下行：600 bit/s
　　　　 或1200 bit/s 输入输出
信号电平 下行： 输入-21 dBm～-25dBm
输出 输入信号
电平+12 dB
上行： 输入-13 dBm～-17dBm
输出 输入信号
电平+12 dB 输出电平偏差 ±1dB

　　配电遥控中心和子系统之间的信息传输要满足FSK信号的品质要求，为此，在FNU的装置中的FSK信号传输速率为1　　200 bit/s和600 bit/s。
　　这个系统是若干个FNU—OD连接在多点线路上，因此，传输子系统向配电遥控中心方向上行传输时，传输光信号的FNU—OD在传输线上，必须是1台。为此，做上行信号的载波检测。从检测开始到判定信号有效这段时间，FSK信号不能传送而消失，考虑到这点，检测判定的时间设计得很短。

3　FNU装置的室外部分

　　图3所示为FNU—OD的方框图。从子系统上行的信号经由保安器，再由可变衰减器进行电平调整，经脉冲编码调制变换成数字信号，变换成的数字信号与FNU装置的专用不停电供电电源(PS)的信息接点复用，构成所规定的帧后，转换成解码符号，经E/O变换后传送，这个信号是有效的。上行信号的有效与否由载波检测电路来判断。

图3　FNU-OD装置方框图
Fig.3　Block diagram of FNU-OD

　　另一方面，信号经O/E转换，从解码电路过渡到隔离电路。隔离电路是把接收帧处理数据的FSK信号经编码译码，向应用检测符的误差检测电路过渡，FSK信号经编码译码过程转换成模拟信号，放大到所规定的电平后，经由保安器变成下行信号输出。另外，误差检测电路把循环冗余校验结果、光信号的接收状态作为接点信息输出。表4为装置概要。

表4　FNU-OD装置概要
Table 4　Parameters of FNU-OD
项　目 内　容 尺寸 310 mm×210 mm×125 mm 重量 10 kg以下 电源电压 DC 12 V 耗电 7 W以下 温度范围 性能保证： -20 ℃～50 ℃
动作保证： -30 ℃～60 ℃ 箱体气密性 JIS C0920 保护等级4
　　结构按日本相关标准，框体采用铝合金型材，为适应室外的恶劣环境，采用耐候性涂复。由于FNU—OD安装在电杆上，和外部的连接使用防水的电缆和接插件，框体结构也按日本相关标准，具有标准中4级以上的密闭性。图4所示为实际安装情况。

图4　FNU-OD装置安装示意图
Fig.4　Schematic diagram of FNU-OD installation

　　FNU—OD和专用的不停电供电电源(PS)一起用固定卡装在电杆上。
　　考虑FNU装置的维修，设计了以下功能：① FNU装置不停电供电电源(PS)的故障信息传送；②保险熔断接点输出；③光信号接收状态的接点输出；④移频键控信号FSK输入电平调整功能。

4　FNU装置的室内部分

　　FNU—ID由8个回路单元和电源单元组成，装在标准的壳体内。电源单元可按装置的需要提供直流110 V，48 V，24 V三组电源。
　　FNU—ID基本情况如表5所列。其环境条件是满足一般室内装置的要求。

表5　FNU-ID装置概要
Table 5　Parameters of FNU-ID
项　目 内　容 尺寸 480 mm×299 mm×297 mm 重量 　 10 kg以下 电源电压 　 DC 24 V，DC 48 V，DC 110 V 耗电 　 90 W以下 温度范围 　 性能保证： 0 ℃～40 ℃
　 动作保证： -10 ℃～50 ℃ 实装数 　 最大8台