任和

倫敦大學(xué)

摘要 光電傳感器是指以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的傳感器，近年來(lái)隨著光電傳感器的不斷發(fā)展與其穩(wěn)定性，對(duì)其在變電站的應(yīng)用中的廣泛和實(shí)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(diǎn)，再以這些原理與特點(diǎn)來(lái)敘述光電傳感器在變電站中對(duì)通訊系統(tǒng)的應(yīng)用。光電傳感器改變了變電站通信系統(tǒng)的通信方式，還會(huì)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(yīng)用。

關(guān)鍵詞 光電傳播器；變電站自動(dòng)化；接法不同；兩種形式

中圖分類號(hào)TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 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(guò)光電效應(yīng)產(chǎn)生的一種傳感器。光電感應(yīng)具有多樣性，靈活性的表現(xiàn)形式。它的測(cè)量及檢測(cè)準(zhǔn)確度較高，反應(yīng)的速度極快，因?yàn)檫@些獨(dú)有的特性，通常被用于檢測(cè)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(yùn)用了光電感應(yīng)的各種特性，來(lái)具體測(cè)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(huì)因?yàn)闄z測(cè)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(huì)發(fā)生不定的改變，而受光部將會(huì)自主的檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換成為電氣信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)進(jìn)行輸出。大多時(shí)候使用的可視光（主要分為紅色，綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。?

2 光電傳感器的特長(zhǎng)

光電傳感器的檢測(cè)的距離較長(zhǎng)，如果是在對(duì)射線型物體的檢測(cè)當(dāng)中，保留在10m以上的檢測(cè)距離的情況下，就能實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)更多的檢測(cè)手法，這是常用的磁性手段和超聲波手段，所無(wú)法檢測(cè)到的。

光電傳感器的檢測(cè)能達(dá)到最長(zhǎng)距離，檢測(cè)的物體的受限制性相對(duì)較少，主要是因?yàn)橛靡詸z測(cè)物體所引起的遮光反應(yīng)和反射反應(yīng)為主要的相應(yīng)的檢測(cè)原理，所以不像其它接近傳感器，這個(gè)會(huì)是對(duì)將受檢測(cè)的物體的性質(zhì)所限定的，它能對(duì)金屬，氣體，固體等幾乎所有性質(zhì)的不同物體進(jìn)行檢測(cè)。

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

光電傳感器的分辨率很高，能通過(guò)最高端的設(shè)計(jì)技術(shù)使得投光的光束始終持續(xù)的集中在最小的光點(diǎn)上面，又或者可以通過(guò)能構(gòu)成相對(duì)較為特殊的受光的系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高更強(qiáng)的分辨率和識(shí)別率。這樣高的分辨識(shí)別率可以進(jìn)行更加微小物體的最細(xì)微的檢測(cè)和超高精確位置掌控的檢測(cè)。

光電傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體非直接接觸的檢測(cè)，可以不用機(jī)械性地接觸方式來(lái)對(duì)檢測(cè)物體實(shí)施系統(tǒng)的檢測(cè)，所以不會(huì)對(duì)檢測(cè)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(zhǎng)。

光電傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色的判別。通過(guò)對(duì)不同檢測(cè)物體所形成的不同光的相對(duì)反射率和相對(duì)吸收率，根據(jù)不同被投光的光線波的長(zhǎng)短和所檢測(cè)物體的顏色相組合在一起，所產(chǎn)生的不同的差異。來(lái)檢測(cè)物質(zhì)。利用這種特殊的性質(zhì)，可以對(duì)不同的檢測(cè)物體的顏色的不同來(lái)識(shí)別物體的性質(zhì)。便于用來(lái)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(duì)所檢測(cè)物體的位置進(jìn)行觀察和調(diào)整。

3 光電傳感器對(duì)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(hào)主要多以模擬的傳輸形式來(lái)進(jìn)行傳送，到達(dá)各個(gè)不同的間隔層去的，這樣就導(dǎo)致反復(fù)接線的復(fù)雜性，同時(shí)也使負(fù)感器的負(fù)荷變大等一些問(wèn)題?，F(xiàn)在利用光電傳感器來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)的輸出，使其能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，多個(gè)點(diǎn)對(duì)多個(gè)點(diǎn)的有效傳播方式，這樣就解決了反復(fù)接線的復(fù)雜問(wèn)題，能完全取代原有的二次電纜線。這樣就可以達(dá)到資源真正意義上的信息共享。

3.2 光電傳感器對(duì)變電站的結(jié)構(gòu)影響

光電傳感器對(duì)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(yīng)改變，加上數(shù)字?jǐn)嗦菲鞯木唧w操作控制及電子開關(guān)裝置等大量的智能電子設(shè)備(IED)的廣泛采用，使得功能不斷加強(qiáng)，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(guò)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(shè)計(jì)相對(duì)以前的較為方便，利用模塊化的簡(jiǎn)單特質(zhì)來(lái)面向其針對(duì)的對(duì)象，最終實(shí)現(xiàn)硬件、軟件的最高標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)需要，具有更高的靈活性，高度開放的擴(kuò)展性與自我適應(yīng)性。而這些是原來(lái)傳統(tǒng)的光電傳感起所沒(méi)有的。

4 光電傳感器在變電站信息系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)作

目前我國(guó)在電力方面的水平不均，而變電站信息的自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)，也有用多種分散分成的先進(jìn)的自動(dòng)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(yīng)先進(jìn)的分散分成的自動(dòng)化系統(tǒng)，更要加強(qiáng)完整系統(tǒng)同時(shí)使系統(tǒng)能兼容集中組屏的傳統(tǒng)老式自動(dòng)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(shí)具備傳換出模擬量的功能來(lái)。

在兼容傳統(tǒng)的互感器的階段中，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)接的測(cè)量檢測(cè)時(shí)，將數(shù)據(jù)直接檢測(cè)到保護(hù)的裝置中去，現(xiàn)在已經(jīng)定義了光電傳感器的連接標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可以將總變電站的信息傳輸?shù)较聦俚母鱾€(gè)變電站去，這個(gè)過(guò)程總變電站要負(fù)責(zé)信息的監(jiān)督，看好開關(guān)的閉合，掌握好傳輸標(biāo)準(zhǔn)（過(guò)程如圖3）。

光電傳感器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)碾A段，可以將之前分開傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的一個(gè)過(guò)程，而將多個(gè)數(shù)據(jù)合成一個(gè)數(shù)據(jù)，這樣的一個(gè)合并，可以將原本復(fù)雜的接線狀況給合理的簡(jiǎn)單明了化，但同時(shí)因?yàn)閭鬏斶^(guò)程中實(shí)時(shí)的測(cè)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，還有保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)保護(hù)命令都是通過(guò)總變電站信息系統(tǒng)傳輸出來(lái)的，這樣的一個(gè)過(guò)程會(huì)使總變電站的速度減慢，同時(shí)也影響各個(gè)傳輸線，所以這個(gè)階段對(duì)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(luò)技術(shù)的不斷的交互提高，使連接總變電站信息和各個(gè)分變電站信息成為真正意義上的可能，在網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用過(guò)程中，相互統(tǒng)一的達(dá)成了MMS的協(xié)議，在這樣的一個(gè)基礎(chǔ)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(guò)程中的實(shí)時(shí)響應(yīng)性，使這個(gè)重要的指標(biāo)不被影響。

達(dá)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(gè)變電站的信息系統(tǒng)最大程度的資源共享，也能讓各個(gè)變電站信息系統(tǒng)的訪問(wèn)方式統(tǒng)一系統(tǒng)化，儲(chǔ)存信息的方式統(tǒng)一化。這樣使得間隔層的接口只有一個(gè)，這樣降低了購(gòu)買設(shè)備的費(fèi)用，節(jié)約人力和物力資源，同時(shí)也增加了，維護(hù)設(shè)備時(shí)的速率和功效。要想更好的實(shí)現(xiàn)這個(gè)階段，要加速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟性，讓變電站更好的和網(wǎng)絡(luò)達(dá)成真正的一致性。

光電傳感器之所以能應(yīng)用于變電站信息系統(tǒng)中，是因?yàn)楣怆妭鞲衅鞅旧頁(yè)碛休^強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，還具備相應(yīng)的智能電子功能，因?yàn)楣怆妭鞲衅鞯牟粩喟l(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷地提高和進(jìn)步，將光電傳感器與變電站信息系統(tǒng)相結(jié)合是一個(gè)深遠(yuǎn)而長(zhǎng)久的全面性的發(fā)展前景，這是個(gè)可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略，利用光電傳感器的光電效應(yīng)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(shí)現(xiàn)了過(guò)程層與間隔層的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省大量的物力，人力，財(cái)力，最大化的實(shí)現(xiàn)能源之間的節(jié)約。這樣的方式將會(huì)逐步成為我國(guó)變電信息系統(tǒng)的主導(dǎo)方式，成為變電站信息系統(tǒng)自動(dòng)化的有效途徑，使信息無(wú)縫化，信息系統(tǒng)化，最大的共享資源化。

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