電力系統通信的音轉接口設計

----摘 要：針對在勝利油田電力系統中不同類(lèi)型的電力線(xiàn)載波通信設備之間連接和組網(wǎng)時(shí)遇到的技術(shù)問(wèn)題，分別介紹了ZBD-3B型與ZJ-5型載波機的自動(dòng)盤(pán)接口的工作和轉接原理，從如何將話(huà)音與呼叫控制信號進(jìn)行組合和隔離的分析角度，提出了音轉接口板的設計原理和方法，并順利制作和調試成功，解決了海洋變電站與調度中心的通信問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：載波機；自動(dòng)盤(pán)；接口；設計
引言
勝利油田電網(wǎng)是全國目前最大的企業(yè)電網(wǎng)之一，隨著(zhù)油田電網(wǎng)專(zhuān)業(yè)化管理的進(jìn)一步深化和加強，作為油田電力系統重要組成部分的電力通信專(zhuān)網(wǎng)在整個(gè)電網(wǎng)運行和管理中的地位越來(lái)越重要。由于歷史的原因，目前勝利油田電力系統通信網(wǎng)中的部分電力專(zhuān)用通訊設備在設計和技術(shù)上已顯得相對陳舊和落后，致使各種不同設備之間的連接和組網(wǎng)功能不能很好地滿(mǎn)足實(shí)際需求。例如電力線(xiàn)載波通信設備現在使用的主要機型為ZBD-3B型和ZJ-5型載波機，雖然傳輸通道部分設計合理，性能穩定，但其自動(dòng)交換部分作為與其他設備連接或載波機間組網(wǎng)的重要接口，因為生產(chǎn)時(shí)間較早，接口設計方面種類(lèi)少,技術(shù)落后，特別是ZJ-5型載波機在遇到與ZBD-3B型載波機自動(dòng)盤(pán)的音頻轉接組網(wǎng)連接時(shí)非常不便。這在很大程度上都影響到了整個(gè)電力線(xiàn)載波通信的穩定和暢通，制約了電力調度的安全和經(jīng)濟運行。
為積極改進(jìn)設備，保障整個(gè)電力線(xiàn)載波通信網(wǎng)的高效和可靠運行，我們通過(guò)自主開(kāi)發(fā)設計，在載波機組網(wǎng)方面成功地解決了油田新孤變電站ZBD-3B型和ZJ-5型載波機的不同的自動(dòng)盤(pán)間的音頻轉接問(wèn)題。在電力通信設備挖潛增效、降低成本及新功能開(kāi)發(fā)等方面都創(chuàng )造了良好的效益。

問(wèn)題的提出
勝利油田電力通訊網(wǎng)中電力載波設備有2種機型，即ZBD-3B型和ZJ-5型載波機。為保證整個(gè)電力載波通信網(wǎng)絡(luò )的完整可靠和調度電話(huà)的暢通，在部分變電站需很好地解決不同機型載波設備間的組網(wǎng)接口問(wèn)題，遇到的實(shí)際問(wèn)題就是解決新孤變電站ZBD-3B型和ZJ-5型載波機的不同的自動(dòng)盤(pán)間的音轉組網(wǎng)連接問(wèn)題，以保障調度中心與新孤變電站及海洋變電站間的可靠的電話(huà)通信。
新孤變電站原來(lái)使用的是早期的ZJ-5型載波機，海洋變電站是新建變電站，距調度中心距離遙遠。為完成與調度中心的載波通訊，考慮以新孤變作為轉接站，投入使用ZBD-3B型載波機，應用微機自動(dòng)盤(pán)。而ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)沒(méi)有4W+E/M接口方式，只有4線(xiàn)音轉口，因此在新孤變需要對4W+E/M和4W方式之間的接口連接進(jìn)行電路改造與設計，如圖1。
4W+E/M音轉口的話(huà)音回路分別由“四發(fā)”和“四收”傳輸，信令分別經(jīng)由E線(xiàn)和M線(xiàn)傳輸，而4W音轉口話(huà)音信號和信令信號都是在同一對線(xiàn)上傳輸，因此它們之間的接口方法從原理上講就是將4W+E/M的“分線(xiàn)制”轉換成被4W接口識別的“共線(xiàn)制”，或是將4W接口的“共線(xiàn)制”分離成4W+E/M所需要的“分線(xiàn)制”。

音轉接口設計方案

如前所述，在油田新孤變需要解決ZBD-3B型載波機自動(dòng)盤(pán)與ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)的轉接問(wèn)題。首先來(lái)分析一下2種接口的工作方式。
● ZBD-3B型載波機自動(dòng)盤(pán)4W+E/M接口的工作方式[1]
4W+E/M的中繼接口目前普遍采用在交換機和傳輸系統的音頻終端設備之間，其中4W表示四線(xiàn)制話(huà)音傳輸接口，E和M分別表示用以接收和發(fā)送狀態(tài)信號的E/M控制線(xiàn)。E/M控制線(xiàn)本身傳輸的是直流信號，其傳輸距離有限。因此往往需要通過(guò)傳輸設備的信號終端，把E和M控制線(xiàn)的狀態(tài)信號變換成便于在傳輸系統中傳輸的信號，一般在傳輸話(huà)音信號頻帶以外的頻帶內傳送，這樣，E/M控制線(xiàn)的信號傳輸就不受距離的限制了。
M線(xiàn)的功能主要是發(fā)送線(xiàn)路監控信號。在近距離內,交換機和交換機直接連接，從主叫端交換機E/M中繼接口電路的M線(xiàn)發(fā)出線(xiàn)路監控信號，如占用、釋放、應答信號，直接啟動(dòng)被叫端E/M中繼接口的E線(xiàn)，送出呼叫請求信號，被叫端交換機準備接收并處理呼叫，反之亦然。距離遠時(shí)，由于話(huà)音衰減及E/M接口電路直流環(huán)路電阻的限制，交換機之間需要通過(guò)長(cháng)途傳輸電路，如微波、載波等傳輸電路。這時(shí)主叫側交換機E/M中繼接口電路的M線(xiàn)則控制主叫側傳輸電路信號單元的M線(xiàn)，這樣一級一級地傳到被叫側傳輸電路信號單元的E線(xiàn)，再啟動(dòng)被叫端交換機，反之亦然。M線(xiàn)的另外一個(gè)功能是用于發(fā)送撥號脈沖DP信號。在中繼接口電路中往往需要傳送一種用斷續的撥號脈沖DP信號所表示的被叫用戶(hù)號碼，這種信號一般是經(jīng)由M線(xiàn)傳送。
E線(xiàn)用于接收對端交換機M線(xiàn)或信號單元發(fā)來(lái)的控制信號，釋放、應答、證實(shí)及撥號脈沖DP信號等。E線(xiàn)屬于被控制線(xiàn)，接收并完成M線(xiàn)的控制功能。
● ZJ-5型載波機自動(dòng)盤(pán)4W接口的工作方式
ZJ-5型載波機4W音轉口的話(huà)音信號和信令信號都是在同一對線(xiàn)上傳輸，4W方式采取的是閉環(huán)開(kāi)環(huán)信令方式和直流脈沖撥號方式。圖2為甲站通過(guò)乙站（轉接站）向丙站進(jìn)行轉接的情況，圖中，乙1機和乙2機的用戶(hù)1均為轉接用戶(hù)。
● ZBD-3B型和ZJ-5型載波機的音轉接口設計
如前所述，為在新孤變電站完成不同的載波機型之間不同的音轉接口的連接，必須對相應的電路進(jìn)行重新設計和改造，使4W+E/M接口與ZJ-5型載波機音轉接口的信號可以互相轉化，從而完成調度中心用戶(hù)和新孤變及海洋變載波電話(huà)用戶(hù)之間的自動(dòng)呼叫。
從前面講的兩種接口在用于音頻轉接時(shí)工作方式及信號狀態(tài)可以看出，兩種接口信號相互轉化的關(guān)鍵在于對E、M兩條控制信號的處理和轉化，如何將4W話(huà)音信號與呼叫控制信號進(jìn)行組合和隔離是電路設計改造的關(guān)鍵。
考慮到新孤變電站下話(huà)路的要求，必須保留ZJ-5載波機的自動(dòng)盤(pán)。在保留自動(dòng)盤(pán)的情況下，有兩種方法可實(shí)現上述轉化：一種是對ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)進(jìn)行改造，一種是另外設計制作一塊音轉接口板，加在ZBD-3B型載波機的4W+E/M接口與ZJ-5自動(dòng)盤(pán)的4W音轉接口之間。前一種方法改造接線(xiàn)較為繁瑣，要影響到載波機自動(dòng)盤(pán)的功能和使用，后一種方法能保持原調度系統習慣使用的方式，不改變載波機的原有性能和接線(xiàn)，對調度通信無(wú)任何影響。
面是音轉接口板的設計、制作和調試過(guò)程。
(1)接口板的電路設計
4W+E/M接口中E、M線(xiàn)傳輸的都是直流環(huán)路信號，包括占用、釋放、應答信號等，其中E控制線(xiàn)接口電路受M線(xiàn)控制，并且需要一定的驅動(dòng)電流。因此，4W信號中話(huà)音與線(xiàn)路呼叫控制信號的分離和組合可考慮采用電感和電容元件實(shí)現。

E、M線(xiàn)中傳輸的線(xiàn)路信號，包括M線(xiàn)上的撥號脈沖信號，可考慮采用繼電器接點(diǎn)的動(dòng)作轉化為4W方式所要求的閉環(huán)開(kāi)環(huán)信令方式和直流脈沖撥號方式。圖3為接口板的電路圖。
當海洋變ZBD-3B載波機用戶(hù)為主叫時(shí)，新孤變ZBD-3B載波機用戶(hù)為被叫，新孤變載波機收到海洋變發(fā)來(lái)的號碼9，即占用ZBD-3B載波機自動(dòng)盤(pán)音轉1接口,由4W+E/M線(xiàn)中的M1送“地”信號給接口板的M接線(xiàn)端，J1繼電器隨即吸動(dòng)，J1接點(diǎn)吸合后轉換成閉環(huán)信號傳給海洋變ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)的用戶(hù)1接口，載波機音轉電路完成起機過(guò)程。
當海洋變用戶(hù)開(kāi)始撥號時(shí)，撥號脈沖以斷續“地”方式從接口板的M線(xiàn)進(jìn)入接口板，使繼電器J1斷續吸動(dòng)，J1接點(diǎn)轉換成閉環(huán)信號傳給ZJ-5載波機，載波機發(fā)鈴電路將與之對應的鈴頻信號發(fā)往調度中心，調度中心用戶(hù)振鈴，并送回鈴音給海洋變用戶(hù)。
調度中心用戶(hù)啟機時(shí)，振鈴信號停，并送閉環(huán)信號給海洋變ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)的音轉1接口，與之相連的接口板的音轉口也為閉環(huán)，繼電器J2吸動(dòng)，E線(xiàn)送出“地”信號給海洋變ZBD-3B載波機自動(dòng)盤(pán)的E1線(xiàn)，這時(shí)，調度中心用戶(hù)與海洋變用戶(hù)到達通話(huà)狀態(tài)。
雙方通話(huà)時(shí)，海洋變用戶(hù)的語(yǔ)音信號從“四收口”進(jìn)入接口板，經(jīng)電容C1、C2進(jìn)入ZJ-5載波機用戶(hù)1口，再經(jīng)載波機發(fā)信支路發(fā)往調度中心用戶(hù)。調度中心用戶(hù)的語(yǔ)音由收信支路進(jìn)入ZJ-5載波機的音轉1接口，從音轉口進(jìn)入接口板，經(jīng)電容C3、C4進(jìn)入海洋變ZBD-3B載波機的“四發(fā)口”，由此構成收發(fā)分開(kāi)的四線(xiàn)通話(huà)回路。
當海洋變用戶(hù)做被叫時(shí)，啟機信令從調度中心載波機用戶(hù)送來(lái)，由海洋變ZJ-5載波機自動(dòng)盤(pán)的音轉1接口進(jìn)入接口板，經(jīng)J2繼電器轉換后以“地”信號傳給ZBD-3B載波機自動(dòng)盤(pán)的E1線(xiàn)，撥號脈沖方式與上述相同。
當雙方用戶(hù)通話(huà)完畢拆線(xiàn)復原時(shí)，如果是海洋變用戶(hù)先掛機復原，則在新孤變送入接口板M線(xiàn)的“地”信號消失，接口板繼電器J1釋放，其接點(diǎn)開(kāi)環(huán)，引起ZJ-5載波機相應的用戶(hù)電路及其他電路復原。如果是調度中心用戶(hù)先掛機復原，則新孤變ZJ-5載波機音轉1接口將首先收到開(kāi)環(huán)信號，從而引起接口板J2繼電器釋放，給E線(xiàn)的“地”信號停送，ZBD-3B載波機自動(dòng)盤(pán)相應復原，通路全線(xiàn)復原。
(2)接口電路板的制作
接口板電路設計完畢，下一步的工作就是電路板的制作。首先確定印制板的大小。因為接口板是裝在新孤變載波通信機房的2臺ZBD-3B型和ZJ-5型載波機之間，接口板可裝在任何一種機架上，考慮到ZBD-3B機還有空的插槽位置，因此選擇與ZBD-3B機通用插盤(pán)相同大小的印制板，然后根據電路圖畫(huà)出了印制板的線(xiàn)路圖，委托有關(guān)部門(mén)制作。
元器件的選擇。C1、C2、C3、C4選用CL20-160V-2μF優(yōu)質(zhì)滌綸電容，電感選用125mH，二極管選1N4007，繼電器選DS2E-S-DC24V。
將上述元件焊在制作好的印制板上，引出4線(xiàn)發(fā)、4線(xiàn)收、M線(xiàn)、E線(xiàn)及用戶(hù)口接線(xiàn)、音轉口接線(xiàn)、-24V電源接線(xiàn)，做出標簽。在印制板前端做一合適的擋板，標注“音轉接口板”，插在ZBD-3B機架的一空槽中。
(3)接口板的調試
把接口板的引出線(xiàn)4線(xiàn)發(fā)、4線(xiàn)收、M線(xiàn)、E線(xiàn)與ZBD-3B機機架自動(dòng)盤(pán)JX2端子的4F1、4S1、Me1、E1+相接，Mc1端子接地。引出線(xiàn)用戶(hù)口接線(xiàn)、音轉口接線(xiàn)與ZJ-5機架自動(dòng)盤(pán)的用戶(hù)1和音轉1接線(xiàn)端相接，-24V電源線(xiàn)接ZBD-3B機的電源。
連接完畢后，進(jìn)行了電路開(kāi)通的試驗。按照音轉的撥號方式，調度中心用戶(hù)與海洋變用戶(hù)進(jìn)行了互相的撥號和通話(huà)，發(fā)現起機、撥號及復原過(guò)程基本正常，但是通話(huà)雜音大、音量偏小。經(jīng)分析為接口板引入后造成傳輸電平衰減所致，按照兩載波機四線(xiàn)通路的收發(fā)電平要求，調整了兩機架的四線(xiàn)收發(fā)衰減器，經(jīng)試驗通話(huà)質(zhì)量明顯好轉。

結束語(yǔ)
海洋變電站是一座新建的位于海邊的偏僻的110kV變電站，距離調度中心一百多公里，周?chē)鷽](méi)有任何通信線(xiàn)路，投產(chǎn)初期與調度中心的調度通信只有1部無(wú)線(xiàn)電臺電話(huà)。同期新建與新孤變的電力載波通信后，在新孤變利用制作的音轉接口板可完成2種機型載波機的轉接，從而可建立海洋變電站與調度中心的通信鏈路，這樣海洋變電站的載波電話(huà)就可以進(jìn)入調度中心的交換網(wǎng)。在海洋變電站ZBD-3B載波機應用微機自動(dòng)盤(pán)后，就可為海洋變增加4部電話(huà)，站內通信也得到了相應解決。今后其他變電站如遇到類(lèi)似的轉接問(wèn)題，均可應用和推廣此方案來(lái)解決。