光电传感器在变电站通信系统应用

伦敦大学

摘要 光电传感器是指以光电效应为基础的传感器，近年来随着光电传感器的不断发展与其稳定性，对其在变电站的应用中的广泛和实用性更加得到了重视。此文主要是分析光电传感器的原理及特点，再以这些原理与特点来叙述光电传感器在变电站中对通讯系统的应用。光电传感器改变了变电站通信系统的通信方式，还会影响其构造。本文将主要阐述光电传感器在变电站通信系统的应用。

关键词 光电传播器；变电站自动化；接法不同；两种形式

中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0117-02

1 光电传感器的原理及定义

1.1 光电传感器的基本原理

光电传感器原理是通过光电效应产生的一种传感器。光电感应具有多样性，灵活性的表现形式。它的测量及检测准确度较高，反应的速度极快，因为这些独有的特性，通常被用于检测和控制中。（图1为光电传感器的基本原理）

1.2 光电传感器的定义

光电传感器主要是运用了光电感应的各种特性，来具体测试物体是否存在，及其表面的状态是否有所变化等的传感器。光电传感器的构成原理是由发光事物的投光部和接受光线的主要受光部而组成的。投射的光线可能会因为检测物体的不同和受光面的不同而被其遮掩或反射，发光部的受光部将会发生不定的改变，而受光部将会自主的检测出这种变化，并转换成为电气信号，将这个信号进行输出。大多时候使用的可视光（主要分为红色，绿色、蓝色来判断颜色）和红外光。

2 光电传感器的特长

光电传感器的检测的距离较长，如果是在对射线型物体的检测当中，保留在10m以上的检测距离的情况下，就能实现相对应更多的检测手法，这是常用的磁性手段和超声波手段，所无法检测到的。

光电传感器的检测能达到最长距离，检测的物体的受限制性相对较少，主要是因为用以检测物体所引起的遮光反应和反射反应为主要的相应的检测原理，所以不像其它接近传感器，这个会是对将受检测的物体的性质所限定的，它能对金属，气体，固体等几乎所有性质的不同物体进行检测。

光电传感器的相对检查响应的时间短，光速本身就能达到最高速，加上传感器的电路都是由各个电子零件与集成线路所构成的，所以没有所谓的机械工作时间，这就使得各个变电站之间响应的时间就变得非常短。

光电传感器的分辨率很高，能通过最高端的设计技术使得投光的光束始终持续的集中在最小的光点上面，又或者可以通过能构成相对较为特殊的受光的系统，来实现更高更强的分辨率和识别率。这样高的分辨识别率可以进行更加微小物体的最细微的检测和超高精确位置掌控的检测。

光电传感器能够实现对物体非直接接触的检测，可以不用机械性地接触方式来对检测物体实施系统的检测，所以不会对检测物体和传感器本身造成任何的损伤和影响。这样，可以让光电传感器的使用寿命变的更长。

光电传感器可实现对不同颜色的判别。通过对不同检测物体所形成的不同光的相对反射率和相对吸收率，根据不同被投光的光线波的长短和所检测物体的颜色相组合在一起，所产生的不同的差异。来检测物质。利用这种特殊的性质，可以对不同的检测物体的颜色的不同来识别物体的性质。便于用来调整在投射中可视光的不同的类型，投射光的光束是眼睛所能看见的，便于对所检测物体的位置进行观察和调整。

3 光电传感器对变电站的影响

3.1 光电传感器可以直接改变变电站的通信系统

变电器传统的通信信号主要多以模拟的传输形式来进行传送，到达各个不同的间隔层去的，这样就导致反复接线的复杂性，同时也使负感器的负荷变大等一些问题。现在利用光电传感器来对数字信号的输出，使其能实现点对点，多个点对多个点的有效传播方式，这样就解决了反复接线的复杂问题，能完全取代原有的二次电缆线。这样就可以达到资源真正意义上的信息共享。

3.2 光电传感器对变电站的结构影响

光电传感器对变电站通信系统结构的具体影响是，由于变电站系统通信方式的相应改变，加上数字断路器的具体操作控制及电子开关装置等大量的智能电子设备(IED)的广泛采用，使得功能不断加强，变电站的通信系统也由原先的两层结构，改变成了现在的三结构，过程层，间隔层，变电站层。不同的结构有不同的功能性。（图2现在变电站通讯系统）

新光电传感器的接口设计相对以前的较为方便，利用模块化的简单特质来面向其针对的对象，最终实现硬件、软件的最高标准化设计，满足多种不同的传输介质，还有各种不同样式的通信协议的不同标准的相关需要，具有更高的灵活性，高度开放的扩展性与自我适应性。而这些是原来传统的光电传感起所没有的。

4 光电传感器在变电站信息系统的自动化运作

目前我国在电力方面的水平不均，而变电站信息的自动化系统的水平更是不平衡，有一直在用的集中化组屏的传统老式自动化系统，也有用多种分散分成的先进的自动化系统。而光电传感器就要满足这些不同变电站信息的系统水平的不平衡化的现状，要适应先进的分散分成的自动化系统，更要加强完整系统同时使系统能兼容集中组屏的传统老式自动化系统。要将传统的合并单元转化成仪器用光电传感器单元。使得光电传感器能具备有效的性能，将传统互感器转换成模拟化数字的功能，也同时具备传换出模拟量的功能来。

在兼容传统的互感器的阶段中，通过点对点的对接的测量检测时，将数据直接检测到保护的装置中去，现在已经定义了光电传感器的连接标准，同时还可以将总变电站的信息传输到下属的各个变电站去，这个过程总变电站要负责信息的监督，看好开关的闭合，掌握好传输标准（过程如图3）。

光电传感器点对点传输的阶段，可以将之前分开传输的数据通过相应的一个过程，而将多个数据合成一个数据，这样的一个合并，可以将原本复杂的接线状况给合理的简单明了化，但同时因为传输过程中实时的测量检测数据，还有保护系统的实时保护命令都是通过总变电站信息系统传输出来的，这样的一个过程会使总变电站的速度减慢，同时也影响各个传输线，所以这个阶段对光电传感器的要求高。

由于近几年以太网的技术不断的提高，加上现在网络技术的不断的交互提高，使连接总变电站信息和各个分变电站信息成为真正意义上的可能，在网络通信的应用过程中，相互统一的达成了MMS的协议，在这样的一个基础条件下，能更高更好的保证变电站信心通信系统的畅通性，还可以保证通信过程中的实时响应性，使这个重要的指标不被影响。

达成总变电站信息统一划的好处就是，总变电站信息系统收集不同的各变电站的信息，这样，可以将所得到的信息系统化，使得各个变电站的信息系统最大程度的资源共享，也能让各个变电站信息系统的访问方式统一系统化，储存信息的方式统一化。这样使得间隔层的接口只有一个，这样降低了购买设备的费用，节约人力和物力资源，同时也增加了，维护设备时的速率和功效。要想更好的实现这个阶段，要加速网络技术的成熟性，让变电站更好的和网络达成真正的一致性。

光电传感器之所以能应用于变电站信息系统中，是因为光电传感器本身拥有较强的数据传输功能，还具备相应的智能电子功能，因为光电传感器的不断发展，网络技术的不断地提高和进步，将光电传感器与变电站信息系统相结合是一个深远而长久的全面性的发展前景，这是个可持续性发展的战略，利用光电传感器的光电效应的转换，加上数据通讯功能改造成为电磁式互感器，真正的实现了过程层与间隔层的点对点数据传输，同时还实现了一点对多点的数据传输，节省大量的物力，人力，财力，最大化的实现能源之间的节约。这样的方式将会逐步成为我国变电信息系统的主导方式，成为变电站信息系统自动化的有效途径，使信息无缝化，信息系统化，最大的共享资源化。

参考文献

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