一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法

技术领域

本申请涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法。

背景技术

变压器是用来确保用户的用电安全，以及确保电压可以满足不同用电电器的用电需求的装置。

现有的变压器有载分接开关控制部分主要由电动机构箱(含就地控制装置)以及档位控制器(安装在中控室远控屏)构成，其控制流程是由调度主站及后台监控根据设定电网电压控制逻辑进行自动调压，调压指令下发到档位控制器确认后再传递到电动机构箱进行控制，通常档位控制器到电动机构箱之间通过硬接线连接。

但是，当变压器离中控室较远时，档位控制器与电动机构箱之间的控制信号线较长，成本较高，而且信号容易受干扰；控制信号线最远传输距离不宜超过500米，对于部分工矿企业，应用场景受限；光纤通信方式虽然可以解决通信距离远的问题，但由于电动机构箱内没有恒温控制，且户外长期运行，同时机构箱内的电机运行时电磁干扰较大，机构箱内安装电子控制装置容易受到干扰，因此需要减少软硬件设计的复杂度。

发明内容

本申请实施例提供了一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法，以解决现有的变压器控制器无法进行远距离信号传输以及在传输中信号容易收到干扰的技术问题。

本申请第一方面提供了一种光纤媒介的变压器控制器，包括：

有载分接开关档位控制器；

电动机构箱，所述电动机构箱与所述有载分接开关档位控制器通信连接；

其中，所述有载分接开关档位控制器包括：

PWM调制模块，被配置为将发给所述电动机构箱的控制信号转变为PWM信号；

光纤发送模块，与所述PWM调制模块通信连接，被配置为将所述PWM信号转变为光信号并发送；

其中，所述电动机构箱包括：

光纤接收模块，与所述光纤发送模块通信连接，被配置为接收所述光纤发送模块发送的光信号转换回PWM信号并还原为控制信号。

在一些实施例中，所述光纤接收模块包括：

接收单元，被配置接收所述光纤发送模块发送的光信号；

转换单元，与所述接受单元通信连接，被配置为将所述光信号转换为PWM信号；

还原单元，与所述转换单元通信连接，被配置为将所述PWM信号还原为控制信号。

在一些实施例中，所述电动机构箱还包括：

恒温模块，与所述光纤接收模块电连接，被配置为保持所述光纤接收模块内温度平衡。

本申请第二方面提供了一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，应用于任意一项所述的一种光纤媒介的变压器控制器，包括：

基于有载分接开关档位控制器，将发给电动机构箱的升档，降挡和停止的3路控制信号转换为PWM信号；

基于光纤发送模块，将PWM信号转换为光信号并通过光纤传输到有载分接开关电动机构箱的光纤接收模块；

基于光纤接收模块，接收到光纤发送模块传输的光信号转换回PWM信号并还原为控制信号；

基于电动机构箱的控制回路根据升档，降挡和停止的控制信号完成控制执行。

在一些实施例中，所述的一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，还包括：

基于恒温模块，电动机构箱内温度恒定，在电动机构箱内信号转换过程不会受到温度的干扰。

在一些实施例中，所述的一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，还包括：

当光纤连接损坏或是档位控制器故障时，PWM调制信号会失效，电动机构箱收到的信号将没有脉冲，无法恢复有效控制命令，从而可以判别控制命令失效，拒绝错误执行命令。

在一些实施例中，所述光纤收发模块支持850nm波长多模光纤，通信距离在2km以内；对于更远距离的应用可以采用1330nm波长单模光纤，通信距离可达40km以内。

在一些实施例中，所述PWM信号包括将"0"信号调制成250us脉宽的电信号，"1"信号调制成1ms脉宽的电信号。

本申请实施例提供一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法，包括：有载分接开关档位控制器；电动机构箱，所述电动机构箱与所述有载分接开关档位控制器通信连接；其中，所述有载分接开关档位控制器包括：PWM调制模块，被配置为将发给所述电动机构箱的控制信号转变为PWM信号；光纤发送模块，与所述PWM调制模块通信连接，被配置为将所述PWM信号转变为光信号并发送；其中，所述电动机构箱包括：光纤接收模块，与所述光纤发送模块通信连接，被配置为接收所述光纤发送模块发送的光信号转换回PWM信号并还原为控制信号。以实现变压器控制器可以进行远距离信号传输以及在传输中信号不会受到干扰而且还能对接收端的信号实施有效性校验和防误功能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中一种光纤媒介的变压器控制器的结构示意图；

图2为本申请中光线接收模块的结构示意图；

图3为本申请中一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法流程图；

图4为本申请中一种光纤媒介的变压器控制器的光纤远传原理图；

图5为本申请中一种光纤媒介的变压器控制器的信号编码图。

附图标记说明：

1-有载分接开关档位控制器；11-PWM调制模块；12-光纤发送模块；2-电动机构箱；21-光纤接收模块；211-接收单元；212-转换单元；213-还原单元；22-恒温模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

由于在一些技术中，变压器离中控室较远时，档位控制器与电动机构箱之间的控制信号线较长，成本较高，而且信号容易受干扰；控制信号线最远传输距离不宜超过500米，对于部分工矿企业，应用场景受限；光纤通信方式虽然可以解决通信距离远的问题，但由于电动机构箱内没有恒温控制，且户外长期运行，同时机构箱内的电机运行时电磁干扰较大，机构箱内安装电子控制装置容易受到干扰，因此需要减少软硬件设计的复杂度，为了解决该技术问题，本申请提供了一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法，下面对一种光纤媒介的变压器控制器及控制信号远传方法进行说明：

由图1可知，本申请第一方面提供了一种光纤媒介的变压器控制器，包括：有载分接开关档位控制器1；电动机构箱2，所述电动机构箱2与所述有载分接开关档位控制器1通信连接；其中，所述有载分接开关档位控制器1包括：PWM调制模块11，被配置为将发给所述电动机构箱2的控制信号转变为PWM信号；光纤发送模块12，与所述PWM调制模块11通信连接，被配置为将所述PWM信号转变为光信号并发送；其中，所述电动机构箱2包括：光纤接收模块21，与所述光纤发送模块12通信连接，被配置为接收所述光纤发送模块12发送的光信号转换回PWM信号并还原为控制信号。

示例性的，电动机构箱(含就地控制装置)以及档位控制器(安装在中控室远程屏)构成，其控制流程是由调度主站及后台监控根据设定电网电压控制逻辑进行自动调压，调压指令下发到档位控制器确认后再传递到电动机构箱进行控制，通常档位控制器到电动机构箱之间通过硬接线连接，但是往往变压器离中控室较远时，档位控制器与电动机构箱之间的控制信号线较长，成本较高，而且信号容易受干扰，对于部分工矿企业，应用场景受限；虽然光纤通信方式可以解决通信距离远的问题，但由于电动机构箱内没有恒温控制，且户外长期运行，同时机构箱内的电机运行时电磁干扰较大，机构箱内安装电子控制装置容易受到干扰，因此需要减少软硬件设计的复杂度。

在该实施例中，本申请将所述有载分接开关档位控制器1内设置有所述PWM调制模块11以及所述光纤发送模块12；在所述电动机构箱2内设置有所述光纤接收模块21，通过将所述有载分接开关档位控制器1的控制信号转变为光纤信号进行单向传输，结合光纤媒介传输距离远，成本低以及光电耦合信号抗干扰能力强的优点，设计了一种替代硬接线的控制信号光纤传递方式，使得档位控制器可以远传控制信号，同时机构箱受到信号后支持信号校验和防误处理，通过纯硬件电路实现信号的发送和接收，所述电动机构箱2内的电路无需CPU控制，大大提升了分接开关控制信号远传的适用范围。

在该实施例中，所述PWM调制模块11是将发给所述电动机构箱2的升档，降挡和停止的3路控制信号分别进行PWM调制，将发给所述电动机构箱2的控制信号转变为PWM信号，通过将所述控制信号中"0"信号调制成250us脉宽的电信号，"1"信号调制成1ms脉宽的电信号，可以有效避免所述有载分接开关档位控制器1以及所述电动机构箱2附近的电磁干扰导致的电平错误，从而既提高了控制信号的传输距离又避免了传输中因周围的电磁环境导致信号传输发生错误损坏。

其中，所述PWM调制模块11为所述有载分接开关档位控制器1中用来将传输的控制信号转换为PWM信号的程序元件；所述光纤发送模块12是为所述有载分接开关档位控制器1中用来将所述PWM信号转变为光信号并发送给所述电动机构箱2的转换传输装置。

由图2可知，所述光纤接收模块21包括：接收单元211，被配置接收所述光纤发送模块12发送的光信号；转换单元212，与所述接受单元211通信连接，被配置为将所述光信号转换为PWM信号；还原单元213，与所述转换单元212通信连接，被配置为将所述PWM信号还原为控制信号。

在该实施例中，所述光纤接收模块21是用来接收所述光纤发送模块12传来的3路光信号转换回PWM调制信号，以此保证在传输过程中信号不会受到所述有载分接开关档位控制器1以及所述电动机构箱2附近的电磁干扰导致的电平错误，从而既提高了控制信号的传输距离又避免了传输中因周围的电磁环境导致信号传输发生错误损坏，由所述接受单元211接收所述光纤发送模块12发送的光信号在经由所述转换单元212将所述光信号转换为PWM信号，最后由所述还原单元213将所述PWM信号还原为3路控制信号，产生相应的升档，降挡和停止的控制信号从而控制所述电动机构箱2的控制回路根据升档，降挡和停止的控制信号完成控制执行。

其中，所述接受单元211为所述光纤接收模块21中用来接收所述光纤发送模块12发送的光信号的程序元件，所述转换单元212为所述光纤接收模块21中用来将所述光信号转换为PWM信号的程序元件，所述还原单元213为所述光纤接收模块21中用来将所述PWM信号还原为3路控制信号并驱动所述电动机构箱2的控制回路根据升档，降挡和停止的控制信号完成控制执行的程序元件。

由图1可知，所述电动机构箱2还包括：恒温模块22，与所述光纤接收模块21电连接，被配置为保持所述光纤接收模块21内温度平衡。

可以理解的是，虽然光纤通信方式可以解决通信距离远的问题，但由于所述电动机构箱2内没有恒温控制，且传输信号户外长期运行也会导致信号收到干扰从而出现错误损失的情况，所以为防止受所述电动机构箱2内温度的影响，在所述电动机构箱2内加入所述恒温模块从而保证所述电动机构箱2内的装置不会因温度的影响从而导致转换信号形式以及传输信号过程中出现信号丢失或损坏的现象。

其中，所述恒温模块22是所述电动机构箱2内用来保持所述电动机构箱2环境温度恒定的装置。

由图3可知，本申请第二方面提供了一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，应用于任意一项所述的一种光纤媒介的变压器控制器，包括：

S110，基于有载分接开关档位控制器，将发给电动机构箱的升档，降挡和停止的3路控制信号转换为PWM信号；

S120，基于光纤发送模块，将PWM信号转换为光信号并通过光纤传输到有载分接开关电动机构箱的光纤接收模块；

S130，基于光纤接收模块，接收到光纤发送模块传输的光信号转换回PWM信号并还原为控制信号；

S140，基于电动机构箱的控制回路根据升档，降挡和停止的控制信号完成控制执行。

在该实施例中，如图4所示，因为光纤通信方式虽然可以解决通信距离远的问题，但由于所述电动机构箱2内没有恒温控制，且户外长期运行，同时所述电动机构箱2内的电机运行时电磁干扰较大，机构箱内安装电子控制装置容易受到干扰，通过将所述控制信号转换为光信号传输的基础上又加入了将所述光信号进行PWM调制，调制为PWM信号在进行传输，通过将所述有载分接开关档位控制器1发给所述电动机构箱2的升档，降挡和停止的3路控制信号分别进行PWM调制，"0"信号调制成250us脉宽的电信号，"1"信号调制成1ms脉宽的电信号在从所述有载分接开关档位控制器1传输到所述电动机构箱2，防止传输过程中收到周围环境电磁的干扰，而且通过光纤收发信号增加PWM脉宽调制功能，通过不同脉宽校验"0"和"1"信号可以有效避免收发端电路附近的电磁干扰导致的电平错误，从而实现接收端的信号校验和防误功能，大大降低了信号传输因周围电磁环境而受到干扰导致传输信号失效等问题。

由图3可知，所述的一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，还包括：

S150，基于恒温模块，电动机构箱内温度恒定，在电动机构箱内信号转换过程不会受到温度的干扰。

可以理解的是，在所述控制信号转换为光信号传输上加入了将所述光信号进行PWM调制的基础上，又加入了所述恒温模块22保持所述电动机构箱2内环境的恒定更加避免了传输信号失效或损坏的问题。

由图3可知，所述的一种光纤媒介的变压器控制器的控制信号远传方法，还包括：

S160，当光纤连接损坏或是档位控制器故障时，PWM调制信号会失效，电动机构箱收到的信号将没有脉冲，无法恢复有效控制命令，从而可以判别控制命令失效，拒绝错误执行命令。

可以理解的是，所述光纤媒介的变压器控制器拥有自检的功能，若是其中的线路或元件发生损坏时，是无法进行传输信号工作的，从而施工人员可以从远程端了解到所述光纤媒介的变压器控制器发生损坏从而第一时间进行检修工作，也不会因为所述的一种光纤媒介的变压器控制器执行错误的命令导致出现严重问题的现象。

在该实施例中，所述光纤收发模块支持850nm波长多模光纤，通信距离在2km以内；对于更远距离的应用可以采用1330nm波长单模光纤，通信距离可达40km以内，可以理解的是，通过光纤进行传输通过两种不同的波长可以传输更远的位置，后续也可以对波长进行设置从而实现信号往更加远的距离传输进行发展。

在该实施例中，如图5所示，所述PWM信号包括将"0"信号调制成250us脉宽的电信号，"1"信号调制成1ms脉宽的电信号，在传输过程中，通过将传输信号全部调制成250us脉宽的电信号与1ms脉宽的电信号排列组合的形式进行传输；在传输过程中可以有效避免收发端电路附近的电磁干扰导致的电平错误，从而实现接收端的信号校验和防误功能，大大提高了传输信号的稳定性。

以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。