電力系統(tǒng)通信的音轉(zhuǎn)接口設(shè)計(jì)

----摘 要：針對在勝利油田電力系統(tǒng)中不同類型的電力線載波通信設(shè)備之間連接和組網(wǎng)時遇到的技術(shù)問題，分別介紹了ZBD-3B型與ZJ-5型載波機(jī)的自動盤接口的工作和轉(zhuǎn)接原理，從如何將話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(zhuǎn)接口板的設(shè)計(jì)原理和方法，并順利制作和調(diào)試成功，解決了海洋變電站與調(diào)度中心的通信問題。
關(guān)鍵詞：載波機(jī)；自動盤；接口；設(shè)計(jì)
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，隨著油田電網(wǎng)專業(yè)化管理的進(jìn)一步深化和加強(qiáng)，作為油田電力系統(tǒng)重要組成部分的電力通信專網(wǎng)在整個電網(wǎng)運(yùn)行和管理中的地位越來越重要。由于歷史的原因，目前勝利油田電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中的部分電力專用通訊設(shè)備在設(shè)計(jì)和技術(shù)上已顯得相對陳舊和落后，致使各種不同設(shè)備之間的連接和組網(wǎng)功能不能很好地滿足實(shí)際需求。例如電力線載波通信設(shè)備現(xiàn)在使用的主要機(jī)型為ZBD-3B型和ZJ-5型載波機(jī)，雖然傳輸通道部分設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定，但其自動交換部分作為與其他設(shè)備連接或載波機(jī)間組網(wǎng)的重要接口，因?yàn)樯a(chǎn)時間較早，接口設(shè)計(jì)方面種類少,技術(shù)落后，特別是ZJ-5型載波機(jī)在遇到與ZBD-3B型載波機(jī)自動盤的音頻轉(zhuǎn)接組網(wǎng)連接時非常不便。這在很大程度上都影響到了整個電力線載波通信的穩(wěn)定和暢通，制約了電力調(diào)度的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
為積極改進(jìn)設(shè)備，保障整個電力線載波通信網(wǎng)的高效和可靠運(yùn)行，我們通過自主開發(fā)設(shè)計(jì)，在載波機(jī)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(jī)的不同的自動盤間的音頻轉(zhuǎn)接問題。在電力通信設(shè)備挖潛增效、降低成本及新功能開發(fā)等方面都創(chuàng)造了良好的效益。

問題的提出
勝利油田電力通訊網(wǎng)中電力載波設(shè)備有2種機(jī)型，即ZBD-3B型和ZJ-5型載波機(jī)。為保證整個電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的完整可靠和調(diào)度電話的暢通，在部分變電站需很好地解決不同機(jī)型載波設(shè)備間的組網(wǎng)接口問題，遇到的實(shí)際問題就是解決新孤變電站ZBD-3B型和ZJ-5型載波機(jī)的不同的自動盤間的音轉(zhuǎn)組網(wǎng)連接問題，以保障調(diào)度中心與新孤變電站及海洋變電站間的可靠的電話通信。
新孤變電站原來使用的是早期的ZJ-5型載波機(jī)，海洋變電站是新建變電站，距調(diào)度中心距離遙遠(yuǎn)。為完成與調(diào)度中心的載波通訊，考慮以新孤變作為轉(zhuǎn)接站，投入使用ZBD-3B型載波機(jī)，應(yīng)用微機(jī)自動盤。而ZJ-5載波機(jī)自動盤沒有4W+E/M接口方式，只有4線音轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)，如圖1。
4W+E/M音轉(zhuǎn)口的話音回路分別由“四發(fā)”和“四收”傳輸，信令分別經(jīng)由E線和M線傳輸，而4W音轉(zhuǎn)口話音信號和信令信號都是在同一對線上傳輸，因此它們之間的接口方法從原理上講就是將4W+E/M的“分線制”轉(zhuǎn)換成被4W接口識別的“共線制”，或是將4W接口的“共線制”分離成4W+E/M所需要的“分線制”。

音轉(zhuǎn)接口設(shè)計(jì)方案

如前所述，在油田新孤變需要解決ZBD-3B型載波機(jī)自動盤與ZJ-5載波機(jī)自動盤的轉(zhuǎn)接問題。首先來分析一下2種接口的工作方式。
● ZBD-3B型載波機(jī)自動盤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(jī)和傳輸系統(tǒng)的音頻終端設(shè)備之間，其中4W表示四線制話音傳輸接口，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。E/M控制線本身傳輸?shù)氖侵绷餍盘?，其傳輸距離有限。因此往往需要通過傳輸設(shè)備的信號終端，把E和M控制線的狀態(tài)信號變換成便于在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?，一般在傳輸話音信號頻帶以外的頻帶內(nèi)傳送，這樣，E/M控制線的信號傳輸就不受距離的限制了。
M線的功能主要是發(fā)送線路監(jiān)控信號。在近距離內(nèi),交換機(jī)和交換機(jī)直接連接，從主叫端交換機(jī)E/M中繼接口電路的M線發(fā)出線路監(jiān)控信號，如占用、釋放、應(yīng)答信號，直接啟動被叫端E/M中繼接口的E線，送出呼叫請求信號，被叫端交換機(jī)準(zhǔn)備接收并處理呼叫，反之亦然。距離遠(yuǎn)時，由于話音衰減及E/M接口電路直流環(huán)路電阻的限制，交換機(jī)之間需要通過長途傳輸電路，如微波、載波等傳輸電路。這時主叫側(cè)交換機(jī)E/M中繼接口電路的M線則控制主叫側(cè)傳輸電路信號單元的M線，這樣一級一級地傳到被叫側(cè)傳輸電路信號單元的E線，再啟動被叫端交換機(jī)，反之亦然。M線的另外一個功能是用于發(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(xù)的撥號脈沖DP信號所表示的被叫用戶號碼，這種信號一般是經(jīng)由M線傳送。
E線用于接收對端交換機(jī)M線或信號單元發(fā)來的控制信號，釋放、應(yīng)答、證實(shí)及撥號脈沖DP信號等。E線屬于被控制線，接收并完成M線的控制功能。
● ZJ-5型載波機(jī)自動盤4W接口的工作方式
ZJ-5型載波機(jī)4W音轉(zhuǎn)口的話音信號和信令信號都是在同一對線上傳輸，4W方式采取的是閉環(huán)開環(huán)信令方式和直流脈沖撥號方式。圖2為甲站通過乙站（轉(zhuǎn)接站）向丙站進(jìn)行轉(zhuǎn)接的情況，圖中，乙1機(jī)和乙2機(jī)的用戶1均為轉(zhuǎn)接用戶。
● ZBD-3B型和ZJ-5型載波機(jī)的音轉(zhuǎn)接口設(shè)計(jì)
如前所述，為在新孤變電站完成不同的載波機(jī)型之間不同的音轉(zhuǎn)接口的連接，必須對相應(yīng)的電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造，使4W+E/M接口與ZJ-5型載波機(jī)音轉(zhuǎn)接口的信號可以互相轉(zhuǎn)化，從而完成調(diào)度中心用戶和新孤變及海洋變載波電話用戶之間的自動呼叫。
從前面講的兩種接口在用于音頻轉(zhuǎn)接時工作方式及信號狀態(tài)可以看出，兩種接口信號相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵在于對E、M兩條控制信號的處理和轉(zhuǎn)化，如何將4W話音信號與呼叫控制信號進(jìn)行組合和隔離是電路設(shè)計(jì)改造的關(guān)鍵。
考慮到新孤變電站下話路的要求，必須保留ZJ-5載波機(jī)的自動盤。在保留自動盤的情況下，有兩種方法可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化：一種是對ZJ-5載波機(jī)自動盤進(jìn)行改造，一種是另外設(shè)計(jì)制作一塊音轉(zhuǎn)接口板，加在ZBD-3B型載波機(jī)的4W+E/M接口與ZJ-5自動盤的4W音轉(zhuǎn)接口之間。前一種方法改造接線較為繁瑣，要影響到載波機(jī)自動盤的功能和使用，后一種方法能保持原調(diào)度系統(tǒng)習(xí)慣使用的方式，不改變載波機(jī)的原有性能和接線，對調(diào)度通信無任何影響。
面是音轉(zhuǎn)接口板的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試過程。
(1)接口板的電路設(shè)計(jì)
4W+E/M接口中E、M線傳輸?shù)亩际侵绷鳝h(huán)路信號，包括占用、釋放、應(yīng)答信號等，其中E控制線接口電路受M線控制，并且需要一定的驅(qū)動電流。因此，4W信號中話音與線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(xiàn)。

E、M線中傳輸?shù)木€路信號，包括M線上的撥號脈沖信號，可考慮采用繼電器接點(diǎn)的動作轉(zhuǎn)化為4W方式所要求的閉環(huán)開環(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(dāng)海洋變ZBD-3B載波機(jī)用戶為主叫時，新孤變ZBD-3B載波機(jī)用戶為被叫，新孤變載波機(jī)收到海洋變發(fā)來的號碼9，即占用ZBD-3B載波機(jī)自動盤音轉(zhuǎn)1接口,由4W+E/M線中的M1送“地”信號給接口板的M接線端，J1繼電器隨即吸動，J1接點(diǎn)吸合后轉(zhuǎn)換成閉環(huán)信號傳給海洋變ZJ-5載波機(jī)自動盤的用戶1接口，載波機(jī)音轉(zhuǎn)電路完成起機(jī)過程。
當(dāng)海洋變用戶開始撥號時，撥號脈沖以斷續(xù)“地”方式從接口板的M線進(jìn)入接口板，使繼電器J1斷續(xù)吸動，J1接點(diǎn)轉(zhuǎn)換成閉環(huán)信號傳給ZJ-5載波機(jī)，載波機(jī)發(fā)鈴電路將與之對應(yīng)的鈴頻信號發(fā)往調(diào)度中心，調(diào)度中心用戶振鈴，并送回鈴音給海洋變用戶。
調(diào)度中心用戶啟機(jī)時，振鈴信號停，并送閉環(huán)信號給海洋變ZJ-5載波機(jī)自動盤的音轉(zhuǎn)1接口，與之相連的接口板的音轉(zhuǎn)口也為閉環(huán)，繼電器J2吸動，E線送出“地”信號給海洋變ZBD-3B載波機(jī)自動盤的E1線，這時，調(diào)度中心用戶與海洋變用戶到達(dá)通話狀態(tài)。
雙方通話時，海洋變用戶的語音信號從“四收口”進(jìn)入接口板，經(jīng)電容C1、C2進(jìn)入ZJ-5載波機(jī)用戶1口，再經(jīng)載波機(jī)發(fā)信支路發(fā)往調(diào)度中心用戶。調(diào)度中心用戶的語音由收信支路進(jìn)入ZJ-5載波機(jī)的音轉(zhuǎn)1接口，從音轉(zhuǎn)口進(jìn)入接口板，經(jīng)電容C3、C4進(jìn)入海洋變ZBD-3B載波機(jī)的“四發(fā)口”，由此構(gòu)成收發(fā)分開的四線通話回路。
當(dāng)海洋變用戶做被叫時，啟機(jī)信令從調(diào)度中心載波機(jī)用戶送來，由海洋變ZJ-5載波機(jī)自動盤的音轉(zhuǎn)1接口進(jìn)入接口板，經(jīng)J2繼電器轉(zhuǎn)換后以“地”信號傳給ZBD-3B載波機(jī)自動盤的E1線，撥號脈沖方式與上述相同。
當(dāng)雙方用戶通話完畢拆線復(fù)原時，如果是海洋變用戶先掛機(jī)復(fù)原，則在新孤變送入接口板M線的“地”信號消失，接口板繼電器J1釋放，其接點(diǎn)開環(huán)，引起ZJ-5載波機(jī)相應(yīng)的用戶電路及其他電路復(fù)原。如果是調(diào)度中心用戶先掛機(jī)復(fù)原，則新孤變ZJ-5載波機(jī)音轉(zhuǎn)1接口將首先收到開環(huán)信號，從而引起接口板J2繼電器釋放，給E線的“地”信號停送，ZBD-3B載波機(jī)自動盤相應(yīng)復(fù)原，通路全線復(fù)原。
(2)接口電路板的制作
接口板電路設(shè)計(jì)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?yàn)榻涌诎迨茄b在新孤變載波通信機(jī)房的2臺ZBD-3B型和ZJ-5型載波機(jī)之間，接口板可裝在任何一種機(jī)架上，考慮到ZBD-3B機(jī)還有空的插槽位置，因此選擇與ZBD-3B機(jī)通用插盤相同大小的印制板，然后根據(jù)電路圖畫出了印制板的線路圖，委托有關(guān)部門制作。
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線發(fā)、4線收、M線、E線及用戶口接線、音轉(zhuǎn)口接線、-24V電源接線，做出標(biāo)簽。在印制板前端做一合適的擋板，標(biāo)注“音轉(zhuǎn)接口板”，插在ZBD-3B機(jī)架的一空槽中。
(3)接口板的調(diào)試
把接口板的引出線4線發(fā)、4線收、M線、E線與ZBD-3B機(jī)機(jī)架自動盤JX2端子的4F1、4S1、Me1、E1+相接，Mc1端子接地。引出線用戶口接線、音轉(zhuǎn)口接線與ZJ-5機(jī)架自動盤的用戶1和音轉(zhuǎn)1接線端相接，-24V電源線接ZBD-3B機(jī)的電源。
連接完畢后，進(jìn)行了電路開通的試驗(yàn)。按照音轉(zhuǎn)的撥號方式，調(diào)度中心用戶與海洋變用戶進(jìn)行了互相的撥號和通話，發(fā)現(xiàn)起機(jī)、撥號及復(fù)原過程基本正常，但是通話雜音大、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(jī)四線通路的收發(fā)電平要求，調(diào)整了兩機(jī)架的四線收發(fā)衰減器，經(jīng)試驗(yàn)通話質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。

結(jié)束語
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(diào)度中心一百多公里，周圍沒有任何通信線路，投產(chǎn)初期與調(diào)度中心的調(diào)度通信只有1部無線電臺電話。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(zhuǎn)接口板可完成2種機(jī)型載波機(jī)的轉(zhuǎn)接，從而可建立海洋變電站與調(diào)度中心的通信鏈路，這樣海洋變電站的載波電話就可以進(jìn)入調(diào)度中心的交換網(wǎng)。在海洋變電站ZBD-3B載波機(jī)應(yīng)用微機(jī)自動盤后，就可為海洋變增加4部電話，站內(nèi)通信也得到了相應(yīng)解決。今后其他變電站如遇到類似的轉(zhuǎn)接問題，均可應(yīng)用和推廣此方案來解決。