电力系统通信的音转接口设计

----摘 要：针对在胜利油田电力系统中不同类型的电力线载波通信设备之间连接和组网时遇到的技术问题，分别介绍了ZBD-3B型与ZJ-5型载波机的自动盘接口的工作和转接原理，从如何将话音与呼叫控制信号进行组合和隔离的分析角度，提出了音转接口板的设计原理和方法，并顺利制作和调试成功，解决了海洋变电站与调度中心的通信问题。 关键词：载波机；自动盘；接口；设计 引言 胜利油田电网是全国目前最大的企业电网之一，随着油田电网专业化管理的进一步深化和加强，作为油田电力系统重要组成部分的电力通信专网在整个电网运行和管理中的地位越来越重要。由于历史的原因，目前胜利油田电力系统通信网中的部分电力专用通讯设备在设计和技术上已显得相对陈旧和落后，致使各种不同设备之间的连接和组网功能不能很好地满足实际需求。例如电力线载波通信设备现在使用的主要机型为ZBD-3B型和ZJ-5型载波机，虽然传输通道部分设计合理，性能稳定，但其自动交换部分作为与其他设备连接或载波机间组网的重要接口，因为生产时间较早，接口设计方面种类少,技术落后，特别是ZJ-5型载波机在遇到与ZBD-3B型载波机自动盘的音频转接组网连接时非常不便。这在很大程度上都影响到了整个电力线载波通信的稳定和畅通，制约了电力调度的安全和经济运行。 为积极改进设备，保障整个电力线载波通信网的高效和可靠运行，我们通过自主开发设计，在载波机组网方面成功地解决了油田新孤变电站ZBD-3B型和ZJ-5型载波机的不同的自动盘间的音频转接问题。在电力通信设备挖潜增效、降低成本及新功能开发等方面都创造了良好的效益。 问题的提出 胜利油田电力通讯网中电力载波设备有2种机型，即ZBD-3B型和ZJ-5型载波机。为保证整个电力载波通信网络的完整可靠和调度电话的畅通，在部分变电站需很好地解决不同机型载波设备间的组网接口问题，遇到的实际问题就是解决新孤变电站ZBD-3B型和ZJ-5型载波机的不同的自动盘间的音转组网连接问题，以保障调度中心与新孤变电站及海洋变电站间的可靠的电话通信。 新孤变电站原来使用的是早期的ZJ-5型载波机，海洋变电站是新建变电站，距调度中心距离遥远。为完成与调度中心的载波通讯，考虑以新孤变作为转接站，投入使用ZBD-3B型载波机，应用微机自动盘。而ZJ-5载波机自动盘没有4W+E/M接口方式，只有4线音转口，因此在新孤变需要对4W+E/M和4W方式之间的接口连接进行电路改造与设计，如图1。 4W+E/M音转口的话音回路分别由“四发”和“四收”传输，信令分别经由E线和M线传输，而4W音转口话音信号和信令信号都是在同一对线上传输，因此它们之间的接口方法从原理上讲就是将4W+E/M的“分线制”转换成被4W接口识别的“共线制”，或是将4W接口的“共线制”分离成4W+E/M所需要的“分线制”。 音转接口设计方案 如前所述，在油田新孤变需要解决ZBD-3B型载波机自动盘与ZJ-5载波机自动盘的转接问题。首先来分析一下2种接口的工作方式。 ● ZBD-3B型载波机自动盘4W+E/M接口的工作方式[1] 4W+E/M的中继接口目前普遍采用在交换机和传输系统的音频终端设备之间，其中4W表示四线制话音传输接口，E和M分别表示用以接收和发送状态信号的E/M控制线。E/M控制线本身传输的是直流信号，其传输距离有限。因此往往需要通过传输设备的信号终端，把E和M控制线的状态信号变换成便于在传输系统中传输的信号，一般在传输话音信号频带以外的频带内传送，这样，E/M控制线的信号传输就不受距离的限制了。 M线的功能主要是发送线路监控信号。在近距离内,交换机和交换机直接连接，从主叫端交换机E/M中继接口电路的M线发出线路监控信号，如占用、释放、应答信号，直接启动被叫端E/M中继接口的E线，送出呼叫请求信号，被叫端交换机准备接收并处理呼叫，反之亦然。距离远时，由于话音衰减及E/M接口电路直流环路电阻的限制，交换机之间需要通过长途传输电路，如微波、载波等传输电路。这时主叫侧交换机E/M中继接口电路的M线则控制主叫侧传输电路信号单元的M线，这样一级一级地传到被叫侧传输电路信号单元的E线，再启动被叫端交换机，反之亦然。M线的另外一个功能是用于发送拨号脉冲DP信号。在中继接口电路中往往需要传送一种用断续的拨号脉冲DP信号所表示的被叫用户号码，这种信号一般是经由M线传送。 E线用于接收对端交换机M线或信号单元发来的控制信号，释放、应答、证实及拨号脉冲DP信号等。E线属于被控制线，接收并完成M线的控制功能。 ● ZJ-5型载波机自动盘4W接口的工作方式 ZJ-5型载波机4W音转口的话音信号和信令信号都是在同一对线上传输，4W方式采取的是闭环开环信令方式和直流脉冲拨号方式。图2为甲站通过乙站（转接站）向丙站进行转接的情况，图中，乙1机和乙2机的用户1均为转接用户。 ● ZBD-3B型和ZJ-5型载波机的音转接口设计 如前所述，为在新孤变电站完成不同的载波机型之间不同的音转接口的连接，必须对相应的电路进行重新设计和改造，使4W+E/M接口与ZJ-5型载波机音转接口的信号可以互相转化，从而完成调度中心用户和新孤变及海洋变载波电话用户之间的自动呼叫。 从前面讲的两种接口在用于音频转接时工作方式及信号状态可以看出，两种接口信号相互转化的关键在于对E、M两条控制信号的处理和转化，如何将4W话音信号与呼叫控制信号进行组合和隔离是电路设计改造的关键。 考虑到新孤变电站下话路的要求，必须保留ZJ-5载波机的自动盘。在保留自动盘的情况下，有两种方法可实现上述转化：一种是对ZJ-5载波机自动盘进行改造，一种是另外设计制作一块音转接口板，加在ZBD-3B型载波机的4W+E/M接口与ZJ-5自动盘的4W音转接口之间。前一种方法改造接线较为繁琐，要影响到载波机自动盘的功能和使用，后一种方法能保持原调度系统习惯使用的方式，不改变载波机的原有性能和接线，对调度通信无任何影响。 面是音转接口板的设计、制作和调试过程。 (1)接口板的电路设计 4W+E/M接口中E、M线传输的都是直流环路信号，包括占用、释放、应答信号等，其中E控制线接口电路受M线控制，并且需要一定的驱动电流。因此，4W信号中话音与线路呼叫控制信号的分离和组合可考虑采用电感和电容元件实现。 E、M线中传输的线路信号，包括M线上的拨号脉冲信号，可考虑采用继电器接点的动作转化为4W方式所要求的闭环开环信令方式和直流脉冲拨号方式。图3为接口板的电路图。 当海洋变ZBD-3B载波机用户为主叫时，新孤变ZBD-3B载波机用户为被叫，新孤变载波机收到海洋变发来的号码9，即占用ZBD-3B载波机自动盘音转1接口,由4W+E/M线中的M1送“地”信号给接口板的M接线端，J1继电器随即吸动，J1接点吸合后转换成闭环信号传给海洋变ZJ-5载波机自动盘的用户1接口，载波机音转电路完成起机过程。 当海洋变用户开始拨号时，拨号脉冲以断续“地”方式从接口板的M线进入接口板，使继电器J1断续吸动，J1接点转换成闭环信号传给ZJ-5载波机，载波机发铃电路将与之对应的铃频信号发往调度中心，调度中心用户振铃，并送回铃音给海洋变用户。 调度中心用户启机时，振铃信号停，并送闭环信号给海洋变ZJ-5载波机自动盘的音转1接口，与之相连的接口板的音转口也为闭环，继电器J2吸动，E线送出“地”信号给海洋变ZBD-3B载波机自动盘的E1线，这时，调度中心用户与海洋变用户到达通话状态。 双方通话时，海洋变用户的语音信号从“四收口”进入接口板，经电容C1、C2进入ZJ-5载波机用户1口，再经载波机发信支路发往调度中心用户。调度中心用户的语音由收信支路进入ZJ-5载波机的音转1接口，从音转口进入接口板，经电容C3、C4进入海洋变ZBD-3B载波机的“四发口”，由此构成收发分开的四线通话回路。 当海洋变用户做被叫时，启机信令从调度中心载波机用户送来，由海洋变ZJ-5载波机自动盘的音转1接口进入接口板，经J2继电器转换后以“地”信号传给ZBD-3B载波机自动盘的E1线，拨号脉冲方式与上述相同。 当双方用户通话完毕拆线复原时，如果是海洋变用户先挂机复原，则在新孤变送入接口板M线的“地”信号消失，接口板继电器J1释放，其接点开环，引起ZJ-5载波机相应的用户电路及其他电路复原。如果是调度中心用户先挂机复原，则新孤变ZJ-5载波机音转1接口将首先收到开环信号，从而引起接口板J2继电器释放，给E线的“地”信号停送，ZBD-3B载波机自动盘相应复原，通路全线复原。 (2)接口电路板的制作 接口板电路设计完毕，下一步的工作就是电路板的制作。首先确定印制板的大小。因为接口板是装在新孤变载波通信机房的2台ZBD-3B型和ZJ-5型载波机之间，接口板可装在任何一种机架上，考虑到ZBD-3B机还有空的插槽位置，因此选择与ZBD-3B机通用插盘相同大小的印制板，然后根据电路图画出了印制板的线路图，委托有关部门制作。 元器件的选择。C1、C2、C3、C4选用CL20-160V-2μF优质涤纶电容，电感选用125mH，二极管选1N4007，继电器选DS2E-S-DC24V。 将上述元件焊在制作好的印制板上，引出4线发、4线收、M线、E线及用户口接线、音转口接线、-24V电源接线，做出标签。在印制板前端做一合适的挡板，标注“音转接口板”，插在ZBD-3B机架的一空槽中。 (3)接口板的调试 把接口板的引出线4线发、4线收、M线、E线与ZBD-3B机机架自动盘JX2端子的4F1、4S1、Me1、E1+相接，Mc1端子接地。引出线用户口接线、音转口接线与ZJ-5机架自动盘的用户1和音转1接线端相接，-24V电源线接ZBD-3B机的电源。 连接完毕后，进行了电路开通的试验。按照音转的拨号方式，调度中心用户与海洋变用户进行了互相的拨号和通话，发现起机、拨号及复原过程基本正常，但是通话杂音大、音量偏小。经分析为接口板引入后造成传输电平衰减所致，按照两载波机四线通路的收发电平要求，调整了两机架的四线收发衰减器，经试验通话质量明显好转。 结束语 海洋变电站是一座新建的位于海边的偏僻的110kV变电站，距离调度中心一百多公里，周围没有任何通信线路，投产初期与调度中心的调度通信只有1部无线电台电话。同期新建与新孤变的电力载波通信后，在新孤变利用制作的音转接口板可完成2种机型载波机的转接，从而可建立海洋变电站与调度中心的通信链路，这样海洋变电站的载波电话就可以进入调度中心的交换网。在海洋变电站ZBD-3B载波机应用微机自动盘后，就可为海洋变增加4部电话，站内通信也得到了相应解决。今后其他变电站如遇到类似的转接问题，均可应用和推广此方案来解决。