一種新型編碼通信的對線器設計與應用

云南電網(wǎng)公司玉溪供電局 王振邦 戴偉康 楊永旭

在電網(wǎng)二次設備運維實踐中，大量缺陷的誤接線、漏接線的情況時常影響設備正常運行，對可靠性指標形成威脅。目前，電網(wǎng)建設節(jié)奏越來越快，項目復雜程度與建設工期矛盾愈發(fā)突出，電網(wǎng)建設不同于一般工程，如單人工作、憑經(jīng)驗接線等情況不僅會影響施工安全的考核性指標，而且產(chǎn)生的寄生回路、端子虛接、相位接反等錯誤更有可能在項目完成后侵蝕工程質(zhì)量。電網(wǎng)二次設備接線在常規(guī)站和智能站均大量存在，接線方式極為復雜，對施工及運維人員的技術技能水平都有極高要求。

目前所采用的電纜對線方法需要兩側(cè)的操作者使用萬用表在電纜的兩端作業(yè)，兩側(cè)的操作者分別對地連接萬用表測試線，通過大地形成一個電位回路，如果萬用表蜂鳴檔發(fā)聲則證明兩側(cè)測試電纜為同一根。這種傳統(tǒng)方法使用過程存在以下問題：一是操作過程較為煩瑣，需要重復測量多次；二是需要電纜兩側(cè)都有工作人員，提高了作業(yè)現(xiàn)場人力資源需求；三是兩側(cè)工作人員通過電話等方式交流，效率低下，且經(jīng)常發(fā)生人為的測量錯誤。

近年來，相關專家學者對數(shù)字式電纜對線器進行了大量研究，如新型數(shù)字式線纜對線器的設計及應用[1]，研究一種一次測試多根芯線的數(shù)字式新型線纜對線器，通過數(shù)顯模塊，顯示與二次電纜清單對應的編號，實現(xiàn)快速、準確核對線纜芯線的目的[2]。

為了解決上述問題，本文研究一種基于編碼通信的對線器，核心辦法是使用電信號對所接線的電纜/端子等進行編號，從而在電纜對端使用接收機識別電纜編號，實現(xiàn)快速、準確核對線纜芯線的目的。

1 編碼通信的對線器的設計原理

編碼通信對線器是為了解決如何更快發(fā)現(xiàn)因人為因素等原因?qū)е碌恼`接線的問題。該對線器分為發(fā)送機與接收機，采用發(fā)射機發(fā)送編碼信息，借用電網(wǎng)二次設備接線與接收機實現(xiàn)有線的串口通信。當發(fā)送機的選擇/地址分配單元與多根二次接線同時連接時，不同的接線會被賦予不同意義的電信號，接收機根據(jù)電信號即可判斷當前測量的電纜是否誤接線。原理示意圖如圖1所示。

圖1 編碼通信的對線器原理示意圖

此樣式的編碼通信的對線器能解決的主要問題：能實現(xiàn)的數(shù)字式電纜對線器及新式的電纜對線工藝方法，能夠幫助作業(yè)人員簡明精確地進行對線，并能有效解決人力資源，極大地提升對線工藝的速度和質(zhì)量，在電力行業(yè)新建改造等工程場景下節(jié)約時間，創(chuàng)造效益。

此樣式的編碼通信的對線器具備以下特性：一是高效性：數(shù)字式對線器可以同時多芯電纜進行對線，不同于傳統(tǒng)依賴人員配合的模式；二是獨特性：數(shù)字式對線器使用485模式接線的modbus 規(guī)約給每一根電纜賦予特定的編號，不同于市面上以及類似項目依賴模擬量和特定阻值電纜分壓后的值數(shù)字化比對的方案；三是精確性：使用數(shù)字式對線器時，每一根電纜都有其特定的編號，根據(jù)測試結(jié)果中編號的排布順序，使用人員可以一目了然地發(fā)現(xiàn)漏接、錯接的情況；四是效益性：使用數(shù)字式電纜對線器時，能極大節(jié)省電纜對線消耗的時間和人力，對整個建設的效率提升大有裨益。

2 新型線纜對線器的設計方案

編碼通信對線器在對線時，遠端編號器和電纜對線器導通后以數(shù)字化顯示的形式直觀顯示芯線編號，從而快速確定被測的某根導線對應的序號。在實際應用中，對線器芯線核對時，通過與二次電纜清單進行對應，根據(jù)接收器顯示數(shù)字判定序號對應的線號。如在電纜一端接入測試設備，在不同的線芯上連續(xù)發(fā)送不同數(shù)字，例如第一根線芯連續(xù)發(fā)送1，第二根線芯連續(xù)發(fā)送2，以此類推，在電纜的另一端分別接入測試，假如收到數(shù)字1則證明為第一根電纜，假如收到數(shù)字2則證明為第二根電纜，如果某根線收不到數(shù)字則說明電纜斷線或者接觸不良，跟以往用萬用表測量的方式比較，該方法較為便捷。

編碼通信的對線器分為發(fā)送端和接收端，發(fā)送端由主控、數(shù)據(jù)選擇器組成，接收端由主控、OLED 屏幕、數(shù)據(jù)選擇器組成。發(fā)送端接線圖如圖2所示：MCU 通過選擇器選擇TX 與0-20號端子相連，同一時刻，TX 只與1個端子相連。另外增加1個接地端子，使發(fā)送端與接收端形成回路。

圖2 發(fā)送端連接圖

接收端接線圖如下：MCU 通過選擇器選擇RX與0-20號端子相連，同一時刻，RX 只與1個端子相連。另外增加1個接地端子，使發(fā)送端與接收端形成回路。接收端整體與發(fā)送端大致相同，多了屏幕顯示功能（如圖3所示）。

圖3 接收端連接圖

3 編碼通信的對線器的工作過程

發(fā)送端：在T1時刻，選通第1個端口，TX 發(fā)送數(shù)字“1”到1號端子；在T2時刻，選通第2個端口，TX 發(fā)送數(shù)字“2”到2號端子；同上，直到數(shù)字“20”發(fā)送到20號端子。接收端：在T1時刻，選通第1個端口，RX 接收1號端子的數(shù)字“？”；在T2時刻，選通第2個端口，RX 接收2號端子的數(shù)字“？”；同上，直到接收到20號端子的數(shù)字“？”。舉例，屏幕顯示見表1，若1號端口顯示“1”，代表接收端的1號端子與發(fā)送端的1號端子相連；若2號端口顯示“4”，代表接收端的2號端子與發(fā)送端的4號端子相連；同上，3對6、4對9、5對10……，19號端口顯示“20”，代表接收端的19號端子與發(fā)送端的20號端子相連。

表1 T1時刻不同編號端子接線導通時接收端屏幕顯示

4 編碼通信的對線器的使用步驟

4.1 發(fā)送端

一是對線器正面從左到右依次是運行指示燈、充電指示燈、滿電指示燈；右側(cè)是20P 的測試端口（從上到下是1～20號接口）。二是對線器上面從左到右依次是接地端口、充電接口、電源開關；將接地端口與接地線相連。接線時請務必接緊實，輕拉檢查有無掉落。三是將需要測試的線芯插入對線器右側(cè)的測試端口。接線時請務必接緊實，輕拉檢查有無掉落。四是將開關調(diào)至“-”檔，對線器開機，等待2s，電源指示燈慢閃，運行正常。四是將開關調(diào)至“O”檔，對線器關機。五是設置供電功能。充電時，充電指示燈常亮；充滿時，滿電指示燈常亮。拔下充電器，兩燈熄滅。

4.2 接收端

一是對線器正面從左到右依次是運行指示燈、充電指示燈、滿電指示燈以及屏幕。二是對線器上面從左到右依次是接地端口、測試端口、充電接口、電源開關；將接地端口與接地線相連，測試端口與測試線相連，接線時請務必接緊實，輕拉檢查有無掉落。三是將開關調(diào)至“-”檔，對線器開機，電源指示燈慢閃，同時屏幕顯示“PORT：”，運行正常。四是測試線與被測線芯相連，屏幕顯示對應的端口號，例如“PORT：1”。五是將開關調(diào)至“O”檔，對線器關機。六是設置供電功能。充電時，充電指示燈常亮；充滿時，滿電指示燈常亮。拔下充電器，兩燈熄滅。

5 編碼通信的對線器的應用展望

編碼通信的對線器設計與應用，可大大提高施工速度，可以作為電力二次設備接線等工程項目現(xiàn)場場景中的新型測試工具。使用接線本身構(gòu)成串口通信回路，使測試工作能精確地反映接線實際狀況。在電力新建工程、大修技改和變電運檢專業(yè)管理方面，具有實用性和普遍應用的意義。編碼通信的對線器設計與應用，能實現(xiàn)以下效益預測。

一是使用該測試終端能夠便捷快速地完成電纜的測試工作，在電纜一端接入測試設備，在不同的線芯上連續(xù)發(fā)送不同數(shù)字，例如第一根線芯連續(xù)發(fā)送1，第二根線芯連續(xù)發(fā)送2，該方法較為便捷。

二是使用該測試終端能夠節(jié)省人力資源，使用萬用表測試需要4個人進行測試工作，現(xiàn)在兩個人就可以進行測試工作，在電纜的一端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，工作人員可到另一端進行檢測，人力資源節(jié)省了一半。

三是使用該測試終端能夠提高工作效率，使用萬用表測試時需要兩側(cè)工作人員通過電話等方式進行交流，如果對方手機不能正常使用就可能導致該項工作無法繼續(xù)進行，使用該測試終端后不存在以上問題，不需要通過外界設備進行交流，可以直接從終端本身查看測試結(jié)果。

6 總結(jié)

編碼通信的對線器的技術關鍵點及創(chuàng)新點如下：一是高效性：數(shù)字式對線器可以同時多芯電纜進行對線，不同于傳統(tǒng)依賴人員配合的模式；二是獨特性：數(shù)字式對線器不同于市面上以及類似項目依賴模擬量和特定阻值電纜分壓后的值數(shù)字化比對的方案；三是精確性：使用數(shù)字式對線器時，每一根電纜都有其特定的編號，使用人員可以一目了然地發(fā)現(xiàn)漏接、錯接的情況；四是效益性：使用數(shù)字式電纜對線器時，能極大節(jié)省電纜對線消耗的時間和人力，對整個建設的效率提升大有裨益。

綜上，本文分析了一種編碼通信的對線器的設計及應用，能有效提高工程施工、變電運維人員在工程施工、故障查找的工作效率，降低了工程施工、故障查找的時間和誤接線的風險，供電企業(yè)的供電可靠性得到提高。