一种新型编码通信的对线器设计与应用

云南电网公司玉溪供电局 王振邦 戴伟康 杨永旭

在电网二次设备运维实践中，大量缺陷的误接线、漏接线的情况时常影响设备正常运行，对可靠性指标形成威胁。目前，电网建设节奏越来越快，项目复杂程度与建设工期矛盾愈发突出，电网建设不同于一般工程，如单人工作、凭经验接线等情况不仅会影响施工安全的考核性指标，而且产生的寄生回路、端子虚接、相位接反等错误更有可能在项目完成后侵蚀工程质量。电网二次设备接线在常规站和智能站均大量存在，接线方式极为复杂，对施工及运维人员的技术技能水平都有极高要求。

目前所采用的电缆对线方法需要两侧的操作者使用万用表在电缆的两端作业，两侧的操作者分别对地连接万用表测试线，通过大地形成一个电位回路，如果万用表蜂鸣档发声则证明两侧测试电缆为同一根。这种传统方法使用过程存在以下问题：一是操作过程较为烦琐，需要重复测量多次；二是需要电缆两侧都有工作人员，提高了作业现场人力资源需求；三是两侧工作人员通过电话等方式交流，效率低下，且经常发生人为的测量错误。

近年来，相关专家学者对数字式电缆对线器进行了大量研究，如新型数字式线缆对线器的设计及应用[1]，研究一种一次测试多根芯线的数字式新型线缆对线器，通过数显模块，显示与二次电缆清单对应的编号，实现快速、准确核对线缆芯线的目的[2]。

为了解决上述问题，本文研究一种基于编码通信的对线器，核心办法是使用电信号对所接线的电缆/端子等进行编号，从而在电缆对端使用接收机识别电缆编号，实现快速、准确核对线缆芯线的目的。

1 编码通信的对线器的设计原理

编码通信对线器是为了解决如何更快发现因人为因素等原因导致的误接线的问题。该对线器分为发送机与接收机，采用发射机发送编码信息，借用电网二次设备接线与接收机实现有线的串口通信。当发送机的选择/地址分配单元与多根二次接线同时连接时，不同的接线会被赋予不同意义的电信号，接收机根据电信号即可判断当前测量的电缆是否误接线。原理示意图如图1所示。

图1 编码通信的对线器原理示意图

此样式的编码通信的对线器能解决的主要问题：能实现的数字式电缆对线器及新式的电缆对线工艺方法，能够帮助作业人员简明精确地进行对线，并能有效解决人力资源，极大地提升对线工艺的速度和质量，在电力行业新建改造等工程场景下节约时间，创造效益。

此样式的编码通信的对线器具备以下特性：一是高效性：数字式对线器可以同时多芯电缆进行对线，不同于传统依赖人员配合的模式；二是独特性：数字式对线器使用485模式接线的modbus 规约给每一根电缆赋予特定的编号，不同于市面上以及类似项目依赖模拟量和特定阻值电缆分压后的值数字化比对的方案；三是精确性：使用数字式对线器时，每一根电缆都有其特定的编号，根据测试结果中编号的排布顺序，使用人员可以一目了然地发现漏接、错接的情况；四是效益性：使用数字式电缆对线器时，能极大节省电缆对线消耗的时间和人力，对整个建设的效率提升大有裨益。

2 新型线缆对线器的设计方案

编码通信对线器在对线时，远端编号器和电缆对线器导通后以数字化显示的形式直观显示芯线编号，从而快速确定被测的某根导线对应的序号。在实际应用中，对线器芯线核对时，通过与二次电缆清单进行对应，根据接收器显示数字判定序号对应的线号。如在电缆一端接入测试设备，在不同的线芯上连续发送不同数字，例如第一根线芯连续发送1，第二根线芯连续发送2，以此类推，在电缆的另一端分别接入测试，假如收到数字1则证明为第一根电缆，假如收到数字2则证明为第二根电缆，如果某根线收不到数字则说明电缆断线或者接触不良，跟以往用万用表测量的方式比较，该方法较为便捷。

编码通信的对线器分为发送端和接收端，发送端由主控、数据选择器组成，接收端由主控、OLED 屏幕、数据选择器组成。发送端接线图如图2所示：MCU 通过选择器选择TX 与0-20号端子相连，同一时刻，TX 只与1个端子相连。另外增加1个接地端子，使发送端与接收端形成回路。

图2 发送端连接图

接收端接线图如下：MCU 通过选择器选择RX与0-20号端子相连，同一时刻，RX 只与1个端子相连。另外增加1个接地端子，使发送端与接收端形成回路。接收端整体与发送端大致相同，多了屏幕显示功能（如图3所示）。

图3 接收端连接图

3 编码通信的对线器的工作过程

发送端：在T1时刻，选通第1个端口，TX 发送数字“1”到1号端子；在T2时刻，选通第2个端口，TX 发送数字“2”到2号端子；同上，直到数字“20”发送到20号端子。接收端：在T1时刻，选通第1个端口，RX 接收1号端子的数字“？”；在T2时刻，选通第2个端口，RX 接收2号端子的数字“？”；同上，直到接收到20号端子的数字“？”。举例，屏幕显示见表1，若1号端口显示“1”，代表接收端的1号端子与发送端的1号端子相连；若2号端口显示“4”，代表接收端的2号端子与发送端的4号端子相连；同上，3对6、4对9、5对10……，19号端口显示“20”，代表接收端的19号端子与发送端的20号端子相连。

表1 T1时刻不同编号端子接线导通时接收端屏幕显示

4 编码通信的对线器的使用步骤

4.1 发送端

一是对线器正面从左到右依次是运行指示灯、充电指示灯、满电指示灯；右侧是20P 的测试端口（从上到下是1～20号接口）。二是对线器上面从左到右依次是接地端口、充电接口、电源开关；将接地端口与接地线相连。接线时请务必接紧实，轻拉检查有无掉落。三是将需要测试的线芯插入对线器右侧的测试端口。接线时请务必接紧实，轻拉检查有无掉落。四是将开关调至“-”档，对线器开机，等待2s，电源指示灯慢闪，运行正常。四是将开关调至“O”档，对线器关机。五是设置供电功能。充电时，充电指示灯常亮；充满时，满电指示灯常亮。拔下充电器，两灯熄灭。

4.2 接收端

一是对线器正面从左到右依次是运行指示灯、充电指示灯、满电指示灯以及屏幕。二是对线器上面从左到右依次是接地端口、测试端口、充电接口、电源开关；将接地端口与接地线相连，测试端口与测试线相连，接线时请务必接紧实，轻拉检查有无掉落。三是将开关调至“-”档，对线器开机，电源指示灯慢闪，同时屏幕显示“PORT：”，运行正常。四是测试线与被测线芯相连，屏幕显示对应的端口号，例如“PORT：1”。五是将开关调至“O”档，对线器关机。六是设置供电功能。充电时，充电指示灯常亮；充满时，满电指示灯常亮。拔下充电器，两灯熄灭。

5 编码通信的对线器的应用展望

编码通信的对线器设计与应用，可大大提高施工速度，可以作为电力二次设备接线等工程项目现场场景中的新型测试工具。使用接线本身构成串口通信回路，使测试工作能精确地反映接线实际状况。在电力新建工程、大修技改和变电运检专业管理方面，具有实用性和普遍应用的意义。编码通信的对线器设计与应用，能实现以下效益预测。

一是使用该测试终端能够便捷快速地完成电缆的测试工作，在电缆一端接入测试设备，在不同的线芯上连续发送不同数字，例如第一根线芯连续发送1，第二根线芯连续发送2，该方法较为便捷。

二是使用该测试终端能够节省人力资源，使用万用表测试需要4个人进行测试工作，现在两个人就可以进行测试工作，在电缆的一端连续发送数据，工作人员可到另一端进行检测，人力资源节省了一半。

三是使用该测试终端能够提高工作效率，使用万用表测试时需要两侧工作人员通过电话等方式进行交流，如果对方手机不能正常使用就可能导致该项工作无法继续进行，使用该测试终端后不存在以上问题，不需要通过外界设备进行交流，可以直接从终端本身查看测试结果。

6 总结

编码通信的对线器的技术关键点及创新点如下：一是高效性：数字式对线器可以同时多芯电缆进行对线，不同于传统依赖人员配合的模式；二是独特性：数字式对线器不同于市面上以及类似项目依赖模拟量和特定阻值电缆分压后的值数字化比对的方案；三是精确性：使用数字式对线器时，每一根电缆都有其特定的编号，使用人员可以一目了然地发现漏接、错接的情况；四是效益性：使用数字式电缆对线器时，能极大节省电缆对线消耗的时间和人力，对整个建设的效率提升大有裨益。

综上，本文分析了一种编码通信的对线器的设计及应用，能有效提高工程施工、变电运维人员在工程施工、故障查找的工作效率，降低了工程施工、故障查找的时间和误接线的风险，供电企业的供电可靠性得到提高。