一种用于智能变电站的自动智能查线装置的制作方法

本发明属于测量领域，尤其涉及一种用于检测电缆、传输线或网络中故障的探测装置。

背景技术：

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。

在电力输送及继保系统中，智能变电站系统通常可分为3层结构：过程层、间隔层和站控层。过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能；间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信；站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上二次设备的测量和控制功能，完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

由此可见，智能变电站与传统变电站最大差别体现在三个方面：1、一次设备智能化；2、设备检修状态化；3、二次设备网络化。

在智能变电站二次系统的安装、调试施工过程中，需要使用大量的电缆，然而在电缆敷设后，电缆对线是一道非常重要的工序。

目前电缆对线时普遍用到以下几种工具：电话、对讲机、万用表等，对线时必须二人或以上配合，且事先约定对线的一致信号，一方与另一方须协调配合。一种常用的方式是一人在电缆的一端短接线芯，另一人在电缆的另一端使用万用表对线芯逐根进行测量，测量过程中使用电话等通信工具实时沟通，在确定当前测量的电缆时，设置相同的标记。

授权公告日为2013年11月13日，授权公告号CN 203289523 U的中国实用新型专利中，公开了一种“电话线路查线装置”，其包括：万用表拨盘，按键，话筒，听筒，用于显示万用表测量信息或通话信息的显示屏，用于电话与万用表功能切换的拨片开关，检测线接口；所述的万用表拨盘及显示屏连接万用表内部电路；所述的按键，话筒，听筒及显示屏连接电话线路板；所述的检测线接口连接所述的拨片开关，所述的拨片开关连接所述的万用表内部电路及电话线路板。该电话线路查线装置将电话与万用表整合在一起，通过拨片开关实现功能的切换，便于携带，并且使用方便。该技术方案虽然用万用表、拨片开关来解决了快速显示、便于显示和判断、切换快速的问题，但其存在整个校线的过程耗时较长，而且容易出错的不足。

如何能够快速、高效地进行对线工作，减少对线过程中的人力、物力消耗，提高工作效率，是当前实际施工过程中急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于智能变电站的自动智能查线装置。其通过二极管甄别待测电缆各芯在预制电缆插头上的连接顺序，通过检测回路串接入的电阻值，判断出待测电缆对应芯与芯之间的通/断关系；针对智能变电站的大批量预制电缆，采用自动化测试手段，可迅速检查智能变电站预制电缆的制造质量，实现安装前查线和上电前预制电缆查线，快速发现预制电缆安装过程的损坏及错放，保证线缆敷设、接头制作的工程质量，大大提高了查线工作效率，有助于明显缩短智能变电站的施工周期。

本发明的技术方案是：提供一种用于智能变电站的自动智能查线装置，其特征是：

设置第一和第二测试插座；所述的测试插座为n芯线插座；n为待测电缆的芯数；

在第一测试插座处，按照待测电缆的芯数n，设置n+2个继电器，每个继电器对应一个常开式接点；

设置一个电源；

所述继电器接点中的1至n-1号继电器接点，下端与1至n-1号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，1至n-1号继电器接点的上端与电源的正极端连接；

所述继电器接点中的n-2至n+2号继电器接点，下端与2至n号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，n-2至n+2号继电器接点的上端与电源的负极端连接；

在第二测试插座处，按照待测电缆的芯数n，设置n-1个电阻矩阵，所述的电阻矩阵，分别并联设置在待测电缆的各个芯线插孔之间；

设置一个控制单元，分别控制每个继电器接点的“接通”或“断开”，藉此实现电子开关的通断功能；

将待测电缆两端的预制电缆插头，分别对应插入第一和第二测试插座；

控制单元建立电阻矩阵与预制电缆插头的映射关系；

控制单元分别依次控制各个继电器触头进行“通”、“断”动作，并同时检测各个待测电缆芯线回路之间的电阻值；

控制单元通过控制各个继电器触头的“通”、“断”动作行为，并检测各个继电器端口的电平变化，由此判断待测电缆二端各个芯线之间的通断情况；

控制单元通过二极管甄别待测电缆各芯线在预制电缆插头上的连接顺序，解决电缆交错接线问题。

具体的，所述的控制单元为单片机或PLC。

具体的，所述控制单元的各个I/O端口，与各个继电器的控制线圈分别对应连接，通过对控制线圈输出高电平或低电平，来控制对继电器应接点的“通”或“断”。

具体的，所述的电阻矩阵由一个电阻和一个二极管串接构成；其中，待测电缆的x号芯线，经过第x号电阻，与第x号二极管的正极连接，第x号二极管的负极，与第x+1号待测电缆芯线连接；其中的x为待测电缆芯线的编号，取值范围为1至n，n为待测电缆的芯数。

进一步的，所述的自动智能查线装置，通过二极管甄别待测电缆各芯在预制电缆插头上的连接顺序，解决电缆交错接线问题。

进一步的，所述的自动智能查线装置，按待测电缆的芯数，通过继电器接点连接电阻矩阵，通过检测回路串接入的电阻值，判断出待测电缆对应芯与芯之间的通/断关系。

具体的，所述的PLC内置有查线器内核程序，通过控制各个继电器接点的动作行为，并感受各个继电器接点的端口电平变化，由此判断待测电缆二端的通/断情况。

进一步的，所述的控制单元、电源、继电器组以及第一测试插座组合在一起，形成部件A，所述的电阻矩阵、第二测试插座组合在一起，形成部件B。

进一步的，所述的自动智能查线装置，用于智能变电站预制电缆安装前的查线，以检查预制电缆制造质量。

进一步的，所述的用于智能变电站的自动智能查线装置，用于智能变电站上电前预制电缆的查线，以检查预制电缆安装过程的损坏及错放。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.针对变电站大批量的预制电缆，采用电平测量的方式，迅速判断待测电缆及电缆头的制造质量，特别适用于智能变电站预制电缆安装前的查线；

2.通过二极管来甄别待测电缆各芯在预制电缆插头上的连接顺序，可有效解决电缆交错接线问题；

3.整个测试和查线过程自动进行，极大地提高了工作效率，避免了人为操作误差。

附图说明

图1是本发明的系统构成模块示意图；

图2是本发明的系统原理示意图；

图3是本发明在接线正常时的工作回路线路图；

图4是本发明在接线错误时的工作回路线路图；

图5是本发明工作流程方框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

和传统变电站相比，智能变电站的安装调试体现出简单、重复、网络化的特点。以二次电缆安装查线为例，智能变电站的二次电缆均为预制电缆，与电缆二端连接设备处均安装有预制电缆插座，现场安装时直接插入即可，而且插入过程带有方向性。所以，整个过程简单而且有很高的重复性。

虽然二次电缆安装过程简单，但对其正确性的校验与传统电缆检查过程是一致的，即电缆每芯必须接线正确，不能发生开路、短路、错接情况。此要求对智能变电站二次电缆查线提出了新的挑战，可以归纳以下为三点：

1)如何解决大批量预制电缆安装前查线的问题？

2)如何解决预制电缆查线过程中电缆芯不可见的问题？

3)如何解决预制电缆插头人眼辨识容易出错的问题？

本技术方案的设计，就是为了解决上面三个问题。

图1中，本技术方案的查线器包括四个核心组件。

组件一：PLC可编程控制器。用于执行查线器内核程序，通过控制继电器接点建立与电阻矩阵连接关系。同时，PLC借感知继电器端口电平变化，按设定程序对预知电缆通断情况做出判断。预制电缆二端各芯开路、短路、接线对应关系等查线结果均可在PLC自带的液晶显示屏上显示。

组件二：继电器组。用于执行PLC指令，连接预制电缆和电阻矩阵，建立映射关系。

组件三：电阻矩阵。由电路板，电阻，二极管等元器件组成。

组件四：第一和第二测试插座。用于查线时，将预制电缆二端的插头对应插入对应的测试插座，建立电气回路连接。

所述的控制单元、电源、继电器组以及第一测试插座组合在一起，形成部件A，所述的电阻矩阵、第一测试插座组合在一起，形成部件B，这样，整个自动智能查线装置在宏观上仅仅由两个部件构成，便于携带和现场操作。

由图1中所示可知，本技术方案中，提供了一种自动智能查线装置，其发明点在于：

设置有第一和第二测试插座；所述的测试插座为n芯线插座；n为待测电缆的芯数；

在第一测试插座处，按照待测电缆的芯数n，设置n+2个继电器，每个继电器对应一个常开式接点；

设置有一个电源；

所述继电器接点中的1至n-1号继电器接点，下端与1至n-1号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，1至n-1号继电器接点的上端与电源的正极端连接；

所述继电器接点中的n-2至n+2号继电器接点，下端与2至n号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，n-2至n+2号继电器接点的上端与电源的负极端连接；

在第二测试插座处，按照待测电缆的芯数n，设置n-1个电阻矩阵，所述的电阻矩阵，分别并联设置在第二测试插座的各个芯线插孔之间；

所述的电阻矩阵由一个电阻和一个二极管串接构成；其中，待测电缆的x号芯线，经过第x号电阻，与第x号二极管的正极连接，第x号二极管的负极，与第x+1号待测电缆芯线连接；其中的x为待测电缆芯线的编号，取值范围为1至n，n为待测电缆的芯数；

设置有一个控制单元，分别控制每个继电器接点的“接通”或“断开”，藉此实现电子开关的通断功能；

所述控制单元的各个I/O端口，与各个继电器的控制线圈分别对应连接，通过对控制线圈输出高电平或低电平，来控制对继电器应接点的“通”或“断”；

所述的控制单元、电源、继电器组以及第一测试插座组合在一起，形成部件A，所述的电阻矩阵、第二测试插座组合在一起，形成部件B。

图2中，给出了以四芯预制电缆插头为例，所设计的查线器原理示意图。

查线器的设计原理主要通过建立电阻矩阵与预制电缆插头的映射关系来完成。

其设计要点包括：通过二极管甄别预制电缆各芯在预制电缆插头上的连接顺序，解决电缆交错接线问题；按预制电缆芯数通过继电器接点连接电阻矩阵，通过检测回路串接入的电阻值，判断出对应芯与芯之间通断关系；编写查线器内核程序，通过PLC控制继电器动作行为并感受各个继电器端口电平变化，由此判断预制电缆各个芯线首末二端之间的通断情况。

具体的，设置第一和第二测试插座；所述的测试插座为4芯线插座；4为待测电缆的芯数；

在第一测试插座，按照待测电缆的芯数4，设置6个继电器，每个继电器对应一个常开式接点(图中以S1、S2、S3、S4、S7、S8表示)；

设置一个电源V1；

所述继电器接点中的S1至S3号继电器接点，下端与1至3号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，S1至S3号继电器接点的上端与电源的正极端连接；

所述继电器接点中的S2至S8号继电器接点，下端与2至6号待测电缆的芯线插孔分别对应连接，S2至S8号继电器接点的上端与电源的负极端连接；

在第二测试插座，按照待测电缆的芯数4，设置3个电阻矩阵，所述的电阻矩阵，分别并联设置在待测电缆的各个芯线之间；

设置一个控制单元PLC，分别控制每个继电器接点的“接通”或“断开”，藉此实现电子开关的通断功能；

电阻矩阵由一个电阻和一个二极管串接构成；其中，待测电缆的1号芯线，经过第1号电阻，与第1号二极管的正极连接，第1号二极管的负极，与第2号待测电缆芯线连接；依次类推，待测电缆的3号芯线，经过第3号电阻，与第3号二极管的正极连接，第3号二极管的负极，与第4号待测电缆芯线连接。

结合图3、图4中所示，查线器具体动作行为用下表示例表示(以四芯电缆查线为例进行说明)：

实际使用操作时，操作步骤如图5中所示。

检查接线前，用户需将导线两端接在本设计的A端与B端，然后通过PLC屏幕提示按下“F1”按钮，校线器即可自动完成校线，并将相关结果显示在屏幕上，结果关于线路短接情况、线路断路情况以及线路错线情况，如果用户希望查看上一次校线结果也可以通过按下相关按钮自由查看。

本技术方案的自动智能查线装置，在特定的应用场合优势及其明显，列举如下：

场合一：智能变电站预制电缆安装前查线，用以检查预制电缆制造质量。查线器的操作极其简单，只要求操作人员具备查线基本知识即可。

场合二：智能变电站上电前预制电缆查线。用以检查预制电缆安装过程的损坏及错放。

采用本技术方案的自动智能查线装置，一根预制电缆的检查过程不需要一分钟，相比常规电缆查线几分钟甚至更长时间(如果电缆出错需要排查)，查线器查线效率很高。

现场工作经验表明，一个110kV智能变电站所有约200-300根预制电缆可以半天查完，如果需要供应商修改，再算上事后复查时间，一天可以完成全部工作。相比以往传统的2人3-4天的工作时间，大约提升效率80％。

由于本发明的技术方案通过二极管甄别待测电缆各芯在预制电缆插头上的连接顺序，通过检测回路串接入的电阻值，判断出待测电缆对应芯与芯之间的通/断关系；操作极其简单，只要求操作人员具备查线基本知识即可。

本发明的技术方案，在特定的应用场合下优势极其明显，特别适用于智能变电站预制电缆在安装、敷设前的查线，用以检查预制电缆制造质量；以及在智能变电站上电前对预制电缆的查线，用以检查预制电缆安装过程的损坏及错放。可大大减少查线过程中的人力、物力消耗，极大地提高查线效率。

本发明可广泛用于变电站线缆测试装置的设计和制造领域。