CN109164349A - 多功能线缆识别器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能线缆识别器，包括壳体，壳体内设置电路板，测试线及电源线从壳体内引出，电路板上设有主处理器、电源转换单元、显示单元、扩展单元、载波单元、波形发生单元、偶合单元及输出单元，耦合单元与输出单元相连接；波形发生单元分别与主处理器和耦合单元相连接；载波单元分别与主处理器和耦合单元相连接；电源转换单元与主处理器相连接；显示单元与主处理器相连接；扩展单元与主处理器相连接；本发明可消除自身电路板产生的电磁干扰，能有效的从电磁干扰源头和传播路径上克服共高压共地共电缆沟的干扰，具备结构简单，判别准确，使用方便，且识别速度快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种线缆识别装置，具体的说，是涉及一种多功能线缆识别器。
背景技术
在电气线路连接前和调试过程中，电气线缆芯线识别方法通常是在线路两端由两人利用万用表或试验灯，连接芯线和基准线并接，通过对讲或移动通讯设备通知对方，操作复杂，不易随身携带万用表和试验灯，操作容易手忙脚乱，校线效率低。
在低压供电线路中，一般采用架空线和电缆线从变压器台区向居民和住宅楼供电。在实际的接进户线操作中，接进户线大多分批次安装，并且跨越的时间段较长。由于供电企业系统中的台区集中器和电表档案均是手工录入，且在多年的运营过程中不断地增加和删减，并随着负荷调控进行变更修改，电表档案与变台的归属问题凸显。档案管理与实际线路不符、电缆供电用户的台区界定，串台区问题既影响了抄表成功率，又对线损计算造成错误的统计。实际接线复杂的城乡结合部、电缆小区基本没有有效的手段在不断电的情况下进行变台区分。依照施工图不能准确反映真实情况，现有的通信技术又无法解决信号跨台区传输的问题，只能费时费力采用拉闸测试线路的方法，实施起来耗费大量的人力在沟通和前期准备上，不能快速有效的解决实际问题。
市场上区分电气线缆的设备有很多，多数都是通过低压电力线载波技术实现的，载波频率在100k以上，这种信号传输存在跨相跨台区问题。众所周知，高频信号在电力线上传输的衰减很大，通信距离很短，而且由于电力线上存在相间的电容很大，针对高频信号容易形成通路，这样就从原理上无法保证信号传输不跨相；同时变压器在低压和高压之间的寄生电容也可以导致信号可穿越变压器，在距离较近的变压器下都可以信号通信成功，这样将严重影响台区测试的准确性，会导致台区、相别分不清，相邻的台变的近测试点还可能测试出错误的结论。
传统的电气线缆识别仪采用电力载波通信方式和工频通信方式，这两种方式都有其自身的缺陷，无法准确识别台区用户由哪个母线分支供电或哪相供电。主要体现如下问题或缺点：在共高压、共地及共电缆沟情况下会造成误判。会形成“共高压串线”、“共地串线”、“共电缆沟串线”。由于共高压串线、共地串线、共电缆沟串线等情况的存在，仅仅采用电力载波信号的传统台区识别仪经常会造成误判。
市场上还有采用脉冲电流加无线通信（载波通信）的方案进行通信，在台变下加一台主机接电压电流信号，分机在测量端发送脉冲电流信号，主机通过电流钳接收到信号后采用无线通信（载波通信）传回数据给分机，分机在收到信号后即可显示结果，但是当分机没有收到载波或无线信号时，则需要到主机处查看结果。但一般的高层小区变压器都是在地下，无线通信不能成功，而载波通信又存在距离问题，从而影响测试结论。由于在变压器侧主机既要接电压信号又要接电流信号，会使得主机体积过大，不便于携带，且增加设备使用的复杂程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气线缆识别装置，针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种结构简单，最大限度消除三共干扰的多功能线缆识别装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多功能线缆识别器，包括壳体，壳体内设置电路板，测试线及电源线从壳体内引出，电路板上设有主处理器、电源转换单元、显示单元、扩展单元、载波单元、波形发生单元、偶合单元及输出单元，耦合单元与输出单元相连接 ；波形发生单元分别与主处理器和耦合单元相连接；载波单元分别与主处理器和耦合单元相连接；电源转换单元与主处理器相连接；显示单元与主处理器相连接；扩展单元与主处理器相连接。
所述的主处理器由微控制器(Microcontroller Unit)和现场可编程门阵列数字信号处理器(Field－Programmable Gate Array)共同构成。
所述的载波单元采用同步/异步FSK调制方式。
所述的扩展单元连接有照明设备、GPS定位仪和GPRS通信模块。
所述的耦合单元由电容式耦合电路和chebyshev滤波器组成。
所述的输出单元包含A相输出端、B相输出端和C相输出端。
所述测试线及电源线加装环绕铁氧体磁环。
所述测试线及电源线外表面包裹吸波材料，所述吸波材料为聚合物树脂磁性材料。
所述电路板的接地端设置有螺丝孔，电路板与壳体通过螺钉相连接；壳体通过两端的金属线与现场地线相连接，消除自身电路板产生的电磁干扰。
本发明的优点效果如下：
本发明所提供的线缆识别器，是通过在电网电压过零点附近叠加一定频率的负荷信号，使电压波形产生畸变，接收方检测到信号后再解调出真实的信息，这样就实现了数据通信。这里采用的是60-200Hz的信号进行数据通信，由于信号频率接近工频，因此电力线上传输的信号是负荷信号，有效的加大了通信距离，避开常规干扰。
本发明中采用的载波单元的输出采用差分驱动设计，输出在源头上消除了共模干扰，吸波设计，接地设计，去藕设计，都在传播路径上消除了电磁干扰，因而彻底解决了三共干扰带来的信号串扰问题，消除了误判别的情况。
电路设计简单，使得单人也可以操作，携带方便，大大提高了工作效率，仪器无主分机区别，因而通用性强，使用更方便。
线缆识别器接收信号处理，采用离散小波变换对接收信号进行数据处理，在有效时域内对发送信号进行验证，能够达到很强的接受能力。
实际使用时，若电表侧线缆识别器能收到变压器侧线缆识别器发出信号，则为对应归属关系，如不能，则不是对应归属关系，这样就解决了误判别的发生，大大提高了准确率。
综上所述，本发明具备结构简单，测量的精确度高，且识别速度快等优点。
附图说明
图1为本发明的多功能线缆识别器的工作原理图。
具体实施方式
以下结合图 1，详细说明本发明的一个优选的实施例。
实施例
如图 1 所示，本发明所提供的多功能线缆识别器，包括壳体，壳体内设置电路板，测试线及电源线从壳体内引出，电路板上设有主处理器、电源转换单元、显示单元、扩展单元、载波单元、波形发生单元、偶合单元及输出单元，耦合单元与输出单元相连接 ；波形发生单元分别与主处理器和耦合单元相连接；载波单元分别与主处理器和耦合单元相连接；电源转换单元与主处理器相连接；显示单元与主处理器相连接；扩展单元与主处理器相连接。
所述的主处理器1由微控制器(Microcontroller Unit)和现场可编程门阵列数字信号处理器(Field－Programmable Gate Array)共同构成，微控制器(MicrocontrollerUnit)管理系统运行状态，控制人机交互接口的输出，以及控制载波信号的发送时隙。本实施例中，该 MCU 控制器采用型号为89C51的集成电路芯片实现。
现场可编程门阵列数字信号处理器(Field－Programmable Gate Array)对数字信号进行调制解调、滤波和放大之后传输，通过 A/B/C 各相输出端向各相线路中发送信号。本实施例中，该 FPGA 数字信号处理器采用型号为 Stratix IV的集成电路芯片实现。
所述的载波单元5采用同步/异步FSK调制方式，有8个工作频段，即：60kHz、66kHz、72kHz、76kHz、82.05kHz、86kHz、110kHz 和 132.5kHz。
所述的波形单元6采用ADI公司的任意函数发生器芯片AD9102实现，通过设置其内部寄存器，可以产生幅度及延迟都不同的三角波，锯齿波，矩形波，正弦波信号。
所述的显示单元3由单片机 ATmega16 和 LCD 显示模组组成，也可以由ArbExpress2.0软件包生成和显示波形。
所述的扩展单元4采用 CP2101 实现 USB 口转 UART 口，连接照明设备、GPS定位仪和GPRS通信模块。
所述的耦合单元7由电容式耦合电路和chebyshev滤波器组成；主要功能是与电网安全隔离，以及从电源线提取载波信号，或者将载波信号耦合到电源线上，并阻止工频电流进入。
所述电源转换单元2用于为多功能线缆识别器提供可靠的供电保障，可由直流供电，也可由交流供电。
所述的测试线及电源线加装环绕铁氧体磁环，去耦合作用。
所述的测试线及电源线外表面包裹吸波材料，所述吸波材料为聚合物树脂磁性材料。
所述电路板的接地端设置有螺丝孔，电路板与壳体通过螺钉相连接；壳体通过两端的金属线与现场地线相连接，消除自身电路板产生的电磁干扰。
本发明所提供的多功能线缆识别器，其为用户多功能线缆识别器的站端设备，是载波信号的发送端，该站所识别仪发送的载波信号被远方终端接收。所述的多功能线缆识别器将载波信号经由时隙分时以三相独立相线发送，发送距离超过 5000m，能区分特定的变电站，且能够持续工作3小时以上。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种多功能线缆识别器，包括壳体，壳体内设置电路板，测试线及电源线从壳体内引出，其特征在于电路板上设有主处理器、电源转换单元、显示单元、扩展单元、载波单元、波形发生单元、偶合单元及输出单元，耦合单元与输出单元相连接 ；波形发生单元分别与主处理器和耦合单元相连接；载波单元分别与主处理器和耦合单元相连接；电源转换单元与主处理器相连接；显示单元与主处理器相连接；扩展单元与主处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述的主处理器由微控制器(Microcontroller Unit)和现场可编程门阵列数字信号处理器(Field－ProgrammableGate Array)共同构成。
3.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述的载波单元采用同步/异步FSK调制方式。
4.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述的扩展单元连接有照明设备、GPS定位仪和GPRS通信模块。
5.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述的耦合单元由电容式耦合电路和chebyshev滤波器组成。
6.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述的输出单元包含A相输出端、B相输出端和C相输出端。
7.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述测试线及电源线加装环绕铁氧体磁环。
8.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述测试线及电源线外表面包裹吸波材料，所述吸波材料为聚合物树脂磁性材料。
9.根据权利要求1所述的多功能线缆识别器，其特征在于所述电路板的接地端设置有螺丝孔，电路板与壳体通过螺钉相连接；壳体通过两端的金属线与现场地线相连接，消除自身电路板产生的电磁干扰。
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