７２宝钢技术２０１年第１期。
王水刚 ，唐惟浩。
１．宝山钢铁股份****，上海２００上海科嘉无线电厂，上海２０１
摘要：指令**是冶金行业广泛使用的一种工业通信设备。由于电缆连接的特殊性，所。
以，＂３系统中某段电缆或某个端局发生短路故障时，就有可能使整个通信系统不能正常使用，为此开发了一套指令**电缆监控系统来解决此问题。比较了脉冲反射法、伏安法、电桥法三。
种电缆检测方法，确定采用恒流源电缆检测技术。以宝钢焦炉指令**电缆监控系统为例，详细分析了恒流源电缆检测电路和应用案例，说明了电缆监控系统的组成与功能。
关键词：**；电缆检测；恒流源。
中图分类号：ｔｎ文献标志码：ｂ文章编号。
多方通话）。由于电缆连接的特殊性，所以当系。
刖罱。统中某段电缆或某个端局发生短路故障，就有可。
指令**是冶金行业广泛使用的一种工业通信设备，它的工作原理虽然与普通**相似，但是系统结构和使用方法与普通**有较大差别。例如电缆连接采用总线方式，即系统中所有端局（**机）并联在同一电缆回路上，使用时任意两个或以上用户摘机，用户问就可以直接通话（含。
能使整个通信系统不能正常使用，为此，开发了一套指令**电缆监控系统来解决此问题，其中使用了恒流源电缆检测技术，取得了良好的效果。
电缆故障分析。
指令**电缆的故障主要有芯线短路、断线。
王水刚高级工程师１９６年生１９８年毕业于上海铁道学院。
现从事通信专业**２６６
和对地绝缘下降（或短路）三种，这些故障对系统。
的影响是不尽相同的。图１是指令**电缆连接示意图，图中ａ、ｂ是一对无源传输线，系统中的。
用户端局并联在ａ、ｂ线上，用户通话的音频信号。
王水刚等指令**电缆检测方法及其应用７３
在ａ、ｂ线上传输；ｒ是平衡电阻，其作用是满足端局阻抗匹配需要，若没有此电阻，用户间通话将出现啸叫是用户端局，供用户通话之用。下面分析指令**电缆的故障现。
象，假设电缆故障发生在传输线的ａ、ｂ点。一。
图１指令**电缆连接示意图。
若ａ、ｂ两点短路（含对地绝缘短路），则ａ、ｂ
线间呈现短路，即音频信号被短路，整个指令**系统不能正常通话。因为指令**的电缆采用总线（并联）连接方式，查找短路故障点相当困难，只能安排人员到现场逐段检查电缆（接线盒）和用户端局。此类故障处理时间很长，且处理期间。
**系统无法使用，所以电缆短路故障对用户的危害很大。
若ａ、ｂ中至少有一点出现断线，此时远离平衡电阻侧的传输线上就会失去平衡，连接此段的用户（如图中端局）就无法通话，其他用。
户将不受影响。由于该电缆故障点容易确定，且仅有部分用户不能通信，因此它对用户影响相对较小。
若ａ、ｂ问绝缘下降或ａ、ｂ中至少有一点出现对地绝缘下降，用户通话时会有噪音或通话音量下降。虽然此时用户通话质量下降了，但是还能满足用户的基本需求，用户通常允许维护人员按计划逐步排除故障，所以它的负面影响不是很大。
从２０多年指令**设备运维经验看，用户及运维人员最不能接受的是电缆芯线短路故障，为。
此专门开发了指令**电缆监控系统，并将及时排除电缆短路故障作为项目的目标，其中如何准确检测出电缆短路故障成为本项目的关键。
检测方法分析。
电缆检测通常是指对故障电缆的检测，其目的。
是判定电缆故障性质和故障点（故障距离）测量，常用的检测方法有脉冲反射法、伏安法、电桥法等。
由于电缆故障性质不同，其表现出来的电气特性差别也很大，所以不同的检测方法都有其特点和最适合的使用范围，下面我们进行分析比较。
１）脉冲反射法。脉冲反射法是基于电波在。
传输线中传输时遇到线路阻抗不均匀而产生反向。
的原理。根据这一原理，人们**路上加载电流波或电压波，电缆正常时电波沿线传送，到达终端被负载全部吸收而无反向；当线路上任一点阻抗发生变化（电缆故障）时，电波在该点将产生全反射或部分反射。根据反射波的大小和极性可判定。
电缆故障的性质，通过计算正向波和反射波的时间间隔，可以计算出故障点的距离。
脉冲反射法具有适应范围广、测量结果准确、实现电路相对复杂等特点，市场上主流的智能电缆检测仪器都使用此方法。从本项目的需求看，该方法不仅开发难度大、成本高，而且许多功能超。
出了本项目的需求，所以该技术不是最佳选择。
２）伏安法。其原理是欧姆定律，就是在被测线路上加载电压或电流，用电压表测量线路上。
的电压，用电流表测出通过线路的电流，先用欧姆定律计算出线路的阻值，然后判定电缆是短路还是断线。若是短路，则根据电缆长度与阻值的比例关系（电缆回路阻抗）计算出故障点的距离。
伏安法的原理简单，检测时无需专用设备，易于操作和实现，但是其适应范围狭窄，仅当电缆芯线间出现短路故障时，测量结果才准确。本项目的重点是判定电缆是否有短路，与该检测方法的特点相符，且该方法容易实现，成本低，符合本项目需求。
３）电桥法。其理论基础是电流不变时均匀导线的长度与导线上的电压降成正比，即导线的长度与导线的阻值成正比。测量时先用电桥测出。
样本电缆的阻值，同时测量样本电缆的长度，获得电缆长度与阻值的比例关系，然后再用电桥测量故障电缆的阻值，利用上述电缆长度与阻值的关系计算出电缆故障点距离。
电桥法与伏安法有些相似，主要适应于电缆。
芯线间出现的短路故障，与伏安法相比，电桥法操作较为复杂，但是测量精度高于伏安法。从本项目的实际情况看，样本电缆无法确定，所以实施的可行性不大。
综上，根据本项目的目标，并通过检测技术的适应性、准确性以及项目实施的成本和可行性分析，认为检测指令**电缆短路故障的最佳方法。
４宝钢技术２０１年第１期。
是伏安法，项目实施时我们选择了恒流源电缆检测技术。
应用案例。图３是应用在宝钢焦炉的指令**电缆监控系统示意图，它由６个电缆检测接线盒、１个上位控制器和相应的调制解调器组成。
恒流源检测电路。
恒流源检测电缆是伏安法的一种，它是利。
用恒流源能够提供恒定电流这一技术特点，将电流加载在被测电缆上，在已知加载电流大小。
的基础上，通过测定电缆上的电压值来计算电缆的阻抗。
项目中我们采用了如图２的恒流源电路，这是用运算放大器构成的一个恒流源，运算放大器。
ｃ 接成同相输入放大器，它的闭环增益很低，以。
得到深度负反馈；运算放大器ｉｃ：接成电压跟随器，把输出电压传到ｉｃ 的同相输入端，在端与基准电压相加；由前级函数发生器输出，作为恒流源的基准电压源。尺。
为基准电阻，ｚ为被测电缆的阻抗，，ｎ和，分别是流经基准电阻。
和被测电缆的电流。
图２ 恒流源电原理图。
根据运算放大器的原理。
可得：ｊ（ｒ尼。
在本次应用中故得：
＝ｉｏ一。由式（６）可知，加载到被测电缆上的电流大小由基准电压（）和基准电阻（ｒ。决定，与被测电缆阻抗（ｚ）大小无关，即保持恒流输出。
在项目中我们将风设为１ｋｑ函数发生器输出调至１ｖ。通过调试，当ｚ在０～１变化时，，始终保持１ｍａ电流不变。
调制。解调器。
图３指令**电缆监控系统示意图。
其中，电缆检测接线盒主要完成电缆状态检测。
和电缆切换，使用时将其安装在指令**电缆的分。
支节点处，分别负责一个区域的电缆监控。用１台ｐｃ机作为上位控制器，接受电缆检测接线盒上传的电缆状态信息，并通过用户界面在ｐｃ机屏幕上显示；另外，设备维护人员可以通过ｐｃ机对电缆检测接线盒进行远程控制，更改参数或变更控制状态。
等。在本应用中，电缆检测接线盒与上位控制器间采用ｒｓ２串口通信方式。为了实现长距离传输和解决传输线路问题，在二者之问使用了调制解调。
器，并将**线路（图１的ａ、ｂ线）作为传输介质，实现调制信号与音频信号同路传输。
电缆检测接线盒是指令**电缆监控系统的。
重要组成部分，系统的主要功能由它完成，其原理如图４所示。
图４ 电缆检测接线盒原理框图。
王水刚等指令**电缆检测方法及其应用７５
接线盒可分为三个部分：其一是继电器，它完成电缆进出或检测的转接功能；其次是检测电路，由函数发生器、交流恒流源、带通滤波器和线性整流器组成，承担检测信号的产生和提取任务；第三是ｃｐｕ控制器，它是接线盒的控制单位，同时负责与上位机的通信。
由平衡电阻（ｒ）侧来的电缆称之为进线，进线与继电器触点（１）连接，出线与触点（２）连接，路故障消除，ｃｐ控制器将自动释放继电器，使**线恢复畅通。上述电缆检测过程中，每一次。
耗时小于１ｓ，基本上不影响用户的正常通话。
结束语。在本次应用中，电缆检测的本质是测量电缆。
回路的阻抗，那么阻抗为何值时我们可以判断是电缆有短路故障，这需要依据指令**电缆线径、
电缆长度、端局内阻、端局数量等参数，然后结合检测信号的频率来设定一个标准阻抗值，当电缆回路阻抗低于此值时通话质量不能接受，即判定为电缆短路故障。另外，由于本电缆监控系统仅能检测出芯线间的短路故障，其他电缆故障仍然需要维护人员进行检测和处理。
检测线与触点（３）连接，平时进线通过静接点（１—与出线接通，保证**线畅通。
电缆检测时，由ｃｐｕ控制器启动继电器，出线通过动接点（２—与检测线及检测电路接通。在检测电路中由函数发生器产生稳定的１ｖ交流。
电压作为恒流源的基准电压源，交流恒流源输出１ｍａ电流，该电流通过检测线和动接点（２—
加载到被测电缆（出线），同时从检测线读取电缆。
电缆检测方法有许多种，我们应该根据需求来选择合适的技术和方法，实施时须突出检测重。
点，这样才能获得满意的效果。参。考。
文。献。
上的交流电压信号（见图２之点），通过带通。
滤波器、线性整流电路将被测电缆的电压信号送。
ｐｕ进行模数转换，ｃｐ控制器经过计算获取实时的电缆阻抗值。
１］南京邮电学院，北京邮电学院，半导体电路（上册）［ｍ北。
京：人民邮电出版社。
若ｃｐｕ控制器判定电缆状态正常，便将继电器释放，保证**线畅通；如果判定电缆有短路故障，就维持继电器启动状态，即实现了将故障电缆（出线）脱离指令**系统的目的。在此期间监控系统仍将定时对故障电缆进行检测，若电缆短。
２］李建新．基于恒流源的电阻测量［ｊ］现代电子技术，２０
收稿日期。移驴驴痧。
器进行计数并判别各个板材屏蔽时间是否大于设定间隔时间。如果大于设定间隔时间，就认为是。
专利信息。驴。
、护。护。
一。种堆垛张数和故障的自动检测。
方法和其专用装置。
专利号。发生堆垛故障，输送信号至报警器进行报警或（和）通过控制程序使机组快停；如果小于设定间隔时间，就认为是正常的下落，进行累计计数，输。
送信号至显示器进行显示。它能对实际堆垛过程进行瞬时监测，既可以准确、及时地检测出堆垛张数，同时能检测出堆垛事故，而实施方法简单，容易，费用低等优点，适合在钢板生产企业上推广使用。
专利权人：宁波宝新不锈钢****发明（设计）人：吕世辉。
一。种堆垛张数和故障的自动检测方法和其专。
用装置，其利用传统堆垛的光电测数方法，其特征。
在于光电测数方法中在入口长度挡板与出口长度。
挡板之间建立起斜向检测光线，对落下的各个板材检测其屏蔽时间，然后利用ｐｌｃ可编程序控制。
宝山钢铁股份****科技发展部供稿）
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