摘要：电力通信网2M数字通道数量庞大，目前尚无专用于检测2M信号收发线的简便仪器，普通仪表步骤繁琐效率低，给设备维护工作带来不便。基于这一现实问题，有必要研制一种操作简便、检测迅速、符合未来电力通信网发展需要的维护工具。叙述了2M信号收发检测笔的设计思想，各部分器件的结构功能，使用方法和使用后取得的效果，提出功能需要进一步完善的方面。
关键词：2M；信号；检测
随着电力系统通信网络建设的加速，电力专网的业务功能日趋完善，大量生产、经营、办公信息需要依托更加稳定可靠的网络承载业务，通信网络的中断将会导致大量信息阻塞，甚至造成不必要的经济损失。2M数字信号是为用户提供传输速率为2.048Mbit/s链路，是数字通信最基本的一次群接速率。目前电力系统包括MIS（生产管理信息系统）、GIS（地理信息系统）、远动信息、继电保护、电话的几乎所有业务均依赖于2M信号通道传输。网络可靠稳定性要求和相当可观数量的2M通道给通信运行维护人员的生产、施工、维护等方面提出更加苛刻的要求，必须缩短检测2M信号收发的时间。
1问题的提出
目前国内外测试2048kb/s信号（下文简称2M信号）收发的仪器仪表不胜枚举，但存在的相同问题是信号接口无统一规范，测试步骤繁琐或英文菜单不易懂，导致测试时间较长，且相对单纯测试信号收发来说，仪表的误码测量和误码性能分析不需采集。由于2M通信线路的大量增加，工作量也随之增大，仪表方法已不适应现代通信的要求，它不仅要消耗大量的人力财力，而且存在着速度慢、效率低等问题。长春供电公司通讯维护人员经过现场测试，以长春地调为主站选取对市区内若干一次通讯站和集控站的48条2M通道，测试结论每测试一条通道平均时间为2.8分钟，无法满足电力通信快速准确的要求。希望研制一种简便易学、测试迅速的仪器，能够快速、准确、灵活、可靠地进行测试信号收发，以适应现代电力通信的要求。
2 技术方案及主要功能
2.1设计思想
根据不同通信设备硬件2M物理接口特点和测试2M信号收发的功能要求，设计中应做到整个系统的实用性、可靠性和先进性的相互结合，既要实现快速、准确、可靠，又要实现仪器对不同厂商设备应用的普遍性和广泛适用性。总体设计主要考虑了以下几个方面：
(1)对外测试接口可应用于不同设备不同规格2M电缆头；(2)安全可靠：由于本仪器需要在维护工作中长时间频繁应用，为了提高其可靠性，要具备自检功能，以增强测试结果可信度；(3)简洁实用：维护人员通过快速便捷的操作可方便地进行2M信号收发的测试；(4)反应迅速：一对2M中继线收发判别时间控制在1分钟内。(5)造价低廉：运用基本的电子元器件和电路原理设计，实现最佳性价比。
2.2设计过程
根据2M信号收发中继线接口的各项参数数据：2M信号输出端口芯线与金属屏蔽层电压为2.3～3.0V（传号峰值电压，依端口阻抗不同而略有浮动），输入端口电压为0±0.3V（空号峰值电压）。根据这一特点，利用电子器件中的发光二极管发光特性，将二极管两管脚与2M接口的芯线和屏蔽层分别相连，构成回路，即可利用二极管发光状态解决判断中继线收发问题。
图1 发光二极管与Q9型接口芯线、屏蔽层相连示意图
发光管作为照明必须有合理的驱动。用原始电源给发光二极管供电有4种情况：低电压驱动、过渡电压驱动、高电压驱动、市电驱动。以上利用的即低电压驱动。用低于发光二极管正向导通压降的电压驱动发光二极管，其正常供电电压在0.8----3.0V之间。对于发光二极管这样的低功耗器件这是一种常见的使用情况。
2.2.1外壳材料选取
检测仪器必须有合适外壳材料，考虑到轻便灵巧、便于携带，将测试仪外壳载体定位为笔状，将检测电路置于笔体内。作为检测笔关键器件的发光二极管，选择型号5133D，规格为Ф5的红光二极管，这种二极管具有体积小、功耗低、发光均匀、稳定、响应速度快、寿命长和可靠性高等优点，已被广泛应用于各种电子仪器、音响设备、计算机等作电流指示、音频指示和信息状态显示等。
2.2.2广泛适用性的实现
2M接口依不同厂商生产的设备而规格不同，目前长春地区所辖通信站设备的2M接口共7种，经现场测量，芯线与屏蔽层金属距离最短3.4mm，最长6.0mm。研制的检测笔必须具备一笔多用的功能，因此将笔尖设计成探针状，且具备较好的弹性。
用有一定弹性的钢片做成测试针，将发光二极管的正负两极引出导线，分别与两只测试针焊接。从笔尖处引出测试针，为防止两测试针短路，测试针间用绝缘材料隔离并固定，为满足测试要求，测试针间距设置为4mm开合度。
2.2.3自检电路的设计
发光二极管存在反向耐压值（即反向击穿电压），比普通二极管耐压值小，所以使用时，可能造成发光二极管被击穿不发光，造成误判断，必须使检测笔具备自检功能。增加两块纽扣电池，使电池与二极管构成自检电路，测试前自检，验证二极管是否良好，自检电路应具有开关控制开闭合。检测笔外壳选取塑料按钮式圆珠笔，利用圆珠笔顶部的按钮控制电池与发光二极管之间的行程开关。按下按钮，行程开关闭合，构成回路，指示灯（二极管）发光，表明二极管功能正常。
图2 2M信号收发检测笔内部结构示意图
3主要技术进步点和创新点
3.1操作简单，测试快速
整个设计过程以人为本，操作方法简单明了，易于掌握，克服了速度慢、效率低等缺点。采用2M信号收发检测笔后，测试流程由原来的接线、设置参数、测试三个环节简化为仅测试单个步骤，经过7个通讯站点48条通道测试结果，使用检测笔测试时间由原2.8分钟缩短至平均25秒。
图3 采用数据通信分析仪和测试笔测试中继线收发时间对比折线图
3.2可靠性高，稳定性好
LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，耗电量少，正常使用寿命可达10000小时。
3.3造价低廉，经济实用
使用的发光二极管、纽扣电池及行程开关是电子市场常见的基本元器件，造价低廉。检测笔整体成本仅二十几元，而一台国产2M信号测试仪表3～5万，进口仪表7万元左右，节省了大量维护费用。
4结论与建议
a．“2M信号收发检测笔”的设计体现了以人为本的设计理念，是面向技术、面向实际需要的成果，符合电力通讯设备的维护发展需要。
b．该成果确实能够提高设备调试及故障处理的工作效率，能够迅速、准确判断2M中继线收发线，测试方法简便，降低了成本。
c．该成果具有非常重要的实际意义，非常适合目前通讯工作现状的需求，具有很高的推广使用价值。
d．可将检测笔功能扩展，加入蜂鸣等声音效果，使其功能进一步完善。
论文作者:张春玲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/28
标签：测试论文; 收发论文; 信号论文; 电压论文; 中继线论文; 功能论文; 接口论文; 《电力设备》2017年第33期论文;