王 清，潘晓明，武家胜，顾俊捷，宋 强

(1.国网苏州供电公司，江苏 苏州 215000；2.南京五采智电电力科技有限公司，江苏 南京 211106)

变电站电气二次回路对电力系统的安全稳定运行有着关键作用，二次回路通常分为信号、测量、控制及保护等类别[1]。当电力系统在运行过程中发生故障时，运检人员需要尽快排除故障，按照设计图纸查找跳合闸、采样等关键二次回路，再通过图纸与实际接线的比对来核实连接关系，分析故障回路，确认故障点。此种作业方式高度依赖运检人员的专业水平及经验，不利于故障的快速分析与排查[2-3]。

变电站二次电缆部分目前主要通过传统悬挂或粘贴文字式标识或标牌来识别电缆走向的方式，仅表达了线缆起点、终点、编号等信息[4]，无法进一步表达线缆所涉及的完整回路及所传递的信息，难以满足智能运维的需求，不便于现场调试、检修等工作的开展，需要结合原理图、端子排图、电缆清册等各类传统数据进行查找分析[5-6]。因此，本文结合施工、调试、运维等环节的应用需求，在传统电缆标识或标牌的基础上，采用先进的数字编码技术手段，有效管理全站二次电缆信息，并实现基于二维码技术的快速扫描可视化查询，通过移动作业终端扫描或感应的方式，快速获取智能标签入口信息，展示电缆回路的同时，同步展示电缆中所传递的数据信息，有效提升二次调试、检修的工作效率。

1 二维码技术

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)分布的、黑白相间的图形记录数据符号信息的技术。二维码是数字对象唯一识别符(Digital Object Unique Identifier，简称DOI)的一种，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。同时还具有对不同行的信息自动识别功能，以及处理图形旋转变化等特点[7-10]。

二维码是在平面(二维方向)上按照一定规律通过显示黑白相间的图形来记录数据信息的媒介，可以被图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。相对一维码来说，二维码的主要优点如下。

(1)高密度编码，信息容量大，可容纳多达1 850个大写字母或2 710个数字或1 108个字节，或500多个汉字。

(2)编码范围广，可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码。

(3)容错能力强，具有纠错功能，即使局部损坏的二维码也可以正确得到识读。

(4)译码可靠性高，二维码的误码率不超过千万分之一。

(5)可引入加密措施，使得条码信息具有很好的保密性和防伪性。

利用二维码信息容量大、编码范围广的特点，可将电缆基本参数信息、起始点位置、端子排连接信息、传递信息等常见内容与可视化软件的接口信息进行统一的编码处理，并以二维码标签的形式进行展示，生成的电缆二维码标签吊牌的格式如图1所示。

图1 电缆二维码标签吊牌格式图

二维码内可视化软件接口信息可按如下格式进行定义，实现二维码标识入口的唯一性：电网地区简称/地区简称/变电站电压等级编号/变电站简称/电缆编号/本端屏柜编号。

二维码内电缆信息内容与可视化软件接口信息统一编码，以实现电缆信息的便捷查询。

2 电缆回路快速建模

2.1 电缆回路模型定义

变电站物理回路SPCD文件描绘了二次对象的物理层级关系及光纤连接关系，是二次物理回路图形可视化实现的基础数据源。

面向电缆端子接线的图形可视化及传递信息展示，可基于SPCD层次结构，对端子排及电缆分别进行模型的扩展定义。面向端子排，按照Unit(二次对象)元素格式进行定义；面向电缆，按照Cable(线缆)元素格式进行定义。

2.2 电缆回路快速建模

变电站电缆智能标签的高效应用依赖于全站电缆回路信息的数字化，但将设计移交的图纸、清册等资料人工转换为数字化产物的过程，势必工作量巨大，不利于电缆回路信息的快速搭建。同时，设计移交的电缆接线表通常为EXCEL格式，清晰地表达了全站所用电缆及其相关连接信息，因此，本文考虑了基于设计移交的电缆接线表，实现电缆信息及缆芯连接关系的快速创建，整体流程如图2所示。

图2 电缆回路数字化建模流程

面向电缆回路的数字化建模主要分为两大部分：第一部分面向全站构建变电站、小室、屏柜、端子排等数字化模型的层级结构，并按照设计图纸定义各层级对象的编号、描述等关键物理属性；第二部分基于电缆接线表，通过软件程序实现对电缆接线表内容的解析及提取分类，实现电缆的自动快速创建，并基于各层级对象设计的实例编号的唯一性，实现所提取的连接关系对象与数字化模型内对象的快速匹配，最终实现缆芯连接关系及回路信息的创建。

常见电缆接线表可以完整地表达了电缆编号、电缆型号、起点屏柜、终点屏柜、端子接线及回路信息。

为实现基于电缆接线表解析内容快速创建数字化文件内电缆回路信息，本文依据电缆回路模型定义及电缆接线表内容，需对两者进行关联映射，解析及映射流程如图3所示。

图3 数字化模型属性关系映射图

3 电缆回路可视化

面向快速且准确的可视化展示二次电缆回路信息，通过基于二次电缆回路的数字化快速建模及智能标签信息识别、提取、展示的架构来实现，如图4所示。

图4 二次电缆回路智能标签软件架构

电缆回路可视化整体实现步骤如下。

(1)通过二次电缆回路配置工具，实现对全站电缆回路接线信息的快速建模，并生成SPCD及标签数据库。

(2)通过二维码生成模块，基于生成的标签数据库，按照既定的二维码存储信息格式，生成相应二维码，最终将电缆基本信息内容及生成的二维码，同步打印到标签，形成实例化的智能标签。

(3)基于移动作业终端，可通过高精度二维码扫描头，对智能标签的二维码进行快速扫描，解析二维码既定信息并直接展示。

(4)通过解析二维码，获取可视化接口信息，与解析的SPCD数据进行快速匹配，直接定位该智能标签二维码信息所属电缆的可视化展示界面，对其电缆回路进行图形可视化展示。

4 结语

针对变电站二次回路运检作业中存在的问题，本文提出了面向二次电缆回路的智能标签应用，基于对二次电缆回路的数字化建模，将二次电缆回路信息完成由设计成果到数字化模型的快速转变，同时通过对二维码所包含的电缆信息进行软件接口及标准格式定义，最终实现基于移动作业终端扫描感应目标电缆智能标签，与二次电缆回路数字化模型的匹配，快速定位目标电缆回路信息的可视化界面并进行展示。通过这些方式能有效提升变电二次运检过程中对二次回路的分析判断效率。