RS485總線在智能電能表檢定裝置中的應用研究

摘要：隨著我國科學技術的不斷發展以及電力系統運行智能化

的不斷完善，傳統電能表檢定裝置已經無法滿足目前的電力發展需求。近幾年來，智能電能表檢定裝置憑借著自身起動電流小、低功耗以及長期運行時穩定性好等諸多優勢在電力系統得到了廣泛的應用。RS485總線在智能電能表檢定裝置中的應用，不僅解決了裝置中聯網通訊難題，而且還大大促進了電能表優勢的充分發揮。本文通過對RS485總線的相關信息進行介紹，并在此基礎上分析其在智能電能表檢定裝置中的應用，為今后電力系統的發展提供一定的參考依據。

關鍵詞：RS485總線 智能電能表 檢定裝置

隨著智能電能表檢定裝置在電力系統中的廣泛應用，如何從檢定裝置上準確、高效的將電能表數據抄讀到相應的計算機后臺操作系統中已經成為了相關工作人員所面臨的一項重要工作。在此項工作中，通訊技術占據著重要的位置，起初，通訊技術所采用的是通過數據模擬信號輸出簡答過程量，后來所采用的是RS232接口，這兩種方法雖然能夠初步實現數據通訊，但是卻存在一定的局限性。近幾年來，隨著RS485總線在智能電能表檢定裝置中越來越廣泛的應用，聯網通訊困難的問題已經得到了有效的解決。

1 RS485總線概述

RS485總線通常應用于通信距離幾十米到幾千米的通信系統中，由于其本身采用的是平衡發送和差分接受的形式，因此，在其使用過程中具有很強的抑制共模干擾的能力。加上RS485總線所采用的收發器都具有較高的靈敏度，最低能夠檢測出200mV的電壓，因此，傳輸信號能夠在千米外得到恢復。除此之外，RS485總線還具有使用方便、分布簡單以及穩定可靠等優勢。目前在我國諸多通信系統中都得到了廣泛的應用。

1.1 RS485總線理論 為了能夠將RS485總線的優勢充分發揮出來，使其能夠更好的應用到通訊系統中，相關技術人員及必須對其相關理論進行全面掌握。一般來說，RS485總線相關理論主要包括以下幾個方面：首先，RS485總線必須要接地，而且必須是單點接地。這樣做是為了確保地線上的電壓保持一致，從而起到防止共模干擾的效果。其次，RS485總線不可以和強電電源線一同走線，在具體施工過程中，很多施工人員為了方便起見，通常將RS485總線和電源線捆綁在一起完成走線作業，這種情況下，強電所具備的電磁信號很容易對RS485總線的穩定運行產生影響。此外，RS485總線的布線選擇平行線或非屏蔽線均可。因為RS485總線是利用差模來進行傳輸的，在傳輸的過程中，外部一旦存在干擾源，那么勢必會影響到傳輸的效果，但是若采用平行線和非屏蔽線完成布線作業，外部所存在的干擾影響就會被盡可能的縮小，對系統傳輸的影響也會較小。最后，RS485布線的形式可以進行任意布設，無論是星型接線還是樹形接線，都能夠起到最終的布設效果。在具體布設的時候，必須要遵循一定的原則，必須借助RS485集線器和RS485中繼器，缺乏兩者參與而直接布設形成的星型連接和樹形連接，及其容易出現信號不穩定的現象，由于這種原因而導致的信號不穩定的現象在目前很多系統中都是非常常見的。

1.2 RS485總線運用存在的問題 雖然目前RS485總線得到了廣泛的應用，相關的技術也得到了不斷的優化與完善，但是在其實際運用的過程中，卻仍然存在一些有待解決的問題，比如說阻抗不連續、RS485接地問題以及RS485的總線傳輸距離等問題，這些問題都在一定程度影響RS485總線的正常運用。出現阻抗不連續的原因通常是因為信號在傳輸的過程中遇到了某些影響其傳輸效果的因素，導致信號出現了反射的現象，從而引起阻抗不連續的現象發生。為了能夠將信號反射的頻率降低，技術人員可以在電纜線的末端連接一個終端電阻。RS485總線接地問題是RS485總線運用過程中的一個比較重要的問題，其中最突出的就是連接方式的問題，雖然有些錯誤的方式系統連接之后仍然可以工作，但是卻和容易在運行過程中出現故障，因此，一定要嚴格按照正確的方式對相關接口進行連接工作。此外，RS485的總線傳輸距離問題主要體現在從總線到每個節點的引出線的長度，這個長度盡量使其短一些，這樣能夠方便引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。在使用RS485接口的時候，對于特定的傳輸路徑，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。

2 RS485總線在智能電能表檢定裝置中的應用

電能表檢定裝置不但具有大型裝置類產品所具有的所有試驗功能，而且具有擴充功能，是目前國內最輕便的含有程控功率源的便攜式單相電能表校驗裝置。近幾年來，我國電力系統運行智能化工作已經得到了全面展開，傳統的電能表已經逐漸被采用RS485總線的智能電能表所代替，RS485總線的智能電能表也在很大程度上推進了電力系統智能化的腳步。RS485總線在智能電能表檢定裝置中的應用主要包括以下兩個方面：

2.1 單相智能電能表檢定裝置通信協議 雖然RS485在智能電能表檢定裝置中具有很高的準確性和可靠性，但是這種準確性和可靠性卻也有著一定的前提，就是必須建立在上、下位機通信雙方具有相同通訊協議的基礎上，換句話說，如果想要將RS485的優勢充分發揮出來，智能電能表檢定裝置中的通信雙方必須具有相同的波特率和信息傳送格式。單相智能電能表檢定裝置采用的波特率為9600bps，幀長度為10字節。為了確保其在運用的過程中，軟件不會受到其他因素的干擾，在通信協議中單相智能電能表檢定裝置所采用的幀校驗和幀超時。所謂幀校驗，指的是采用累加和校驗。在對相關信息進行發送之前，將所有即將發送的信息的幾個域相加到一起，在其中取出最低字節，然后將字節填充到校驗域中。在發送之前，如果節點處于關閉狀態，則啟動發送；如果在沒有超時的情況下，完整的接收到10字節的時候，將所發送的信息所在域相加，并且與校驗進行比較，如果二者的結果相同，就表示成功接收到一幀數據。所謂幀超時，就是在信息傳輸的過程中，接收字節的時候，如果所接收字節在規定的時間沒有接收成功，那么系統就會自動恢復到空閑狀態，準備對下一個信息進行接收。通常情況下，接收一個字節的時間應該為1ms，在對時間進行設置的時候可以根據具體情況來具體設定。

2.2 RS485數據傳輸的可靠性 RS485數據傳輸所具有的可靠性是其他標準所無法比擬的，然而在實際智能電能表檢定裝置中，卻往往會出現一些因素對其數據傳輸可靠性造成影響。比如說分布較遠、現場存在某些干擾因素以及控制單元數量較多等。為了能夠從根本上提高RS485總線在智能電能表檢定裝置中應用的可靠性，技術人員在其運行過程中，應該注意以下幾個問題。首先是RS485信號電平。RS485驅動器需在負載上提供最小1.5V的差分輸出，而RS485接收器則必需能檢測到最小為200mV的差分輸入，這兩個值為可靠數據傳輸提供了足夠的裕度，即便信號經過線纜和連接器發生嚴重衰減時亦如此，而穩健性正是RS485適用于噪聲環境的長距離聯網的主要原因。其次是RS485寬信號擺幅在RS485通信中，為防止信號反射，通常在終端都接有90-120歐姆的電阻一般的RS485接口芯片在帶這樣的電阻負載時，其輸出電壓的擺幅只有1.5-1.8V，因此在進行長距離通信時，由于信號的衰減，接收器可能無法正確地接收到信號，導致誤碼UM3085/UM3088驅動器將輸出信號擺幅提高到大于2.2V，從而在長距離通信中具有更高可靠性，提高通信質量。

3 結語

綜上所述，隨著RS485總線在智能電能表檢定裝置中發揮的作用越來越明顯，技術人員對RS485總線的研究也加大了投入力度。經過一段時間的研究證明，本文中所介紹的關于RS485總線的設計具有運行可靠，抗干擾性強、可完成較長距離的串行數據通信任務的特點。不僅大大減少了系統的外圍設計，而且還能夠在一定程度上促使檢定裝置多表位正確讀取電能表內各項參數值，保證了表計計量的準確、可靠，為智能電網建設做出貢獻。

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