智能電能表RS—485通訊接口常見(jiàn)故障分析

奚蘭云　王秀英

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力行業(yè)智能化抄表技術(shù)逐漸在電力系統(tǒng)內(nèi)推廣。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，RS-485接口的電能表起到了重要的作用，其具有遠(yuǎn)程抄表、拉閘以及自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用，大大提高了電網(wǎng)傳輸?shù)男省Ｎ恼聫亩喙δ茈姳碇蠷S-485通訊接口的應(yīng)用入手，對(duì)智能電能表RS-485通訊口常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，并提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：智能電能表；RS-485通訊接口；通信傳輸；智能化抄表技術(shù)；智能電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM933 文章編號(hào)：1009-2374（2015）12-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.071

1 多功能電表中RS-485通訊接口的應(yīng)用

RS-485是電能表中的一個(gè)接口規(guī)范，用于對(duì)平衡線上的多個(gè)點(diǎn)以及半雙工通信鏈路進(jìn)行定義和確定。由RS-485接口所組成的通信平臺(tái)，具有傳輸速率高、通信性能好、可靠性強(qiáng)以及有效性高的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、長(zhǎng)距離的通信傳輸。RS-485接口通過(guò)將差分接收器和平衡驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行組合，具體步驟體現(xiàn)在發(fā)送端RS-485接口將TTL電平信號(hào)通過(guò)平衡驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)進(jìn)行傳輸。而在接收端，則需要差分接收機(jī)將差分信號(hào)再轉(zhuǎn)換成TTL電平信號(hào)。此方法可以大大提高通信系統(tǒng)的抗噪聲性能，此外，接收器具有高的靈敏度能檢測(cè)低達(dá)200mV的電壓，因此信號(hào)數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)綆浊字獾牡胤剑哂休^遠(yuǎn)的傳輸距離。另外，RS-485接口可以通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)接收器，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)互聯(lián)的環(huán)形通信線路以及實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。同時(shí)在總線型通信網(wǎng)絡(luò)中，分布式數(shù)據(jù)采集以及控制系統(tǒng)需要將多臺(tái)單片機(jī)聯(lián)合起來(lái)，并通過(guò)RS-485接口實(shí)現(xiàn)通信規(guī)約與系統(tǒng)的連接，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)中電壓、電流以及功率有效值的監(jiān)控。總而言之，RS-485接口在通信接口中應(yīng)用非常的廣泛。

2 智能電能表RS-485通訊口常見(jiàn)故障及解決方案

2.1 硬件類(lèi)故障

2.1.1 萬(wàn)用表分別接在電能表的輸入端和輸出端的接口端子上，同時(shí)在電能表上施加電壓，測(cè)量萬(wàn)用表上顯示的電能表端口之間的電壓。通常情況下，RS-485接口兩端之間正常工作電壓范圍為-2～-6V或+2～+6V，若萬(wàn)用表檢測(cè)出的電能表電壓超出了正常電壓的范圍，通訊質(zhì)量便會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)RS-485接口造成損害。另外，由于不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的電能表規(guī)格型號(hào)不同，導(dǎo)致不同電能表的正常工作電壓不盡相同。因此，工作人員在測(cè)得電能表兩端電壓之后，需要查閱相應(yīng)的電能表產(chǎn)品的使用說(shuō)明書(shū)對(duì)電能表的故障進(jìn)行確定，如果接收端和發(fā)送端之間的電壓超出了正常的工作范圍內(nèi)，則可以初步斷定通信接口硬件斷線。

2.1.2 讀表終端接口與電能表RS-485接口不匹配。由于抄表終端的生產(chǎn)廠家和電能表的生產(chǎn)廠家不同，導(dǎo)致抄表終端和電能表的RS-485接口芯片的規(guī)格以及電路的設(shè)計(jì)也不盡相同。在有些情況下，由于芯片或電路不匹配的情況會(huì)導(dǎo)致電能表RS-485接口出現(xiàn)不匹配。此故障和RS-485通信接口硬件斷線都屬于硬件類(lèi)故障，對(duì)于此故障可以聯(lián)系電能表的生產(chǎn)廠商進(jìn)行處理和解決。

2.2 通訊協(xié)議或連接口不匹配類(lèi)故障

2.2.1 多功能電能表RS-485接口通訊協(xié)議不兼容。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)廠家一般采用2007年發(fā)布的《多功能電能表通信協(xié)議（DL/T645-2007）》作為電能表RS-485接口的通信協(xié)議。2007年的新版本相對(duì)于1997年的舊版本增加了擴(kuò)展功能中所應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)和定義，并對(duì)相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一。因此，2007年以前生產(chǎn)的電能表可能無(wú)法與新協(xié)議相容，而導(dǎo)致RS-485接口出現(xiàn)故障，造成通信失敗。針對(duì)此類(lèi)故障，一般可以通過(guò)采用相同的通信協(xié)議進(jìn)行處理。

2.2.2 計(jì)算機(jī)通信接口與多功能電能表連接失敗。多功能電能表上面的數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)需要在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)置，且現(xiàn)場(chǎng)需要建立起與計(jì)算機(jī)相連的通信網(wǎng)絡(luò)。然而，有時(shí)由于計(jì)算機(jī)的通信接口采用的接口標(biāo)準(zhǔn)和電能表的接口標(biāo)準(zhǔn)不一致，具體體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的接口是RS-232標(biāo)準(zhǔn)，而電能表的接口是RS-485標(biāo)準(zhǔn)，要使將計(jì)算機(jī)與電能表相連就需要在232與485接口之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。為了提高解決方案的簡(jiǎn)便性，可以通過(guò)無(wú)外接電源的轉(zhuǎn)換器對(duì)電能表和計(jì)算機(jī)的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)需要保證通信的質(zhì)量和可靠性。此類(lèi)方法可以保證電能表與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接時(shí)，不需要通過(guò)初始化串口來(lái)取電以及擺脫了對(duì)握手信號(hào)的限制，從而使得多功能電能表與計(jì)算機(jī)之間接口的連接效率以及計(jì)算機(jī)上操作軟件的可應(yīng)用性，確保多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間多點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)。

2.3 編程或設(shè)計(jì)過(guò)程失誤類(lèi)故障

2.3.1 收發(fā)狀態(tài)之間沒(méi)有延時(shí)。由于RS-485總線采取的是半雙工通訊方式，半雙工通信方式的缺點(diǎn)是無(wú)法同時(shí)進(jìn)行發(fā)送與接收操作，發(fā)送和接收之間存在一定的延遲，因此2007年推出的新標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中規(guī)定了幀間的延遲，延遲的作用是給發(fā)送方提供時(shí)間來(lái)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，確保接收方能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行較好的接收，而一些電能表由于生產(chǎn)年份較早，沒(méi)有對(duì)延時(shí)的情況進(jìn)行充分的考慮，而導(dǎo)致電能表出現(xiàn)故障。具體表現(xiàn)在接收主站在接收到信息之后，沒(méi)有延時(shí)，直接將信號(hào)傳送給發(fā)送端，此時(shí)發(fā)送端還處于發(fā)送狀態(tài)沒(méi)有轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，這就導(dǎo)致故障發(fā)生。發(fā)送端還沒(méi)有反應(yīng)過(guò)來(lái)，等到其反應(yīng)過(guò)來(lái)之后，電能表前面的數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，主站接收不到完整的應(yīng)答幀，從而使得通信出現(xiàn)故障。另一種情況是，電能表從發(fā)送狀態(tài)切換至接收狀態(tài)。電能表RS-485由發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)也需要延時(shí)，而有的主站在接收到信息之后，沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定的時(shí)延就直接進(jìn)入下一個(gè)命令幀的發(fā)送過(guò)程之中，但是此時(shí)電能表還沒(méi)有切換到接收狀態(tài)，導(dǎo)致通信出現(xiàn)故障。

2.3.2 沒(méi)有對(duì)幀起始符進(jìn)行判斷。電能表485總線是數(shù)字異步通信方法之一。在異步通信過(guò)程中，收發(fā)雙方采用不同的時(shí)鐘信號(hào)，發(fā)送端可以在任意時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收端由于無(wú)法判斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不能正確接收信息。因此《多功能電能表通信協(xié)議（DL/T645-2007）》中將68H定義為數(shù)據(jù)的開(kāi)始位置。當(dāng)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)受到干擾信號(hào)的影響時(shí)，需要接收的數(shù)據(jù)會(huì)與無(wú)關(guān)的干擾數(shù)據(jù)相疊加，接收端無(wú)法從接收到的數(shù)據(jù)中回復(fù)所需數(shù)據(jù)。為了解決這一問(wèn)題，在傳輸信號(hào)時(shí)，必須將68H作為起始位，在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)都要判斷起始位是否存在，若未發(fā)現(xiàn)起始位，則不接受此字節(jié)；若檢測(cè)到起始位，則開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加快，電力行業(yè)得到了快速的發(fā)展，尤其是電網(wǎng)智能化的發(fā)展受到人們廣泛的重視。在智能化電網(wǎng)建設(shè)中，需要用到通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)之間的相互協(xié)調(diào)與合作，確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行。在智能電網(wǎng)中，RS-485接口通信的電子式電能表起到了十分重要的作用，其對(duì)遠(yuǎn)程抄表、負(fù)荷監(jiān)控和拉閘等業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)具有促進(jìn)作用。但由于RS-485電能表在通信協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)方面存在一定的不匹配現(xiàn)象，同時(shí)，電能表內(nèi)容易出現(xiàn)短路以及斷路的情況，從而導(dǎo)致電能表出現(xiàn)故障。此外，由于不同的生產(chǎn)廠家制作的電能表的芯片和電路規(guī)格不同，導(dǎo)致電能表RS-485接口在與其他接口相連接時(shí)容易出現(xiàn)不匹配的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，需要加強(qiáng)與生產(chǎn)廠商的溝通，并及時(shí)安排工作人員進(jìn)行檢查維護(hù)，確保電能表的正常運(yùn)行，提高安全性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：奚蘭云（1973-），女，山東成武人，國(guó)網(wǎng)山東成武縣供電公司用電監(jiān)察員技師，助理工程師，研究方向：低壓計(jì)量裝置；王秀英（1971-），女，山東菏澤人，國(guó)網(wǎng)山東成武縣供電公司用電監(jiān)察員技師，助理經(jīng)濟(jì)師，研究方向：安全檢查、反竊電稽查。

（責(zé)任編輯：陳 倩）