智能電能表RS485通訊故障原因分析及防范措施

何洋 張文強(qiáng)

引言：隨著國(guó)內(nèi)電能管理行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電能表RS485通訊接口也得到了廣泛的運(yùn)用。而解決多功能電能表RS485通信接口的故障可以提高電能量管理系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和可靠性，充分展示其自身的特點(diǎn)，從而得到廣泛地運(yùn)用。本文介紹了智能電能表RS485通訊的工作原理和特點(diǎn)，通過(guò)分析智能電能表RS485通訊常見(jiàn)的故障，為智能電能表RS485通訊接口故障提供一些簡(jiǎn)單的防范措施。

國(guó)內(nèi)智能電能表的通訊接口往往采用RS485的端口，這種端口可以建立出有效的多點(diǎn)通訊。但由于智能表的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受到的影響因素十分廣泛，因而常會(huì)發(fā)生通訊中斷的故障，而現(xiàn)場(chǎng)的工作人員往往由于沒(méi)有可檢測(cè)的有效手段，往往直接采用換表的方式加以解決。但是這種直接而簡(jiǎn)單的方法并不能明確地判斷出故障的原因，而換表也不能真正解決這類(lèi)故障。

一、RS485通信接口的原理與特點(diǎn)

RS485通信接口是一個(gè)電氣接口，其設(shè)計(jì)出了一個(gè)單對(duì)平衡線(xiàn)但多點(diǎn)且雙向的通信鏈路，可以有效地抑制噪聲、增強(qiáng)傳輸速率、拉長(zhǎng)傳輸距離以及能夠提高寬共模的一個(gè)通信平臺(tái)。RS485通信接口一般采用主從的方式進(jìn)行多機(jī)通信，其通信距離甚至可以達(dá)到上千米。

RS485通信接口的串接方式是采用的OSI開(kāi)放系統(tǒng)中物理層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于性能優(yōu)異、組網(wǎng)容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單被廣泛運(yùn)用于各種智能表中。RS485通信接口可以采用二線(xiàn)和四線(xiàn)連接方式，二線(xiàn)制可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)雙向通信，而四線(xiàn)連接則可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信。

二、智能電能表RS485通訊常見(jiàn)故障分析

許多城市的電網(wǎng)電能表通訊接口普遍采用智能電能表RS485來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，因此對(duì)智能電能表RS485通訊故障原因的分析是十分必要的。

1、硬件故障分析

當(dāng)操作進(jìn)行不當(dāng)，尤其是一次開(kāi)關(guān)分合閘等操作往往會(huì)導(dǎo)致通訊線(xiàn)路受到頻繁地瞬間電壓沖擊時(shí)，智能電能表RS485往往會(huì)受到劇烈的損壞，從而造成芯片的永久性損壞。而雷擊，或者是微弱的靜電也同樣會(huì)給智能表造成芯片方面的極大損壞。此外，當(dāng)其他原器件發(fā)生故障或是隔離電源發(fā)生故障時(shí)，智能電能表RS485也會(huì)發(fā)生通訊接口故障。作為一個(gè)系統(tǒng)中的一部分，智能電能表RS485會(huì)受到接線(xiàn)中線(xiàn)路故障的影響，同時(shí)也會(huì)受到其他控制器或是并聯(lián)總線(xiàn)上設(shè)備故障的影響，這類(lèi)問(wèn)題往往導(dǎo)致的是所有設(shè)備通訊的故障。同時(shí)，在布線(xiàn)的過(guò)程中，由于通訊線(xiàn)較長(zhǎng)而用平行線(xiàn)代替雙絞線(xiàn)，則極容易引起串模干擾，從而發(fā)生嚴(yán)重的通訊故障。并且缺少接地線(xiàn)，也會(huì)使智能電能表RS485在干擾電壓超出所能承載的范圍而造成損壞。

2、軟件故障分析

首先，由于智能電能表RS485的規(guī)約沒(méi)有達(dá)成一致，而不同的廠(chǎng)家電能表對(duì)于智能電能表RS485的接口要求并不相同，往往對(duì)數(shù)據(jù)采集造成困難。而智能電能表RS485的地質(zhì)或是設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤，也極容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的失敗。其次由于智能電能表RS485的芯片型號(hào)不同，往往會(huì)造成不同強(qiáng)弱的電平，容易影響通訊。此外，波特率設(shè)置發(fā)生錯(cuò)誤或是設(shè)置錯(cuò)誤也容易導(dǎo)致通訊故障的發(fā)生，并且這種故障的發(fā)生往往難以查找，通常需要進(jìn)行通訊口設(shè)置的全面排查。再次，由于智能電能表RS485在寫(xiě)入時(shí)往往容易發(fā)生一些意想不到的差錯(cuò)，最后，當(dāng)智能電能表RS485在進(jìn)行操作或運(yùn)行任務(wù)時(shí)，可能會(huì)暫時(shí)關(guān)閉通訊，或是在執(zhí)行任務(wù)時(shí)被切斷往往也容易造成通訊故障，給整個(gè)任務(wù)造成一些影響，但這種故障并不完全屬于通訊故障。

三、智能電能表RS485通訊故障防范措施

1、智能電能表RS485口的多種測(cè)試方法

智能電能表RS485的故障往往可以通過(guò)各類(lèi)測(cè)試得到體現(xiàn)，這些測(cè)試包括電能表測(cè)試軟件、萬(wàn)用表測(cè)量以及通訊口測(cè)試器等等。電能表測(cè)試軟件所能表現(xiàn)的信息量大且測(cè)試方法比較可靠，但是要求較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，一般供職人員可能難以掌握。而萬(wàn)用表測(cè)試則比較簡(jiǎn)單，直接測(cè)量智能電能表RS485端口A對(duì)B的電壓，處在正常值范圍內(nèi)就達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。但是這種測(cè)試方法對(duì)于軟件故障時(shí)無(wú)法進(jìn)行測(cè)試的。而通訊口測(cè)試器則較為多樣，并且測(cè)試過(guò)程還可以分為硬件和軟件的測(cè)試，實(shí)現(xiàn)通用化，從而能夠較為準(zhǔn)確地定位智能電能表RS485通訊口的故障種類(lèi)。

2、規(guī)范智能電能表RS485的相關(guān)規(guī)約

由于智能電能表RS485的接口規(guī)約存在一定的差異，因而需要在選擇智能電能表RS485時(shí)需要選擇適合電能量管理系統(tǒng)的電能表生產(chǎn)廠(chǎng)家所生產(chǎn)的智能電能表RS485，并且要在使用前先進(jìn)行測(cè)試，然后再選擇使用。

而另一個(gè)影響智能電能表RS485的是其芯片型號(hào)。不同的芯片型號(hào)往往會(huì)導(dǎo)致端口連接發(fā)生故障，并且不同型號(hào)的芯片往往會(huì)有不同的質(zhì)量，因而需要一些有著相同信號(hào)和高質(zhì)量的智能電能表RS485芯片來(lái)保證使用時(shí)不影響正常通訊。

3、規(guī)范智能電能表RS485的布線(xiàn)

首先需要將每個(gè)通訊接口與不同的電壓等級(jí)分別相連，避免通訊接口發(fā)生交叉問(wèn)題，從而提高通訊接口的通訊率。其次，在施工安裝電纜的過(guò)程中，一定要保持電纜對(duì)地接線(xiàn)良好，并且確保其屏蔽性能良好，從而減少外界壞境對(duì)智能電能表RS485的影響，保證智能電能表RS485能夠高效地傳輸數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，在屏蔽電纜中增加一個(gè)長(zhǎng)線(xiàn)收發(fā)器，同樣也有利于增強(qiáng)屏蔽效果，從而提高數(shù)據(jù)的傳輸能力。最后，在電纜最后一塊電能表的末端應(yīng)將屏蔽電纜直接接地，從而降低整個(gè)電纜的負(fù)電平，減少電磁場(chǎng)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的影響。

四、小結(jié)

RS485通信接口在國(guó)內(nèi)的電能管理、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用，它有利于促進(jìn)電能量采集向自動(dòng)化的方向中發(fā)展。RS485通信接口為一個(gè)較為堅(jiān)固的通訊連接創(chuàng)造出了可能，其具有高噪音抑制、長(zhǎng)傳輸距離、保護(hù)沖突等等優(yōu)越性，且組網(wǎng)比較簡(jiǎn)單，在多功能電表和抄表系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用。但只有在合理對(duì)其進(jìn)行布局并采取有效的防護(hù)措施以及遵循一定的通信協(xié)議，才可能建立起一個(gè)真正可靠、能夠適應(yīng)各類(lèi)需求的。

參考文獻(xiàn)

[1]郭飛；陳根永；張德玲；；基于RS485接口的電能計(jì)量數(shù)據(jù)采集[J]；微計(jì)算機(jī)信息；2007年22期.

[2]劉先虎；RS485在電表通信中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案[J]；電測(cè)與儀表；2005年03期.

[3]韓麗紅. 多功能電能表RS485通信接口常見(jiàn)問(wèn)題分析[J]. 西北電力技術(shù). 2005（05）.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東利津縣供電公司）