一種便攜式二次設備通訊檢測裝置的研究

吳洪波 葉德富 黃紅

摘?要：變電站常采用串口通訊設備，常見有直流電源監測模塊、調度101通道相關設備等，但其在運行階段易出現通訊異常及中斷的現象，難以精準鎖定故障，從而導致后續的維護工作受阻，嚴重時甚至會影響變電站的運行水平。鑒于此，文章提出一種便攜式二次設備通訊檢測裝置，其中電源輸入單元對接信號處理單元，為之提供電力支持，以便單元的穩定運行。在各單元的協同作用下，可提高串口通訊檢測的效率，可同時滿足20余個串口通訊的測試工作需求。指示燈的顯示清晰、直觀，是一種具有便攜化特性的檢測設備。

關鍵詞：便攜化;二次設備;通訊;檢測裝置;單元組成

若僅檢測工控主機，在其與多個通訊設備連接的情況下，則存在檢測范圍較窄的問題，即難以全面掌握與之相連的通訊設備的運行情況，導致檢測結果的局限性較強。而對于便捷式設備通訊故障檢測裝置，其可以滿足同時檢測25個串口通訊故障的要求，具有覆蓋范圍廣、適應能力強、檢測效率高、操作便捷性好的特點。

1?智能變電站二次設備的概述

現階段，二次設備的類型豐富，各自的功能各異。其中，測控裝置的功能包含“四遙”、SOE記錄、斷路器的同期合閘等;繼電保護裝置則起到安全防護的作用，在一次設備產生故障且會嚴重干擾變電站的運行時，將會及時觸發報警信號，同時視實際情況及時做出響應，控制斷路器跳閘;故障錄播裝置則具有記錄的功能，包含故障發生階段的電能、電壓等，該部分信息可作為故障判斷以及修復工作的參考依據;防誤閉鎖裝置的主要功能在于防止事故的發生，且最為突出的特征在于“五防”功能，包含防帶電掛接地線、防誤操作斷路器等。

除此之外，在線狀態監測裝置也是較為常見的一次設備，其基本功能在于在線監測。可見，一次設備具有類型豐富、功能各異的特點。

2?技術方案

一種串口通訊故障檢測裝置，以控制器為核心，分別對接顯示器和功能按鍵模塊，且控制器配備豐富的輸入/輸出接口，裝有連接線，可以根據需求及時連接設備，可操作性較高。控制器模塊的關鍵作用在于監聽和解析通信報文;功能按鍵模塊則提供操作途徑，由相關人員利用該模塊做出相應的操作;顯示器則用于呈現通訊參數，充分踐行人機交互的設計理念。

3?串口通訊故障檢測方法步驟

輸入接口類型豐富，包含RS232通訊接口、RS485通訊接口和RS422通訊接口，且還提供串口通訊故障檢測方法，得益于接口功能豐富性和運行穩定性，串口通訊故障檢測裝置可以更為有效地完成故障檢測工作，具體流程為：

（1）主機與設備串口通信故障時，輸入接口的連接線連接至主機。

（2）主機發出通信信息，由控制模塊接收，經解析后生成通訊參數，將所得數據與實際運行的正常參數展開對比分析，若兩者無異常，則排除主機故障，否則說明主機存在故障。

（3）解開設備的故障串口接線，輸出接口的連接線連接至設備的串口，類似于前述的流程，依然由主機發出通信信息，由控制模塊接收，經解析后生成通訊參數，將所得數據與實際運行的正常參數展開對比分析，若兩者無異常，則排除通信線路故障，否則說明通信線路存在故障。

（4）解開輸入接口與主機的連接線，由控制模塊將前述解析的通訊參數轉化為報文數據，向設備發送，期間觀察響應情況，若無應答數據幀，則有理由說明通訊故障在設備。

若采取上述所提的方法，對于主機與設備間的串口通信故障，檢測裝置可以富有秩序地完成對主機、通信通道、設備的檢測工作，從而對是否存在故障做出判斷，并鎖定故障的位置，檢測結果具有全面性，可參考價值豐富。變電站常用串口設備的通信參數被寫入控制模塊后，可以豐富數據庫的內容，從而作為正常參數而使用。通信參數的類型豐富，包含串口類型、規約協議、波特率等，諸如此類參數均可寫入數據庫中，進一步由控制器模塊掃描，并與主機獲得的通訊參數形成相匹配的關系[1]。

控制器模塊運行中，以典型波特率自動掃描，進而匹配設備波特率，可以從中獲得源自設備的通訊參數。通過典型波特率的應用，可有效減少匹配的數據量，高效完成匹配操作。

4?具體實施方式的分析

4.1?實例1

4.1.1?結構組成

某串口通訊故障檢測裝置，具體結構組成如下圖所示。于外殼處設置顯示器和功能按鍵模塊，控制器模塊分別與兩者連接，構成完整的整體;在控制器模塊中設置有輸入接口和輸出接口，其分別配置可用于連接設備的連接線;通過控制器模塊的運行，可以達到監聽和解析通信報文的效果;借助功能按鍵模塊，可以完成相應的操作;而通過顯示器的配置，可以呈現出經解析后的通訊參數。控制器模塊采用的是嵌入式開發板，其自帶比較檢測算法，實際操作中可以根據實際需求靈活調整算法，可操作性和便捷性均較佳。

4.1.2?工作原理

選定待檢測故障的主機，將輸入接口與之連接，運行控制器模塊，對主機的通訊參數展開對比分析，所得結果及時于顯示器中呈現，供技術人員分析，從而判斷是否存在故障;通過檢測裝置的應用，替換故障區域的通信通道，依然利用控制器模塊對比通訊參數，所得結果也可在顯示器中呈現，由此判斷是否存在通信故障;通過輸出接口與故障所在處相應設備的連接，加之控制器模塊的運行（主要操作在于將通訊參數轉化為報文數據），若可以接收到設備的回應，則表明故障發生于設備處。

通過該檢測裝置的應用，能夠較為快速地對通訊故障做出響應，及時參與至檢測與維護管理工作中，全程操作便捷，所得結果的可靠性較佳[2]。

4.2?實例2

4.2.1?串口通訊故障檢測方法的流程

（1）當主機與設備串口通信故障，解開主機的對應故障串口接線，采用輸入接口的連接線與主機連接。

（2）控制器模塊收到主機的通信信息后將其解析為通訊參數：對比通訊故障檢測裝置解析出來的通信參數與實際運行的正常參數，若兩者數據一致，則排除主機故障。

（3）解開設備的故障串口接線：將輸出接口的連接線與設備的串口連接，控制器模塊收到主機的通信信息后將其解析為通訊參數;對比通訊故障檢測裝置解析出來的通信參數與實際運行的正常參數，若兩者解開輸入接口連接線與數據一致，則排除通信線路故障[3]。

（4）解開輸入接口連接線與主機的連接線，控制器模塊將步驟二或步驟三中得到的通訊參數轉換為報文數據，向設備發送：若收不到應答數據幀，則通訊故障在設備。

結合前述所提的串口通訊故障檢測裝置（實例1），可以展開故障檢測工作，具體有：

（1）若出現主機與設備串口通信故障的情況，將輸入接口的連接線與主機連接，將常用串口設備的通信參數寫至控制器模塊中，將該部分作為運行的正常參數。全方位收集常用串口設備的通信參數，例如規約協議、串口類型等，將其寫入數據庫內，進而啟用控制器模塊，在采取算法循環掃描的方法后，可以較為高效地匹配源自于主機的通訊參數。

（2）控制器模塊接收通信信息后，對其采取解析操作，以形成通訊參數，將該部分結果與正常參數展開對比分析，若無差異，則排除主機故障，可以進入后續檢測中，對其他部件做出判斷。

（3）解開設備的故障串口接線，連接輸出接口與設備的串口，依然由控制器模塊接收通信信息，經解析后生成通訊參數，再與正常運行的參數展開分析，若無差異，則排除通信線路故障，可以進入后續檢測中，對其他部件做出判斷。

（4）解開輸入接口與主機的連接線，由控制模塊將前述解析的通訊參數（來自于步驟2、步驟3）轉化為報文數據，向設備發送，期間觀察響應情況，若無應答數據幀，則有理由說明通訊故障發生在設備處。

4.2.2?數據庫的建立流程

（1）全方位收集串口設備的規約類型及說明文檔，摘選傳輸幀，將該部分寫入數據庫可查詢字段內，對特定的傳輸幀做出拆解操作，得到同步字、控制字、信息字，將其分別視為獨立可查詢字段，并完整地寫入數據庫中。

（2）根據控制器模塊的運行特點，為之設定誤碼率閾值，若實際誤碼率超過該閾值，則可以說明通信通道存在故障。

（3）向控制器模塊輸入設備實際參數以及各類規約類型，由此實現對既有數據庫的升級，在以往的基礎上增添信息。

5?結語

綜上所述，選取變電站應用頻率較高的波特率，對其采取匹配操作，可有效縮短作業時間，可行性較高。相較于常規技術而言，通過該檢測裝置的運行，加之科學方法的配套，可以精準確定故障的發生區域以及實際情況，給故障處理提供了可靠的參考，技術人員能夠在此基礎上高效完成故障的處理工作，使變電站盡快恢復正常運行狀態。在本文有關于便攜式二次設備通訊檢測裝置的分析中，提出主要的檢測方法以及實例，希望所提的內容可作為同仁的參考。

參考文獻：

[1]潘志騰.關于智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷的研究[J].電氣技術，2020（12）：78-82.

[2]蔣婷.淺談變電站公用二次設備定檢時測試告警信號的管理方法[J].機電信息，2020（35）：51-52.

[3]梁秉崗，楊學廣.一種直流分壓器二次分壓設備快速檢測裝置研究[J].機電信息，2020（33）：74-75.

作者簡介：吳洪波（1987—?），男，廣東陽江人，本科，高級工程師，從事自動化監控系統計劃、缺陷管理工作。