论文部分内容阅读
摘要：随着我国科学技术的不断发展以及电力系统运行智能化
的不断完善，传统电能表检定装置已经无法满足目前的电力发展需求。近几年来，智能电能表检定装置凭借着自身起动电流小、低功耗以及长期运行时稳定性好等诸多优势在电力系统得到了广泛的应用。RS485总线在智能电能表检定装置中的应用，不仅解决了装置中联网通讯难题，而且还大大促进了电能表优势的充分发挥。本文通过对RS485总线的相关信息进行介绍，并在此基础上分析其在智能电能表检定装置中的应用，为今后电力系统的发展提供一定的参考依据。
关键词：RS485总线 智能电能表 检定装置
随着智能电能表检定装置在电力系统中的广泛应用，如何从检定装置上准确、高效的将电能表数据抄读到相应的计算机后台操作系统中已经成为了相关工作人员所面临的一项重要工作。在此项工作中，通讯技术占据着重要的位置，起初，通讯技术所采用的是通过数据模拟信号输出简答过程量，后来所采用的是RS232接口，这两种方法虽然能够初步实现数据通讯，但是却存在一定的局限性。近几年来，随着RS485总线在智能电能表检定装置中越来越广泛的应用，联网通讯困难的问题已经得到了有效的解决。
1 RS485总线概述
RS485总线通常应用于通信距离几十米到几千米的通信系统中，由于其本身采用的是平衡发送和差分接受的形式，因此，在其使用过程中具有很强的抑制共模干扰的能力。加上RS485总线所采用的收发器都具有较高的灵敏度，最低能够检测出200mV的电压，因此，传输信号能够在千米外得到恢复。除此之外，RS485总线还具有使用方便、分布简单以及稳定可靠等优势。目前在我国诸多通信系统中都得到了广泛的应用。
1.1 RS485总线理论 为了能够将RS485总线的优势充分发挥出来，使其能够更好的应用到通讯系统中，相关技术人员及必须对其相关理论进行全面掌握。一般来说，RS485总线相关理论主要包括以下几个方面：首先，RS485总线必须要接地，而且必须是单点接地。这样做是为了确保地线上的电压保持一致，从而起到防止共模干扰的效果。其次，RS485总线不可以和强电电源线一同走线，在具体施工过程中，很多施工人员为了方便起见，通常将RS485总线和电源线捆绑在一起完成走线作业，这种情况下，强电所具备的电磁信号很容易对RS485总线的稳定运行产生影响。此外，RS485总线的布线选择平行线或非屏蔽线均可。因为RS485总线是利用差模来进行传输的，在传输的过程中，外部一旦存在干扰源，那么势必会影响到传输的效果，但是若采用平行线和非屏蔽线完成布线作业，外部所存在的干扰影响就会被尽可能的缩小，对系统传输的影响也会较小。最后，RS485布线的形式可以进行任意布设，无论是星型接线还是树形接线，都能够起到最终的布设效果。在具体布设的时候，必须要遵循一定的原则，必须借助RS485集线器和RS485中继器，缺乏两者参与而直接布设形成的星型连接和树形连接，及其容易出现信号不稳定的现象，由于这种原因而导致的信号不稳定的现象在目前很多系统中都是非常常见的。
1.2 RS485总线运用存在的问题 虽然目前RS485总线得到了广泛的应用，相关的技术也得到了不断的优化与完善，但是在其实际运用的过程中，却仍然存在一些有待解决的问题，比如说阻抗不连续、RS485接地问题以及RS485的总线传输距离等问题，这些问题都在一定程度影响RS485总线的正常运用。出现阻抗不连续的原因通常是因为信号在传输的过程中遇到了某些影响其传输效果的因素，导致信号出现了反射的现象，从而引起阻抗不连续的现象发生。为了能够将信号反射的频率降低，技术人员可以在电缆线的末端连接一个终端电阻。RS485总线接地问题是RS485总线运用过程中的一个比较重要的问题，其中最突出的就是连接方式的问题，虽然有些错误的方式系统连接之后仍然可以工作，但是却和容易在运行过程中出现故障，因此，一定要严格按照正确的方式对相关接口进行连接工作。此外，RS485的总线传输距离问题主要体现在从总线到每个节点的引出线的长度，这个长度尽量使其短一些，这样能够方便引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。在使用RS485接口的时候，对于特定的传输路径，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。
2 RS485总线在智能电能表检定装置中的应用
电能表检定装置不但具有大型装置类产品所具有的所有试验功能，而且具有扩充功能，是目前国内最轻便的含有程控功率源的便携式单相电能表校验装置。近几年来，我国电力系统运行智能化工作已经得到了全面展开，传统的电能表已经逐渐被采用RS485总线的智能电能表所代替，RS485总线的智能电能表也在很大程度上推进了电力系统智能化的脚步。RS485总线在智能电能表检定装置中的应用主要包括以下两个方面：
2.1 单相智能电能表检定装置通信协议 虽然RS485在智能电能表检定装置中具有很高的准确性和可靠性，但是这种准确性和可靠性却也有着一定的前提，就是必须建立在上、下位机通信双方具有相同通讯协议的基础上，换句话说，如果想要将RS485的优势充分发挥出来，智能电能表检定装置中的通信双方必须具有相同的波特率和信息传送格式。单相智能电能表检定装置采用的波特率为9600bps，帧长度为10字节。为了确保其在运用的过程中，软件不会受到其他因素的干扰，在通信协议中单相智能电能表检定装置所采用的帧校验和帧超时。所谓帧校验，指的是采用累加和校验。在对相关信息进行发送之前，将所有即将发送的信息的几个域相加到一起，在其中取出最低字节，然后将字节填充到校验域中。在发送之前，如果节点处于关闭状态，则启动发送；如果在没有超时的情况下，完整的接收到10字节的时候，将所发送的信息所在域相加，并且与校验进行比较，如果二者的结果相同，就表示成功接收到一幀数据。所谓帧超时，就是在信息传输的过程中，接收字节的时候，如果所接收字节在规定的时间没有接收成功，那么系统就会自动恢复到空闲状态，准备对下一个信息进行接收。通常情况下，接收一个字节的时间应该为1ms，在对时间进行设置的时候可以根据具体情况来具体设定。 2.2 RS485数据传输的可靠性 RS485数据传输所具有的可靠性是其他标准所无法比拟的，然而在实际智能电能表检定装置中，却往往会出现一些因素对其数据传输可靠性造成影响。比如说分布较远、现场存在某些干扰因素以及控制单元数量较多等。為了能够从根本上提高RS485总线在智能电能表检定装置中应用的可靠性，技术人员在其运行过程中，应该注意以下几个问题。首先是RS485信号电平。RS485驱动器需在负载上提供最小1.5V的差分输出，而RS485接收器则必需能检测到最小为200mV的差分输入，这两个值为可靠数据传输提供了足够的裕度，即便信号经过线缆和连接器发生严重衰减时亦如此，而稳健性正是RS485适用于噪声环境的长距离联网的主要原因。其次是RS485宽信号摆幅在RS485通信中，为防止信号反射，通常在终端都接有90-120欧姆的电阻一般的RS485接口芯片在带这样的电阻负载时，其输出电压的摆幅只有1.5-1.8V，因此在进行长距离通信时，由于信号的衰减，接收器可能无法正确地接收到信号，导致误码UM3085/UM3088驱动器将输出信号摆幅提高到大于2.2V，从而在长距离通信中具有更高可靠性，提高通信质量。
3 结语
综上所述，随着RS485总线在智能电能表检定装置中发挥的作用越来越明显，技术人员对RS485总线的研究也加大了投入力度。经过一段时间的研究证明，本文中所介绍的关于RS485总线的设计具有运行可靠，抗干扰性强、可完成较长距离的串行数据通信任务的特点。不仅大大减少了系统的外围设计，而且还能够在一定程度上促使检定装置多表位正确读取电能表内各项参数值，保证了表计计量的准确、可靠，为智能电网建设做出贡献。
参考文献：
[1]刘红燕.RS485总线在智能电能表检定装置中的应用[J].科技信息，2011（27）.
[2]程凯，孙克怡，曹伟，金广奇.RS-485总线理论的应用与分析[J].青岛海洋大学学报（自然科学版），2003（05）.
[3]邱智民.RS-485总线抗干扰措施的分析[J].广东输电与变电技术，2008（06）.
[4]程凯，孙克怡，曹伟，金广奇.RS-485总线理论及应用分析[J].今日电子，2003（06）.
[5]周克西，阴靖宇，楚刚.电能表检定装置误差数据高效率传输方法研究[J].水电能源科学，2010（11）.
的不断完善，传统电能表检定装置已经无法满足目前的电力发展需求。近几年来，智能电能表检定装置凭借着自身起动电流小、低功耗以及长期运行时稳定性好等诸多优势在电力系统得到了广泛的应用。RS485总线在智能电能表检定装置中的应用，不仅解决了装置中联网通讯难题，而且还大大促进了电能表优势的充分发挥。本文通过对RS485总线的相关信息进行介绍，并在此基础上分析其在智能电能表检定装置中的应用，为今后电力系统的发展提供一定的参考依据。
关键词：RS485总线 智能电能表 检定装置
随着智能电能表检定装置在电力系统中的广泛应用，如何从检定装置上准确、高效的将电能表数据抄读到相应的计算机后台操作系统中已经成为了相关工作人员所面临的一项重要工作。在此项工作中，通讯技术占据着重要的位置，起初，通讯技术所采用的是通过数据模拟信号输出简答过程量，后来所采用的是RS232接口，这两种方法虽然能够初步实现数据通讯，但是却存在一定的局限性。近几年来，随着RS485总线在智能电能表检定装置中越来越广泛的应用，联网通讯困难的问题已经得到了有效的解决。
1 RS485总线概述
RS485总线通常应用于通信距离几十米到几千米的通信系统中，由于其本身采用的是平衡发送和差分接受的形式，因此，在其使用过程中具有很强的抑制共模干扰的能力。加上RS485总线所采用的收发器都具有较高的灵敏度，最低能够检测出200mV的电压，因此，传输信号能够在千米外得到恢复。除此之外，RS485总线还具有使用方便、分布简单以及稳定可靠等优势。目前在我国诸多通信系统中都得到了广泛的应用。
1.1 RS485总线理论 为了能够将RS485总线的优势充分发挥出来，使其能够更好的应用到通讯系统中，相关技术人员及必须对其相关理论进行全面掌握。一般来说，RS485总线相关理论主要包括以下几个方面：首先，RS485总线必须要接地，而且必须是单点接地。这样做是为了确保地线上的电压保持一致，从而起到防止共模干扰的效果。其次，RS485总线不可以和强电电源线一同走线，在具体施工过程中，很多施工人员为了方便起见，通常将RS485总线和电源线捆绑在一起完成走线作业，这种情况下，强电所具备的电磁信号很容易对RS485总线的稳定运行产生影响。此外，RS485总线的布线选择平行线或非屏蔽线均可。因为RS485总线是利用差模来进行传输的，在传输的过程中，外部一旦存在干扰源，那么势必会影响到传输的效果，但是若采用平行线和非屏蔽线完成布线作业，外部所存在的干扰影响就会被尽可能的缩小，对系统传输的影响也会较小。最后，RS485布线的形式可以进行任意布设，无论是星型接线还是树形接线，都能够起到最终的布设效果。在具体布设的时候，必须要遵循一定的原则，必须借助RS485集线器和RS485中继器，缺乏两者参与而直接布设形成的星型连接和树形连接，及其容易出现信号不稳定的现象，由于这种原因而导致的信号不稳定的现象在目前很多系统中都是非常常见的。
1.2 RS485总线运用存在的问题 虽然目前RS485总线得到了广泛的应用，相关的技术也得到了不断的优化与完善，但是在其实际运用的过程中，却仍然存在一些有待解决的问题，比如说阻抗不连续、RS485接地问题以及RS485的总线传输距离等问题，这些问题都在一定程度影响RS485总线的正常运用。出现阻抗不连续的原因通常是因为信号在传输的过程中遇到了某些影响其传输效果的因素，导致信号出现了反射的现象，从而引起阻抗不连续的现象发生。为了能够将信号反射的频率降低，技术人员可以在电缆线的末端连接一个终端电阻。RS485总线接地问题是RS485总线运用过程中的一个比较重要的问题，其中最突出的就是连接方式的问题，虽然有些错误的方式系统连接之后仍然可以工作，但是却和容易在运行过程中出现故障，因此，一定要严格按照正确的方式对相关接口进行连接工作。此外，RS485的总线传输距离问题主要体现在从总线到每个节点的引出线的长度，这个长度尽量使其短一些，这样能够方便引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。在使用RS485接口的时候，对于特定的传输路径，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。
2 RS485总线在智能电能表检定装置中的应用
电能表检定装置不但具有大型装置类产品所具有的所有试验功能，而且具有扩充功能，是目前国内最轻便的含有程控功率源的便携式单相电能表校验装置。近几年来，我国电力系统运行智能化工作已经得到了全面展开，传统的电能表已经逐渐被采用RS485总线的智能电能表所代替，RS485总线的智能电能表也在很大程度上推进了电力系统智能化的脚步。RS485总线在智能电能表检定装置中的应用主要包括以下两个方面：
2.1 单相智能电能表检定装置通信协议 虽然RS485在智能电能表检定装置中具有很高的准确性和可靠性，但是这种准确性和可靠性却也有着一定的前提，就是必须建立在上、下位机通信双方具有相同通讯协议的基础上，换句话说，如果想要将RS485的优势充分发挥出来，智能电能表检定装置中的通信双方必须具有相同的波特率和信息传送格式。单相智能电能表检定装置采用的波特率为9600bps，帧长度为10字节。为了确保其在运用的过程中，软件不会受到其他因素的干扰，在通信协议中单相智能电能表检定装置所采用的帧校验和帧超时。所谓帧校验，指的是采用累加和校验。在对相关信息进行发送之前，将所有即将发送的信息的几个域相加到一起，在其中取出最低字节，然后将字节填充到校验域中。在发送之前，如果节点处于关闭状态，则启动发送；如果在没有超时的情况下，完整的接收到10字节的时候，将所发送的信息所在域相加，并且与校验进行比较，如果二者的结果相同，就表示成功接收到一幀数据。所谓帧超时，就是在信息传输的过程中，接收字节的时候，如果所接收字节在规定的时间没有接收成功，那么系统就会自动恢复到空闲状态，准备对下一个信息进行接收。通常情况下，接收一个字节的时间应该为1ms，在对时间进行设置的时候可以根据具体情况来具体设定。 2.2 RS485数据传输的可靠性 RS485数据传输所具有的可靠性是其他标准所无法比拟的，然而在实际智能电能表检定装置中，却往往会出现一些因素对其数据传输可靠性造成影响。比如说分布较远、现场存在某些干扰因素以及控制单元数量较多等。為了能够从根本上提高RS485总线在智能电能表检定装置中应用的可靠性，技术人员在其运行过程中，应该注意以下几个问题。首先是RS485信号电平。RS485驱动器需在负载上提供最小1.5V的差分输出，而RS485接收器则必需能检测到最小为200mV的差分输入，这两个值为可靠数据传输提供了足够的裕度，即便信号经过线缆和连接器发生严重衰减时亦如此，而稳健性正是RS485适用于噪声环境的长距离联网的主要原因。其次是RS485宽信号摆幅在RS485通信中，为防止信号反射，通常在终端都接有90-120欧姆的电阻一般的RS485接口芯片在带这样的电阻负载时，其输出电压的摆幅只有1.5-1.8V，因此在进行长距离通信时，由于信号的衰减，接收器可能无法正确地接收到信号，导致误码UM3085/UM3088驱动器将输出信号摆幅提高到大于2.2V，从而在长距离通信中具有更高可靠性，提高通信质量。
3 结语
综上所述，随着RS485总线在智能电能表检定装置中发挥的作用越来越明显，技术人员对RS485总线的研究也加大了投入力度。经过一段时间的研究证明，本文中所介绍的关于RS485总线的设计具有运行可靠，抗干扰性强、可完成较长距离的串行数据通信任务的特点。不仅大大减少了系统的外围设计，而且还能够在一定程度上促使检定装置多表位正确读取电能表内各项参数值，保证了表计计量的准确、可靠，为智能电网建设做出贡献。
参考文献：
[1]刘红燕.RS485总线在智能电能表检定装置中的应用[J].科技信息，2011（27）.
[2]程凯，孙克怡，曹伟，金广奇.RS-485总线理论的应用与分析[J].青岛海洋大学学报（自然科学版），2003（05）.
[3]邱智民.RS-485总线抗干扰措施的分析[J].广东输电与变电技术，2008（06）.
[4]程凯，孙克怡，曹伟，金广奇.RS-485总线理论及应用分析[J].今日电子，2003（06）.
[5]周克西，阴靖宇，楚刚.电能表检定装置误差数据高效率传输方法研究[J].水电能源科学，2010（11）.