用于自动抄表系统中的电能表可以有三种方式接入抄表系统,一是本身具有数字通信接口,如RS-485接口、电力线载波接口、GPRS接口或网络接口等。二是电能表为机械表,首先要将转盘信号转换成为电脉冲,然后将电脉冲接入采集器中,采集器进行累计后通过数字通信接口传送出去。三是电能表具有电能脉冲输出而没有通信接口,也是将电脉冲接入到采集器中,采集器累计后通过数字通信接口传送数据。这里通信接口可以有多种方式,如RS-485接口、电力线载波接口、GPRS接口或网络接口等。在实际使用中,RS 485通信接口接线简单、工作可靠,可以实现双工总线方式数据通信,使用非常广泛。
本节中主要讲述RS-485实际使用中应考虑的问题。
(1)网络接线方式。
前面讲过,RS-485可以实现总线通信方式,多个接口连接在一起即构成一个网络。网络不支持环形和星形网络,而是要采用一条总线将各个节点串接起来。从总线到各个节点接线尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。以下给出几种错误和正确的接线方式图例,如图5.12所示。其中图5.12 (b)、 (d)、 (f)为正确接线方式,而图5.12 (a)、(c)、(e)为错误接线方式。
图5.12 RS-485的总线连接方式
(2)总线匹配问题。
信号若在传输线末端产生反射,会使信号受到影响。考虑终端匹配时,有如下几种方案可以选择:
图5.13 (a)在总线的两端各接一只阻值等于电缆特性阻抗的电阻,大多数双绞线特性阻抗为100~120Ω。这种方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于输出功耗限制比较严格的系统不太适合。
图5.13 (b)所示比较省电的方法是用一只电容隔断直流成分可以节省大部分功率,但电容的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折中。
图5.13 (c)利用二极管的钳位作用迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的。
在实际使用中要根据情况选用。
(3)地线和接地。
图5.13 总线匹配方式
系统的接地是一个非常关键、不容忽视的问题,接地不当会影响系统的稳定工作,甚至危及系统安全工作。RS-485网络同样需要考虑接地问题,尤其是在工作环境比较恶劣的现场。
1)如果不接地,可能产生以下两种情况。(www.xing528.com)
a.由于地电位差导致共模干扰的问题:RS-485接口收发器只有在共模电压为—7~+12V的范围条件下才能正常工作。当超出范围后,会影响通信的可靠,直至损坏接口。
b.电磁辐射问题:驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如果没有一个低阻的返回通道,就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会向外辐射电磁波。
2)应付这两种情况,可以采取以下四种措施。
a.直接将两个端口的地线相连:适合高阻型共模干扰,由于干扰源内阻大,短接后不会形成大的短路电流,如图5.14 (a)所示。
b.若干扰源内阻不是非常大,可以考虑在接地线上加限流电阻限制干扰电流,如图5.14 (b)所示。
c.采用浮地技术,隔断接地环路。当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效,此时可以考虑将引入干扰的节点浮置起来,隔断接地环路,如图5.14 (c)所示。
d.采用隔离接口:在有些情况下,出于安全等考虑,电路地必须与机壳或大地相连,不能悬浮,可以采用隔离接口来隔断接地回路,但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其他接口的工作地相连,如图5.14 (d)所示。
图5.14 接地方式示意图
(4)现场出现故障的简单判断方法及排查。
在挂表现场,出现电能表与RS-485接口通信不成功时,可以采取以下简便方法判断,找到故障发生的原因,一一排查。
1)在电能表辅助端子上,找到RS-485接线端口的引出线 (A、B),用万用表测试A、B间的电压,一般测得的电压应在3.8~4.6V之间。
2)在测试电压正确的情况下,看A、B线是否接反。
3)用万用表监视A、B端,查看两端电压是否在0~3.8V之间跳动,观察是否有收发信号发生。
4)用测试软件查看报文是否正确。
5)考虑终端是否与电能表匹配。
6)大部分变电站的电量数据抄不回,有些是线路原因,有些是抄表器故障引起的。
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