CN110133566B - 一种智能电能表rs485通讯接口故障自检测隔离装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，包括与采集终端并接点相连的A端口和B端口、与电能表相连的A’端口和B’端口、以及设置于端口间的稳压电路和端口欠压控制分断电路，其中，所述稳压电路对称的设置于AA’端口之间和BB’端口之间，用于稳定RS485通讯接口电压，所述端口欠压控制分断电路包括第一光敏二极管、第二光敏二极管和第一发光二极管，所述第一光敏二极管设置于AA’端口连线上，所述第二光敏二极管设置于BB’端口连线上，所述第一发光二极管设置于A’B’端口之间，并与第一光敏二极管和第二光敏二极管一起封装于一暗盒内，所述第一发光二极管用于当A’B’之间电压正常时发出驱动光，驱动第一光敏二极管和第二光敏二极管导通。

Description

一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置

技术领域

本公开涉及智能电能表技术领域，尤其涉及一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置。

背景技术

目前，电力系统电能计量实现了智能化电能表的全覆盖，抄表方式也从最早的人工抄表发展到了自动化抄表水平，利用采集器或采集终端代替人工进行远程抄读电能数据、远程控制参数下发，提高了电能数据抄读的效率与数据的准确性。低压居民用户与变电站关口电能采集接线采用一只终端带载多只电能表，高压专变用户采取一只终端带一只电能表的采集方式。对于一只采集终端(采集器)带载多只电能表的情况，采集终端(采集器)RS485接口与所采电能表RS485通讯接口之间用屏蔽通讯线连接，智能电能表之间RS485接线采取前后“手拉手”并接或直接并接至采集终端(“辐射式”)通讯接口。

远采终端每隔一段时间(抄表周期)通过RS485向智能电能表发送抄表指令，读取电能表中的电能计量与监测数据，上传至用电信息采集系统。指令的下发与数据的传输都经过RS485通讯接口，采用串行传输的方式进行信号交互传递。变电站远采终端通常有5-6个RS485接口，终端研发制造时，平均每个RS485接口可带载30只智能电能表。电能表长年运行，内部电器原件老化，RS485通讯接口在进行数字通信时，端口电压水平超出3-5V正常范围，通常表现为低电压，即RS485接口电压小于3V，智能电能表与采集终端接口无法匹配，采集终端从电能表获取的电平信号无法解析，导致数据采集异常。同时，由于电能表之间RS485接口并接，故障接口将正常接口电压“嵌位”，最终导致一只电能表通讯接口故障引起多只电能表数据采集异常，影响范围扩大。

电能计量人员在进行排除RS485接口故障时，通常采取逐只解开RS485接线，用万用表测试接口电压确定故障端口，然后进行电能表更换，该方法排查效率低、工作面大、易出错、程序复杂等特点且一次性带电检测多只电能表会增大设备运行安全风险。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，结构简单，安装方便，使用寿命长，能够自动监测智能电能表RS485接口故障，并进行自动断开故障端口并接点，有效解决端口低电压“嵌位”造成的大面积采集数据异常，提升了变电站远程采集的稳定性与完整性。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，包括与采集终端并接点相连的A端口和B端口、与电能表相连的A’端口和B’端口、以及设置于端口间的稳压电路和端口欠压控制分断电路，其中，所述稳压电路对称的设置于AA’端口之间和BB’端口之间，用于稳定RS485通讯接口电压，所述端口欠压控制分断电路包括第一光敏二极管、第二光敏二极管和第一发光二极管，所述第一光敏二极管设置于AA’端口连线上，所述第二光敏二极管设置于BB’端口连线上，所述第一发光二极管设置于A’B’端口之间，并与第一光敏二极管和第二光敏二极管一起封装于一暗盒内，所述第一发光二极管用于当A’B’之间电压正常时发出驱动光，驱动第一光敏二极管和第二光敏二极管导通。

进一步的，所述稳压电路包括稳压二极管、稳压电阻和稳压电容，所述稳压二极管设置于A端口和B端口处，一端接地，所述稳压电容设置于A’端口和B’端口处，一端接地，所述稳压电阻设置于AA’端口连线和BB’端口连线上。

进一步的，所述稳压电阻和稳压电容组成振荡电路，用于增加高频信号的通过性。

进一步的，所述装置还包括电阻R2和第二发光二极管，所述电阻R2、第一发光二极管和第二发光二极管依次串联组成低电压监测电路，所述低电压监测电路一端与A’端口相连，一端与B’端口相连。

进一步的，所述第二发光二极管为通断指示灯，用于当A’端口和B’端口之间的电压正常时，发出指示亮光，指示RS485接口电压正常。

进一步的，所述第一光敏二极管和第二光敏二极管导通时，所述A端口和A’端口之间以及B端口和B’端口之间分别形成通路，电能表与采集终端正常通讯。

进一步的，当所述RS485通讯接口故障时，所述A’端口和B’端口之间的电压低于正常电压，所述第一发光二极管和第二发光二极管工作在截止状态，所述第一光敏二极管和第二光敏二极管处于截止状态，A端口和A’端口之间断开，B端口和B’端口之间断开，对电能表故障RS485通信接口进行隔离。

进一步的，所述A’B’端口间的正常电压为3-5V。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开结构简单，安装方便，使用寿命长，能够自动监测智能电能表RS485接口故障，并进行自动断开故障端口并接点，有效解决端口低电压“嵌位”造成的大面积采集数据异常，提升了变电站远程采集的稳定性与完整性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开的工作原理电路图；

图2(a)～(b)为本公开的外部结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图；

图3为本公开的组合装置整体接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

作为一种或多种实施例，如图1所示，一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，包括稳压电路与端口欠压控制分断电路两大部分，其中稳压电路包括滤纹波电容与双向稳压二极管，端口欠压控制分断电路包括光敏二极管与发光二极管，端口欠压控制分断电路利用发光二极管的发光特性来监测RS485接口的电压，利用光敏二极管的特殊光通特性实现对RS485接线的切断与恢复，正常情况下，发光二极管工作在“常亮”状态，RS485接线的A、B两极接通，采集终端与电能表之间数据与信号正常传递。

智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置安装在智能电能表表尾RS485接口处，将采集终端与电能表之间的RS485接线一分为二，实现对RS485接线的分断与复合，监测电能表RS485通信接口的运行状态，对于出现异常情况自动实施分断隔离，并有异常指示，方便计量人员快速查找排除故障。

具体实施中，如图1所示，AB及A’B’分别为装置的两端接线端口，C1和C2为稳压电容，R1和R3为稳压电阻，R3为电阻，A’B’接在电能表侧，AB接RS485接线至采集终端并接点处，正常抄表时，A’B’之间的电压为3-5V之间，VD1为第一光敏二极管，VD3为第二光敏二极管，第一光敏二极管和第二光敏二极管为光导通原件，遇到光照，VD1和VD3导通，VD2为第一发光二极管，VD4为第二发光二极管，当两端的电压达到一定程度时，第一发光二极管VD2和第二发光二极管VD4导通并发出指示亮光，V1和V2为稳压二极管，用于稳定接口的电压。

图1所示电路在具体实施中设置于一壳体内，壳体的上下两端分别为AB接线端口和A’B’接线端口，如图2所示。

该装置自动监测RS485接口故障的过程如下：

1)V1、R1、C1与V2、R3、C2分别组成稳压助通电路，用于稳定RS485通讯接口电压，减少因为高频通信或采集终端运行不稳定对RS485通讯接口电压造成的影响，其中R1、C1与R3、C2分别组成了振荡电路，以增加高频信号的通过性，确保终端与电能表之间通讯的稳定性。

2)R2、VD4和VD2依次串联组成低电压监测电路。当A’B’之间的电压高于3V时，VD2和VD4导通，发出指示光。VD1、VD2和VD3封闭安装在同一个暗盒内，A’B’端口间电压正常时VD2发出的光驱动VD1和VD3导通，AA’端口之间与BB’端口之间分别形成通路，电能表与采集终端(集中器)正常通讯。VD4为通断指示灯，正常时发出指示亮光，指示RS485接口电压正常。

3)当电能表运行时间较长或者因为RS485接线并接点短接造成RS485通讯接口故障时，A’B’端口之间的电压通常较低，低于3-5V的正常范围，采集终端采集到的电能数据为乱码，数据异常。当A’B’端口之间电压低于3V时，VD2和VD4工作在截止状态，不足以发出驱动与指示灯光，暗盒内无光，VD1和VD3处于截止状态，AA’端口之间断开，同样BB’端口之间断开，实现了对电能表故障RS485通信端口的隔离，避免了因为一只电能表端口故障造成的电压嵌位，导致临接电能表数据采集异常。

4)VD4为通断指示灯，具有双向通断指示作用。故障的电能表通讯端口被隔离，同时指示灯熄灭，计量人员到达现场可根据指示灯的亮与灭快速找到发生故障的电能表，简化了故障点排查过程，缩短了故障排查时间，提高了排查的效率。

5)对于短时间非永久性RS485通讯接口故障的情况，该装置能够自动恢复采集终端与电能表之间的连通关系。A’B’端口间电压恢复正常时，电压恢复至3-5V，VD2和VD4再次导通发光，VD1和VD3所在的暗盒再次发光，VD1和VD3导通，采集终端与电能表之间的连接恢复正常。

6)该装置的运行与外部接线关系如图3所示，隔离装置实现了当电能表通讯接口发生故障时，阻断了故障点与端子排并接点的连接，缩小故障点的影响范围。

本公开并不影响采集终端，即集中器，和电能表的正常运行，只是提高用电信息数据采集的完整性，降低采集数据异常率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于：包括与采集终端并接点相连的A端口和B端口、与电能表相连的A’端口和B’端口、以及设置于端口间的稳压电路和端口欠压控制分断电路，其中，所述稳压电路对称的设置于AA’端口之间和BB’端口之间，用于稳定RS485通讯接口电压，所述端口欠压控制分断电路包括第一光敏二极管、第二光敏二极管和第一发光二极管，所述第一光敏二极管设置于AA’端口连线上，所述第二光敏二极管设置于BB’端口连线上，所述第一发光二极管设置于A’B’端口之间，并与第一光敏二极管和第二光敏二极管一起封装于一暗盒内，所述第一发光二极管用于当A’B’之间电压正常时发出驱动光，驱动第一光敏二极管和第二光敏二极管导通；当所述RS485通讯接口故障时，所述A’端口和B’端口之间的电压低于正常电压，所述第一发光二极管和第二发光二极管工作在截止状态，所述第一光敏二极管和第二光敏二极管处于截止状态，A端口和A’端口之间断开，B端口和B’端口之间断开，对电能表故障RS485通信接口进行隔离；当电能表通讯接口发生故障时，隔离装置阻断故障点与端子排并接点的连接。

2.如权利要求1所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述稳压电路包括稳压二极管、稳压电阻和稳压电容，所述稳压二极管设置于A端口和B端口处，一端接地，所述稳压电容设置于A’端口和B’端口处，一端接地，所述稳压电阻设置于AA’端口连线和BB’端口连线上。

3.如权利要求2所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述稳压电阻和稳压电容组成振荡电路，用于增加高频信号的通过性。

4.如权利要求1所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述装置还包括电阻R2和第二发光二极管，所述电阻R2、第一发光二极管和第二发光二极管依次串联组成低电压监测电路，所述低电压监测电路一端与A’端口相连，一端与B’端口相连。

5.如权利要求4所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述第二发光二极管为通断指示灯，用于当A’端口和B’端口之间的电压正常时，发出指示亮光，指示RS485接口电压正常。

6.如权利要求1所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述第一光敏二极管和第二光敏二极管导通时，所述A端口和A’端口之间以及B端口和B’端口之间分别形成通路，电能表与采集终端正常通讯。

7.如权利要求1所述的一种智能电能表RS485通讯接口故障自检测隔离装置，其特征在于，所述A’B’端口间的正常电压为3-5V。

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