CN216901652U - 一种低压集抄的拉合闸装置及其通用数据传输器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种低压集抄的拉合闸装置包括上位机、集中器、电能表和通用数据传输器，上位机、集中器和电能表分别通过通用数据传输器连接。通用数据传输器包括USB串口、PS2接口串口、RS485模块和状态指示灯模块，PS2接口串口和RS485模块分别连接USB串口，USB串口连接状态指示灯模块。该拉合闸装置解决了低压集抄集中器掉线或远程合闸批量失败的应急问题，实现突发状况时为低压居民及时恢复用电提供客户服务响应途径，该技术对于低压集抄远程通信失败等突发状况发生时，为客户快速复电有着明显成效及应用前景，适合推广使用。

Description

一种低压集抄的拉合闸装置及其通用数据传输器

技术领域

本实用新型涉及智能电网拉合闸技术领域，具体为一种低压集抄的拉合闸装置及其通用数据传输器。

背景技术

目前低压集抄电能表用户在低压集中器发出掉线(远程通信无法使用)等突发状况后，现有的合闸复电模式只能是通过手持掌机到用户电能表本地使用红外接口对电能表进行复电，当待复电用户量大时，现场批量复电将面临找电能表位置、开单元门、核对电能表信息等诸多重复工作，需要花费大量的人力物力。因此如何解决在该低压集抄台区集中器安装处对该集中器所管理的电能表进行合闸指令批量下发成为一项具有现实意义的研究课题。

实用新型内容

为了解决现有技术中低压集抄集中器掉线或远程合闸批量失败的应急问题，本实用新型提供一种能实现突发状况时为低压居民及时恢复用电提供客户服务响应途径的低压集抄远程费控紧急情况下的数据传输装置，具体方案如下：

一种低压集抄的通用数据传输器，包括USB串口、上行调试通道、RS485模块和状态指示灯模块，所述上行调试通道和RS485模块分别连接USB串口，USB串口连接状态指示灯模块，上行调试通道用于与集中器的PS2接口封装的RS232调试端口连接实现上行数据访问权限。

进一步地，所述USB串口采用CH340C/CH340N/CH340K/CH340E/CH340B型的转串口芯片, 转串口芯片的电路组成为：UD+管脚1和UD-管脚2分别增加电阻R2和R3，电容C1连接在 V3管脚8和地之间，TXD管脚6为TTL电平模式的串口数据发送信号，RXD管脚7为TTL电平模式的串口数据接收信号。

进一步地，所述上行调试通道为PS2接口封装的RS232串口，PS2接口封装的RS232串口采用支持3.3V-5V的SP3232EEN型号的芯片，PS2接口封装的RS232串口的电路组成为：C1+管脚1与C1-管脚3之间连接电容C7，C2+管脚4与C2-管脚5之间连接电容C6、VCC管脚16分别连接电源VCC3和电容C9一端,电容C9另一端接地，V+管脚2连接电容C11一端， C11另一端接地，V-管脚6连接电容C10一端，电容C10另一端接地，GND管脚15接地。

进一步地，所述RS485模块包括RS485芯片，RS485芯片的管脚A增加上拉电阻，RS485 芯片的管脚B增加下拉电阻，在RS485芯片的工作电源VCC3端和地之间接入电容C6。

进一步地，所述状态指示灯模块提供电源指示灯、数据发送指示灯和数据接收指示灯。

一种低压集抄的拉合闸装置，包括上位机、集中器、电能表和所述的通用数据传输器，所述上位机、集中器和电能表分别通过通用数据传输器连接，所述上位机为计算机或控制器。

本实用新型的优点

本实用新型低压集抄的拉合闸装置的通用数据传输器在拉合闸应用中具有多样性和兼容性，能实现与集中器或者电能表的数据传输，增加的RS485模块是为了实现传统拉合闸模式的支持，为操作者提供基于电能表通信协议DLT645-1997和DLT645-2007的拉合闸命令本地操作。通过通用数据传输器将上位机和集中器连接，以实现操作者将要合闸的用户命令通过上位机来完成批量下发和成功与否的解析功能传输给集中器，由集中器对其所管理的电能表进行批量拉合闸功能的数据连接，或者通过通用数据传输器将上位机和电能表连接解决现有拉合闸到具体电能表安装处进行拉合闸的传统工作模式，解决了低压集抄集中器掉线或远程合闸批量失败的应急问题，实现突发状况时为低压居民及时恢复用电提供客户服务响应途径，该技术对于低压集抄远程通信失败等突发状况发生时，为客户快速复电有着明显成效及应用前景，适合推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的低压集抄的拉合闸装置及其通用数据传输器的结构框图。

图2为图1的USB串口的电路图及管脚图。

图3为图1的上行调试通道的电路图及管脚图。

图4为图1的RS485模块的电路及管脚图。

图5为图1的状态指示灯的电路图。

图中：RO：接收器输出；RE:接收器输出使能(低电平有效)；DE：驱动器输出使能(高电平有效)；DI：驱动器输入；A：驱动器输出/接收器输入(同相)；B：驱动器输出/接收器输入(反相)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地解释说明，但需要注意的是，本具体实施例不用于限定本实用新型的权利范围。

如图1至图5所示，本具体实施例提供的一种低压集抄的拉合闸装置及其通用数据传输器，包括上位机、集中器、电能表和通用数据传输器，上位机为计算机或控制器。

所述上位机、集中器和电能表分别通过通用数据传输器连接。

所述集中器为能满足《中国南方电网有限责任公司的计量自动化终端上行通信规约 (2016)》协议或《国家电网发布的Q/GDW 376.1主站与采集终端通信协议(2009)和(2013)》的所有集中器。

所述电能表为能满足DLT645-1997和DLT645-2007通信规约的所有电能表。

通用数据传输器包括USB串口、上行调试通道、RS485模块和状态指示灯模块，所述上行调试通道和RS485模块分别连接USB串口，USB串口连接状态指示灯模块。

所述USB串口采用南京沁恒公司的CH340系列的转串口芯片，具体型号为 CH340C/CH340N/CH340K/CH340E/CH340B的转串口芯片，来实现USB转串口功能，以实现命令发送设备与本通用数据传输器的数据交互，命令发送设备为具有USB接口配置的计算机等。CH340C芯片作为一款USB总线的转换芯片，其主要用途是实现USB转串口或者USB转打印口，在串口方式下，CH340C芯片能提供常用的MODEM联络信号，实现计算机异步串口扩展。CH340C 芯片的特点为全速USB设备接口，兼容USB V2.0，具有仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口；具有硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率50bps～2Mbps；支持常用的MODEM联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS；通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422等接口；支持5V电源电压和3.3V电源电压； CH340C/CH340N/CH340K/CH340E/CH340B内置时钟，无需外部晶振，CH340B还内置EEPROM用于配置序列号等功能。该USB串口作用在于实现了计算机的USB数据传输信号转化为数字电路可以辨识的TTL串口信号，该TTL串口信号将被RS232接口和RS485接口所使用。如图2 所示，USB串口采用CH340N型的转串口芯片，CH340N型的转串口芯片的管脚连接方式及电路组成为：UD+管脚1和UD-管脚2分别增加电阻R2和R3，电容C1连接在V3管脚8和地之间， TXD管脚6为TTL电平模式的串口数据发送信号，RXD管脚7为TTL电平模式的串口数据接收信号。其中电阻R2、R3选用10Ω到22Ω的电阻，用来对USB数据总线进行电流保护。电容 C1为转串口芯片进行电源滤波。USB串口实现与上位机的USB数据传输信号转化为数字电路能辨识的TTL串口信号，其输出信号将被RS232接口和RS485接口所使用。

所述上行调试通道为PS2接口封装的RS232串口，采用支持3.3V-5V的SP3232EEN型号的芯片来实现异步通信RS232接口，是根据国家电网和南方电网对电能计量自动化系统终端外观定义标准。本实施例的PS2接口封装的RS232串口选用三线制的RS232串口通信传输技术，使其与USB串口的转串口芯片相连，将TTL串口信号转换为RS232串口信号，实现了与具有三线制RS232接口设备的半双工数据交互，具有三线制RS232接口的设备为手持掌机、负控终端、配变终端、集中器、采集器、笔记本、计算机和串口服务器等。在数据传输装置中主要用来与现有的低压抄集中器的PS2接口封装的RS232调试端口相连实现上行数据访问权限。如图2所示，PS2接口串口的RS232的电路组成为：C1+管脚1与C1-管脚3之间连接电容C7，C2+管脚4与C2-管脚5之间连接电容C6、VCC管脚16分别连接电源VCC3和电容 C9一端,电容C9另一端接地，V+管脚2连接电容C11一端，C11另一端接地，V-管脚6连接电容C10一端，电容C10另一端接地，GND管脚15接地。分别在C1+管脚1、C1-管脚3、V+ 管脚2和V-管脚6处增加电容C7、C6、C11、C10的作用为电荷泵电容，保证芯片的正常工作，而在VCC管脚的电容C9为芯片工作电源的滤波电容。其他管脚7、8、9、10无连接。

如图3所示，RS485模块包括RS485芯片，RS485芯片的管脚A增加上拉电阻，RS485芯片的管脚B增加下拉电阻，在RS485芯片的工作电源VCC3端和地之间接入电容C6。因为RS485芯片的管脚RE为接收允许控制使能管脚，其低电平有效；管脚DE为发送允许控制使能管脚，其为高电平有效；而RS485作为一种半双工异步通信标准，所以在电路设计时对于使能控制管脚RE和DE可以使用一个管脚进行控制。因为RS485总线在空闲状态下，电平是不固定的，电平范围在-200mV到+200mV之间，所以在RS485芯片的管脚A上增加上拉电阻和RS485芯片的管脚B上增加下拉电阻是对于RS485收发器可能输出低电平，会出现通信异常。电容为RS485 芯片工作电源提供滤波功能，剩余的器件TVS1、TVS2为TVS保护管，器件RT1和RT2为自恢复保险丝，RV1为压敏电阻。这些器件实现总线的过电压保护，提高装置总线接口的安全性与稳定性。所述的RS485模块目的在于解决当集中器端因为电力载波通信距离太远而导致集中器本地无法正常拉合闸成功时为使用者提供一种电能表本地拉合闸的操作方式，使用两线制的RS485差分信号传输技术，其与USB串口的转串口芯片相连，将TTL串口信号转换为RS485 差分信号，实现了与具有两线制RS485接口设备的半双工数据交互，两线制RS485接口设备为电子电能表、手持掌机、负控终端、配变终端、集中器、采集器等。

所述状态指示灯模块使用发光二极管的共阳接法来实现装置工作状态的指示，分别提供电源指示灯L1、数据发送指示灯L2和数据接收指示灯L3,状态指示灯模块从USB串口电源处取电，USB串口电源和地之间连接有滤波电容C7，电阻R5一端连接USB串口电源，另一端连接电源指示灯L1一端，电源指示灯L1接地，电阻R6一端连接USB串口电源，另一端连接数据发送指示灯L2一端，数据发送指示灯L2另一端连接USB串口的TXT_TTL管脚，电阻R7一端连接USB串口电源，另一端连接数据接收指示灯L3一端，数据接收指示灯L3另一端连接USB串口的RXD_TTL管脚。

工作原理：

将通用数据传输器的USB串口通过USB数据线与上位机的USB口连接，将PS2封装的RS232 串口与现场安装的低压集抄集中器连接，通用数据传输器从上位机的USB口上取电，操作者将要合闸的用户指令通过上位机和通用数据传输器的PS2封装的RS232接口传输给集中器，集中器会根据用户指令传输给电能表，电能表执行相应的拉合闸操作后反馈应答命令按原路线返回上位机，通知操作者。

或者将通用数据传输器的USB串口通过USB数据线与上位机的USB口连接，将RS485模块与现场安装的电能表连接，通用数据传输器从上位机的USB口上取电，操作者通过上位机和通用数据传输器的RS485模块传输给电能表，电能表执行相应的拉合闸操作后反馈应答命令按原路线返回上位机，通知操作者。

Claims (6)

1.通用数据传输器，其特征在于，包括USB串口、上行调试通道、RS485模块和状态指示灯模块，所述上行调试通道和RS485模块分别连接USB串口，USB串口连接状态指示灯模块，上行调试通道用于与集中器的PS2接口封装的RS232调试端口连接实现上行数据访问权限。

2.根据权利要求1所述的通用数据传输器，其特征在于，所述USB串口采用CH340C/CH340N/CH340K/CH340E/CH340B型的转串口芯片,转串口芯片的电路组成为：UD+管脚1和UD-管脚2分别增加电阻R2和R3，电容C1连接在V3管脚8和地之间，TXD管脚6为TTL电平模式的串口数据发送信号，RXD管脚7为TTL电平模式的串口数据接收信号。

3.根据权利要求1所述通用数据传输器，其特征在于，所述上行调试通道为PS2接口封装的RS232串口，PS2接口封装的RS232串口采用支持3.3V-5V的SP3232EEN型号的芯片，PS2接口封装的RS232串口的电路组成为：C1+管脚1与C1-管脚3之间连接电容C7，C2+管脚4与C2-管脚5之间连接电容C6、VCC管脚16分别连接电源VCC3和电容C9一端,电容C9另一端接地，V+管脚2连接电容C11一端，C11另一端接地，V-管脚6连接电容C10一端，电容C10另一端接地，GND管脚15接地。

4.根据权利要求1所述通用数据传输器，其特征在于，所述RS485模块包括RS485芯片，RS485芯片的管脚A增加上拉电阻，RS485芯片的管脚B增加下拉电阻，在RS485芯片的工作电源VCC3端和地之间接入电容C6。

5.根据权利要求1所述通用数据传输器，其特征在于，所述状态指示灯模块提供电源指示灯、数据发送指示灯和数据接收指示灯。

6.一种低压集抄的拉合闸装置，其特征在于，包括上位机、集中器、电能表和权利要求1所述的通用数据传输器，所述上位机、集中器和电能表分别通过通用数据传输器连接，所述上位机为计算机或控制器。

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