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电能表RS485通信压力测试方法与应用研究 　　摘 要：本文针对电能表现场运行过程中RS485通信问题，存在通信不稳定、成功率低、通信死机等问题。分析其主要原因有现场环境变化导致的信号质量变差、时钟频率变化、数据延时发生变化，或由于网络节点数量和现场布线的不同引起，或由于电能表的通信部分对信号的软件滤波能力、带载能力、误码处理能力、波特率冗余度、协议延时准确度不够导致。本文主要研究了电能表RS485通信压力测试方法，包括RS485带载能力测试、RS485共模通信能力测试、RS485波特率精确度等测试。从而检测出电能表的RS485通信能力，降低电能表现场运行故障率。 　　关键词：电能表；RS485；通信压力测试 　　中图分类号：TM903 文献标识码：A 　　0.引言 　　在智能电能表的全面推广和应用中，RS485作为主要的通信方式，发挥着非常重要的作用，但现场通信时，由于温度不同、网络节点数量不同、现场布线不同、外部环境干扰量不同、采集装置RS485通信接口波特率偏移等各方面因素的影响导致RS485通信失败，为了确保用电信息采集系统本地抄表的可靠应用，建立一套完整的智能电能表RS485通信压力测试方法是十分必要的。其可嵌入到现有的电能表校验台，自动完成大批量的电能表压力通信测试，大大提高检测效率。同时，在电能表检验环节可检出大量的通信成功但性能指标不满足需求的电能表，有效地降低电能表现场运行故障率。通过该系统测试方法可以模拟现场环境中的真实模型，检测出表计的RS485通信能力。本文从多个方面论述了影响RS485通信可靠性的因素及实际中模拟的检测措施、方法与原理。 　　1.电能表RS485通信功能压力测试原理 　　电能表RS485通信功能压力测试包含：RS485带载能力测试、RS485共模通信能力测试、RS485通信波特率精确度测试。 　　测试原理：上位机测试软件下发命令给RS485通信压力测试模块，使其与电能表进行通信。RS485通信压力测试模块接收到上位机的指令后通过负载调整电路切换负载，测试出与电能表的极限通信带载能力。共模电压输出电路通过调整电能表COM端的电位来改变电能表输入端A、B线相对COM端的接受共模电压，RS485通信压力测试模块与电能表通信可检测出其极限共模电压通信范围。RS485波特率精确度测试通过与电能表通信时，其信号采集电路捕捉A、B差分信号线上的瞬时电平信号变化持续时间来进行判断。其通信压力测试原理如图1所示。 　　2. RS485通信功能压力的测试方法 　　2.1 RS485带载能力测试 　　采用RS485组网通信的电能表，当网络节点超过一定数量时，抄表会失败。由于RS485通信是总线组网方式，当网络节点太多，电能表接收阻抗太小或者RS485发送驱动能力偏弱都会导致总线上传输的信号不满足RS485传输电气特性。究其原因是电能表RS485接收阻抗和发送驱动能力设计冗余度不够导致。 　　测试方法：将压力测试模块的A、B差分线与外部电能表A、B差分线相连接，在RS485接口上接阻性负载，来模拟多网络节点的通信工况。通过压力测试模块的负载调整电路内部继电器逐步增大负载阻抗，实时监控RS485通信是否成功，测试出电能表RS485的极限带载能力，同时将测试数据上传给上位机软件。极限带载能力的负载详细参数设置见表1。 　　采用电阻R1～R10进行串联，10个继电器S1～S10进行选择性短路，可配出1Ω～1024Ω的负载电阻。选择功率3W精度5%的水泥电阻，通过继电器切换进行调整。电阻值分别为：1Ω、2Ω、3.9Ω、9.1Ω、16Ω、32Ω、64Ω、128Ω、256Ω、510Ω。具体操作如图2所示。 　　测试结果：通过对不同厂家的电表进行测试，其测试数据见表2。 　　结果分析：对于表格中施加1Ω负载仍可通信上的厂家电能表，说明其RS485带载能力较强；对于表格中厂家6的电能表施加小于125Ω通信不上，说明其带载能力偏弱。实际产品中各个厂家所用的RS485通信芯片大都不同，而且不同芯片内部接收输入阻抗和发送驱动能力也有所差异，或者受到芯片外部A、B线上外部上、下拉电阻的影响导致了结果的差异性。 　　2.2 RS485共模通信能力测试 　　电能表RS485通信接口电气上与电网隔离，由于电能表的安装环境不同，每个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差。且当节点间距离很远时，节点间存在共模电压，接收器输入端的共模电压就可能会有很大的幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入A、B线的对公共地电压超出正常的范围，并在信号线上产生干扰电流，轻则影响RS485通信失败，重则损坏RS485通信口。 　　测试方法：将压力测试模块扩展出的RS485接口的COM端与