影响电能量集抄系统抄表成功率的常见故障及解决方法

文章标题：影响电能量集抄系统抄表成功率的常见故障及解决方法
摘要：电能量集抄系统在电力系统中得到广泛应用，如何提高远方抄表的成功率是电能量集抄系统研究的重要课题之一，本文结合聊城供电公司现有电能量集抄系统的应用情况，分析了在实际使用过程中影响抄表成功率的主要原因，提出了行之有效的解决办法。
关键词：电能量集抄系统 抄表成功率 rs485 电能表 集抄器
0 引言
聊城供电公司全部变电站使用电能量集抄系统进行远方抄表，计量点多，距离远，分布广，而且全部实行了无人值守。集抄系统如发生抄表故障，不得不派专人到现场进行抄读和故障处理，浪费人力、物力，而且影响了电量、电费、线损等用电营业指标的及时分析与核算。笔者通过实际工作经验总结了影响电能量集抄系统抄表成功率的主要问题和故障处理、改善的方法，供参考。
1 电能量集抄系统rs485故障调查和原因分析
2003年2月，我们对聊城供电公司电能量集抄系统rs485故障情况进行了统计，详细情况见下表所示:

由上表可以看出，rs485通讯质量差是影响抄表成功率的主要原因。
经过分析可能造成其通讯质量差的原因主要有以下方面:
1） rs485网络拓扑结构不合理;
2） rs485总线太长引起信号反射;
3） 接收器输出状态不确定。
此外造成影响抄表成功率的原因还有电能表rs485接口损坏、rs485电缆接点松动、屏蔽层接触不良或接地不好，采集终端内部cpu死机，人员操作错误等，由于上述问题能够在施工或检查中便于发现，这里不再阐述。
2 对提高rs485通讯质量的研究
2.1改善rs485网络拓扑结构
合理的网络拓扑结构，是保证rs485总线正确传输数据的基础。rs485应采用总线型，不能采取星型和环行网络结构。实际网络接线应用一条总线将各只电能表串接起来，将集抄器置于中间而形成主干的t型分布改为置于一端，从总线到每只电能表的引出线长度尽量缩短，使引出线中的反射信号对总线信号的影响降至最低。不正确的连接方式，信号在各支路未端反射后会与原信号叠加，造成信号质量下降，导致抄表失败。图1标明了常见的错误连接方式abc, 和正确的连接方式def。

例如: 我公司220kv庞庄变电站，整改前集抄系统485总线敷设结构如图2所示，呈发散状，通讯质量较差; 改为串联结构后，如图3所示，通讯效果大大提高。

2.2避免由485线长引起的信号反射
一般选择双绞线作为差分平衡系统信号传输线。信号在传输线上传送，若遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象，从而影响信号的远距离传送，因而必须采用匹配的方法来消除反射。根据电磁波、信号系统等相关知识，当 选用的匹配电阻阻值等于485总线特性阻抗时，在接点处反射信号强度为零。我们现场使用的485总线为屏蔽双绞线（型号为rvvp20.5mm2）, 其特性阻抗大约在100至120之间。在参考相关技术文献并经多次试验后，确定选用阻值为120的匹配电阻，在总线两端各焊接一只匹配电阻，以抑制反射信号。连有集抄器的一端，容易找到焊接点; 总线的另一端，必须是末端电能表侧，否则将导致通讯错误.
例如: 我公司220kv耿庄变电站集抄器安装在主控室电度表屏，35kv所变室另有3只电能表，485总线长达500余米。接入了匹配电阻后，避免了在长线信号传输时发生信号反射，抄表成功率大大提高。如图4所示。

2.3如何改善接收器输出状态不确定
由于rs485接口采用差分传输方式，接收器的接收灵敏度为200mv，当总线电压在-200mv~+200mv之间时，接收器输出状态不确定，出现接收错误，造成抄表成功率下降。根据rs485标准，接收器的输入阻抗12k（称为单位负载）时，总线上能连接32个收发器。在rs485总线增设偏置电阻，就能增大接收器压差，改善接收器输出状态不确定性。
如图5所示: 每个节点的阻抗r约为12k，则32个节点的并联阻抗为r3=12k/32=375，匹配电阻rt=120;
由反射信号引起的反射电流iref=vref/(r3rtrt)=0.15/(r3rtrt)=2.9ma;(反射信号的最大电压vref=0.15v)
rs485收发器的滞后电压值（hysteresis value）一般为50mv, 即: （ibias-iref）(r3rtrt)=5ma
由: +5v=ibias(r1+r2+(r3 rtrt))可计算出r1=r2=620
我们对公司属所有变电站都在采集终端485接口线路板a、b接点上分别焊接一只560的上拉、下拉电阻，如图6所示。当总线空闲或开路时（电压在-200mv~+200mv之间），就可以利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态（差分电压200mv）,成功地克服了接收器状态的不确定性。

3 结语
目前rs485抄表技术已在电力系统获得广泛的应用，它实现电网电能量的自动采集、分析功能。并通过支持系统实现与营业mis系统的无缝链接，实现与电力负荷管理系统集成联结，为电力企业的商业化运营提供了决策依据。围绕电能量集抄系统rs485故障情况，并通过工作实践，本文作了简单分析，希望对从事电能计量集抄工作的同仁有所帮助