一種便攜式二次設(shè)備通訊檢測(cè)裝置的研究

吳洪波 葉德富 黃紅

摘?要：變電站常采用串口通訊設(shè)備，常見有直流電源監(jiān)測(cè)模塊、調(diào)度101通道相關(guān)設(shè)備等，但其在運(yùn)行階段易出現(xiàn)通訊異常及中斷的現(xiàn)象，難以精準(zhǔn)鎖定故障，從而導(dǎo)致后續(xù)的維護(hù)工作受阻，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懽冸娬镜倪\(yùn)行水平。鑒于此，文章提出一種便攜式二次設(shè)備通訊檢測(cè)裝置，其中電源輸入單元對(duì)接信號(hào)處理單元，為之提供電力支持，以便單元的穩(wěn)定運(yùn)行。在各單元的協(xié)同作用下，可提高串口通訊檢測(cè)的效率，可同時(shí)滿足20余個(gè)串口通訊的測(cè)試工作需求。指示燈的顯示清晰、直觀，是一種具有便攜化特性的檢測(cè)設(shè)備。

關(guān)鍵詞：便攜化;二次設(shè)備;通訊;檢測(cè)裝置;單元組成

若僅檢測(cè)工控主機(jī)，在其與多個(gè)通訊設(shè)備連接的情況下，則存在檢測(cè)范圍較窄的問題，即難以全面掌握與之相連的通訊設(shè)備的運(yùn)行情況，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的局限性較強(qiáng)。而對(duì)于便捷式設(shè)備通訊故障檢測(cè)裝置，其可以滿足同時(shí)檢測(cè)25個(gè)串口通訊故障的要求，具有覆蓋范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)、檢測(cè)效率高、操作便捷性好的特點(diǎn)。

1?智能變電站二次設(shè)備的概述

現(xiàn)階段，二次設(shè)備的類型豐富，各自的功能各異。其中，測(cè)控裝置的功能包含“四遙”、SOE記錄、斷路器的同期合閘等;繼電保護(hù)裝置則起到安全防護(hù)的作用，在一次設(shè)備產(chǎn)生故障且會(huì)嚴(yán)重干擾變電站的運(yùn)行時(shí)，將會(huì)及時(shí)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)視實(shí)際情況及時(shí)做出響應(yīng)，控制斷路器跳閘;故障錄播裝置則具有記錄的功能，包含故障發(fā)生階段的電能、電壓等，該部分信息可作為故障判斷以及修復(fù)工作的參考依據(jù);防誤閉鎖裝置的主要功能在于防止事故的發(fā)生，且最為突出的特征在于“五防”功能，包含防帶電掛接地線、防誤操作斷路器等。

除此之外，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置也是較為常見的一次設(shè)備，其基本功能在于在線監(jiān)測(cè)?？梢?，一次設(shè)備具有類型豐富、功能各異的特點(diǎn)。

2?技術(shù)方案

一種串口通訊故障檢測(cè)裝置，以控制器為核心，分別對(duì)接顯示器和功能按鍵模塊，且控制器配備豐富的輸入/輸出接口，裝有連接線，可以根據(jù)需求及時(shí)連接設(shè)備，可操作性較高?？刂破髂K的關(guān)鍵作用在于監(jiān)聽和解析通信報(bào)文;功能按鍵模塊則提供操作途徑，由相關(guān)人員利用該模塊做出相應(yīng)的操作;顯示器則用于呈現(xiàn)通訊參數(shù)，充分踐行人機(jī)交互的設(shè)計(jì)理念。

3?串口通訊故障檢測(cè)方法步驟

輸入接口類型豐富，包含RS232通訊接口、RS485通訊接口和RS422通訊接口，且還提供串口通訊故障檢測(cè)方法，得益于接口功能豐富性和運(yùn)行穩(wěn)定性，串口通訊故障檢測(cè)裝置可以更為有效地完成故障檢測(cè)工作，具體流程為：

（1）主機(jī)與設(shè)備串口通信故障時(shí)，輸入接口的連接線連接至主機(jī)。

（2）主機(jī)發(fā)出通信信息，由控制模塊接收，經(jīng)解析后生成通訊參數(shù)，將所得數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行的正常參數(shù)展開對(duì)比分析，若兩者無異常，則排除主機(jī)故障，否則說明主機(jī)存在故障。

（3）解開設(shè)備的故障串口接線，輸出接口的連接線連接至設(shè)備的串口，類似于前述的流程，依然由主機(jī)發(fā)出通信信息，由控制模塊接收，經(jīng)解析后生成通訊參數(shù)，將所得數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行的正常參數(shù)展開對(duì)比分析，若兩者無異常，則排除通信線路故障，否則說明通信線路存在故障。

（4）解開輸入接口與主機(jī)的連接線，由控制模塊將前述解析的通訊參數(shù)轉(zhuǎn)化為報(bào)文數(shù)據(jù)，向設(shè)備發(fā)送，期間觀察響應(yīng)情況，若無應(yīng)答數(shù)據(jù)幀，則有理由說明通訊故障在設(shè)備。

若采取上述所提的方法，對(duì)于主機(jī)與設(shè)備間的串口通信故障，檢測(cè)裝置可以富有秩序地完成對(duì)主機(jī)、通信通道、設(shè)備的檢測(cè)工作，從而對(duì)是否存在故障做出判斷，并鎖定故障的位置，檢測(cè)結(jié)果具有全面性，可參考價(jià)值豐富。變電站常用串口設(shè)備的通信參數(shù)被寫入控制模塊后，可以豐富數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，從而作為正常參數(shù)而使用。通信參數(shù)的類型豐富，包含串口類型、規(guī)約協(xié)議、波特率等，諸如此類參數(shù)均可寫入數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)一步由控制器模塊掃描，并與主機(jī)獲得的通訊參數(shù)形成相匹配的關(guān)系[1]。

控制器模塊運(yùn)行中，以典型波特率自動(dòng)掃描，進(jìn)而匹配設(shè)備波特率，可以從中獲得源自設(shè)備的通訊參數(shù)。通過典型波特率的應(yīng)用，可有效減少匹配的數(shù)據(jù)量，高效完成匹配操作。

4?具體實(shí)施方式的分析

4.1?實(shí)例1

4.1.1?結(jié)構(gòu)組成

某串口通訊故障檢測(cè)裝置，具體結(jié)構(gòu)組成如下圖所示。于外殼處設(shè)置顯示器和功能按鍵模塊，控制器模塊分別與兩者連接，構(gòu)成完整的整體;在控制器模塊中設(shè)置有輸入接口和輸出接口，其分別配置可用于連接設(shè)備的連接線;通過控制器模塊的運(yùn)行，可以達(dá)到監(jiān)聽和解析通信報(bào)文的效果;借助功能按鍵模塊，可以完成相應(yīng)的操作;而通過顯示器的配置，可以呈現(xiàn)出經(jīng)解析后的通訊參數(shù)。控制器模塊采用的是嵌入式開發(fā)板，其自帶比較檢測(cè)算法，實(shí)際操作中可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整算法，可操作性和便捷性均較佳。

4.1.2?工作原理

選定待檢測(cè)故障的主機(jī)，將輸入接口與之連接，運(yùn)行控制器模塊，對(duì)主機(jī)的通訊參數(shù)展開對(duì)比分析，所得結(jié)果及時(shí)于顯示器中呈現(xiàn)，供技術(shù)人員分析，從而判斷是否存在故障;通過檢測(cè)裝置的應(yīng)用，替換故障區(qū)域的通信通道，依然利用控制器模塊對(duì)比通訊參數(shù)，所得結(jié)果也可在顯示器中呈現(xiàn)，由此判斷是否存在通信故障;通過輸出接口與故障所在處相應(yīng)設(shè)備的連接，加之控制器模塊的運(yùn)行（主要操作在于將通訊參數(shù)轉(zhuǎn)化為報(bào)文數(shù)據(jù)），若可以接收到設(shè)備的回應(yīng)，則表明故障發(fā)生于設(shè)備處。

通過該檢測(cè)裝置的應(yīng)用，能夠較為快速地對(duì)通訊故障做出響應(yīng)，及時(shí)參與至檢測(cè)與維護(hù)管理工作中，全程操作便捷，所得結(jié)果的可靠性較佳[2]。

4.2?實(shí)例2

4.2.1?串口通訊故障檢測(cè)方法的流程

（1）當(dāng)主機(jī)與設(shè)備串口通信故障，解開主機(jī)的對(duì)應(yīng)故障串口接線，采用輸入接口的連接線與主機(jī)連接。

（2）控制器模塊收到主機(jī)的通信信息后將其解析為通訊參數(shù)：對(duì)比通訊故障檢測(cè)裝置解析出來的通信參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的正常參數(shù)，若兩者數(shù)據(jù)一致，則排除主機(jī)故障。

（3）解開設(shè)備的故障串口接線：將輸出接口的連接線與設(shè)備的串口連接，控制器模塊收到主機(jī)的通信信息后將其解析為通訊參數(shù);對(duì)比通訊故障檢測(cè)裝置解析出來的通信參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的正常參數(shù)，若兩者解開輸入接口連接線與數(shù)據(jù)一致，則排除通信線路故障[3]。

（4）解開輸入接口連接線與主機(jī)的連接線，控制器模塊將步驟二或步驟三中得到的通訊參數(shù)轉(zhuǎn)換為報(bào)文數(shù)據(jù)，向設(shè)備發(fā)送：若收不到應(yīng)答數(shù)據(jù)幀，則通訊故障在設(shè)備。

結(jié)合前述所提的串口通訊故障檢測(cè)裝置（實(shí)例1），可以展開故障檢測(cè)工作，具體有：

（1）若出現(xiàn)主機(jī)與設(shè)備串口通信故障的情況，將輸入接口的連接線與主機(jī)連接，將常用串口設(shè)備的通信參數(shù)寫至控制器模塊中，將該部分作為運(yùn)行的正常參數(shù)。全方位收集常用串口設(shè)備的通信參數(shù)，例如規(guī)約協(xié)議、串口類型等，將其寫入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，進(jìn)而啟用控制器模塊，在采取算法循環(huán)掃描的方法后，可以較為高效地匹配源自于主機(jī)的通訊參數(shù)。

（2）控制器模塊接收通信信息后，對(duì)其采取解析操作，以形成通訊參數(shù)，將該部分結(jié)果與正常參數(shù)展開對(duì)比分析，若無差異，則排除主機(jī)故障，可以進(jìn)入后續(xù)檢測(cè)中，對(duì)其他部件做出判斷。

（3）解開設(shè)備的故障串口接線，連接輸出接口與設(shè)備的串口，依然由控制器模塊接收通信信息，經(jīng)解析后生成通訊參數(shù)，再與正常運(yùn)行的參數(shù)展開分析，若無差異，則排除通信線路故障，可以進(jìn)入后續(xù)檢測(cè)中，對(duì)其他部件做出判斷。

（4）解開輸入接口與主機(jī)的連接線，由控制模塊將前述解析的通訊參數(shù)（來自于步驟2、步驟3）轉(zhuǎn)化為報(bào)文數(shù)據(jù)，向設(shè)備發(fā)送，期間觀察響應(yīng)情況，若無應(yīng)答數(shù)據(jù)幀，則有理由說明通訊故障發(fā)生在設(shè)備處。

4.2.2?數(shù)據(jù)庫的建立流程

（1）全方位收集串口設(shè)備的規(guī)約類型及說明文檔，摘選傳輸幀，將該部分寫入數(shù)據(jù)庫可查詢字段內(nèi)，對(duì)特定的傳輸幀做出拆解操作，得到同步字、控制字、信息字，將其分別視為獨(dú)立可查詢字段，并完整地寫入數(shù)據(jù)庫中。

（2）根據(jù)控制器模塊的運(yùn)行特點(diǎn)，為之設(shè)定誤碼率閾值，若實(shí)際誤碼率超過該閾值，則可以說明通信通道存在故障。

（3）向控制器模塊輸入設(shè)備實(shí)際參數(shù)以及各類規(guī)約類型，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)既有數(shù)據(jù)庫的升級(jí)，在以往的基礎(chǔ)上增添信息。

5?結(jié)語

綜上所述，選取變電站應(yīng)用頻率較高的波特率，對(duì)其采取匹配操作，可有效縮短作業(yè)時(shí)間，可行性較高。相較于常規(guī)技術(shù)而言，通過該檢測(cè)裝置的運(yùn)行，加之科學(xué)方法的配套，可以精準(zhǔn)確定故障的發(fā)生區(qū)域以及實(shí)際情況，給故障處理提供了可靠的參考，技術(shù)人員能夠在此基礎(chǔ)上高效完成故障的處理工作，使變電站盡快恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。在本文有關(guān)于便攜式二次設(shè)備通訊檢測(cè)裝置的分析中，提出主要的檢測(cè)方法以及實(shí)例，希望所提的內(nèi)容可作為同仁的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘志騰.關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的研究[J].電氣技術(shù)，2020（12）：78-82.

[2]蔣婷.淺談變電站公用二次設(shè)備定檢時(shí)測(cè)試告警信號(hào)的管理方法[J].機(jī)電信息，2020（35）：51-52.

[3]梁秉崗，楊學(xué)廣.一種直流分壓器二次分壓設(shè)備快速檢測(cè)裝置研究[J].機(jī)電信息，2020（33）：74-75.

作者簡(jiǎn)介：吳洪波（1987—?），男，廣東陽江人，本科，高級(jí)工程師，從事自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)劃、缺陷管理工作。