电力集抄设备RS485接口手持式测试仪及其测试方法技术

一种电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪：通过通道切换相互连接的终端和电表，通道切换分别外接有通信监听、共模运算、电阻网络、差模电压测量和电流测量，其中的共模运算和电阻网络又分别连接第一信号调理、差模电压测量和电流测量又分别连接第二信号调理，第一、第二信号调理分别经第一、第二模数转换后共同连接至信号隔离，信号隔离分别输出至STM32微控制器和FPGA实时存储电路，STM32微控制器还同时接收通信监听电路的输出，并分别与FPGA实时存储电路以及ARM人机交互界面相互连接。本发明专利技术还涉及测试方法。本发明专利技术可通过嵌入式技术对RS485接口进行全面的性能参数测量、性能评估与故障诊断，且携带方便。

【技术实现步骤摘要】
电力集抄设备RS485接口手持式测试仪及其测试方法
本专利技术涉及一种针对电力集抄设备的便携式RS485接口测试仪，具体涉及一种用于检测及诊断电力集抄设备RS485接口工作状态和故障的便携式测试仪。本专利技术还涉及使用所述测试仪进行电力集抄设备RS485接口工作状态和故障的测试方法。
技术介绍
随着我国对智能电网发展的推进，智能电表越来越广泛地应用在用户电能计量领域。电力集抄设备RS485接口规范作为电网抄表进行信号传输或能量传输的重要传输方式，电表和电表终端之间的信号、控制、通信传输几乎都是通过RS485协议完成的，电力集抄设备RS485接口的可靠性直接影响到电力用户和电力公司的电能计量和电费统计。RS485接口测试的传统方法是人工采用万用表、示波器等工具进行逐点测试，适用于被测试电表种类少、故障节点明显的情况。如果要完成大批量多种类电表的测试，此方法就暴露出测试效率低、准确性差的缺点。由于电力集抄设备RS485接口在工业和电力方面的越来越广泛的应用，传统的测试方式已经不能满足工程师对电力集抄设备RS485接口维护的要求，近年来国内也开始出现了针对电力集抄设备RS485接口故障测试仪。其主要工作方式是在需要检测的集抄设备RS485接口上挂载多个测试设备，在被测集抄设备RS485接口工作时进行在线故障检测，然后通过二分法找到集抄设备RS485接口的故障点。现有的电力集抄设备RS485接口的测试设备主要侧重于测试故障点以及集抄设备RS485接口的共模差模电压，没有对RS485接口以及集抄设备RS485接口作一个全面的性能参数测量。很多重要的集抄设备RS485接口的工作性能参数的测量功能如测集抄设备RS485接口工作电流、主机驱动能力、集抄设备RS485接口等效阻抗以及集抄设备RS485接口通信信息等仍然没有集成在同一测试设备内。若工程人员需要测试电力集抄设备RS485接口设备接口的各个参数的时候仍然不得不采用传统方法进行测试。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题，就是提供一种电力集抄设备RS485接口性能的手持式测试仪。本专利技术所要解决的第二个技术问题，就是提供一种使用上述测试仪进行电力集抄设备RS485接口性能测试的方法。本专利技术可通过嵌入式技术对电力集抄设备的RS485接口进行全面的性能参数测量、性能评估与故障诊断，且携带方便。解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:一种电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:通过通道切换电路相互连接的电力集抄终端(也可简称终端)和电能测量表(也可简称电表)，所述的通道切换电路分别外接有通信监听、共模运算、电阻网络、差模电压测量和电流测量电路，其中的共模运算和电阻网络电路又分别连接第一信号调理电路、差模电压测量电路和电流测量电路又分别连接第二信号调理电路，第一、第二信号调理电路分别经第一、第二模数转换电路后共同连接至信号隔离电路，信号隔离电路分别输出至STM32微控制器和FPGA (现场可编辑逻辑门阵列)及实时存储电路，所述的STM32微控制器还同时接收通信监听电路的输出，并分别与FPGA实时存储电路以及ARM (上位机微控制器)人机交互界面相互连接。所述的通道切换电路为由欧姆龙高反应速率的继电器构成的通道切换网络，通过切换电路的内部电路切换，达到一次性测试多个参数的目的。通道切换电路根据微控制器命令将被测端切换到后面的四个前端电路，分别是共模运算电路、电阻网络、差模电压测量电路或电流测量电路。所述的STM32微控制器通过带隔离功能的RS485器件ADM2582对集抄设备RS485接口的通信信息进行实时监听，以判断通信的工作状态以及在集抄设备RS485接口上的信号流向。所述的共模运算电路和差模电压测量电路通过两个美信公司的高性能运算放大器MAX44246构成，每一颗运放芯片含有两个运算放大器，其中一颗运放芯片用来构成电压跟随器，另一颗构成模拟加法电路和差分电压放大器。所述的电阻网络电路分为两组，一组是根据RS485协议标准用来模拟32台集抄设备RS485接口电表(电能测量表)的阻抗特性，二组是用来测试485集抄设备RS485接口设备的输出阻抗。解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:使用上述测试仪进行电力集抄设备RS485接口性能测试的方法，其特征是包括以下步骤:测试分为在线模式和单机测试模式:在线模式即是将测试仪串在电力集抄终端和客户电能测量表之间，测试两者在线工作时的各种电气参数；单机测试即是单独测试电力集抄终端或者客户电能测量表的RS485通信工作状态；测试的参数包括共模电压、差模电压、工作电流、被测设备等效阻抗；对于测试电力集抄终端还包括了对电力集抄终端的驱动能力测试，以判断电力集抄终端能否对32台电表设备进行通信；共模电压采集分为在线测试和单独测试两种测试方式:在线测试:微控制器通过ADM2582监听485集抄设备RS485接口上的信号变化，判断集抄设备RS485接口信号的传输方向，同时采集集抄设备RS485接口上A、B两根线的电压；将被测的电力集抄终端和电表的485通信线A线、B线分别接入测试仪的主端口和副端口，测试仪内部电路对485通信线的电压值进行衰减、加法运算，放大等处理，最后经过AD变换放入微控制器；注:MCU即使STM32微控制器，在图1中的共模运算即是加法电路实现的，衰减电路通过图1中的信号调理电路即可实现。单独测试:测试仪器只挂一台被测设备，微控制器用来模拟终端或者电表，在模拟的通信过程中，监测集抄设备RS485接口的共模电压；接线方式:将集抄设备或者电表的485通信线接入测试仪主端口。差模电压采集分为在线测试和单独测试两种测试方式:在线测试:微控制器通过ADM2582监听485集抄设备RS485接口上的信号变化，判断集抄设备RS485接口信号的传输方向，同时采集集抄设备RS485接口上A、B之间的电压，对这个电压值进行衰减、放大等处理，最后经过AD变换放入微控制器；接线方法:将被测的电力集抄终端和电表的485通信线A线、B线分别接入测试仪的主端口和副端口，在单独测试中，测试仪器只挂一台被测设备，微控制器用来模拟终端或者电表，在模拟的通信过程中，监测集抄设备RS485接口的差模电压；接线方式:将集抄设备或者电表的485通信线接入测试仪主端口。工作电流测量输入电流测量分为在线测和单独测:在在线测试中微控制器通过ADM2582监听485集抄设备RS485接口上的信号变化，判断集抄设备RS485接口信号的传输方向，同时采集集抄设备RS485接口上某一端的电流，测量串在集抄设备RS485接口上的精密低阻值电阻两端电压，最后经过AD变换放入微控制器，最后在微控制器里面计算出电流值；在单独测试中，测试仪器只挂一台被测设备，微控制器用来模拟终端或者电表，在模拟的通信过程中，监测集抄设备RS485接口的输入电流；需要指出的是在集抄设备RS485接口上串入的电阻并不影响整个集抄设备RS485接口的工作，因为在电路板上的走线相对于常规485集抄设备RS485接口的双绞线线长来说是非常短的，传入电阻反而更好地模拟了长距离双绞线的电气特性。测量输出阻抗的方法式将被测终端或者电表设备与集抄设备RS485接口断开，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是：通过通道切换电路相互连接的电力集抄终端和电能测量表，所述的通道切换电路分别外接有通信监听、共模运算、电阻网络、差模电压测量和电流测量电路，其中的共模运算和电阻网络电路又分别连接第一信号调理电路、差模电压测量电路和电流测量电路又分别连接第二信号调理电路，第一、第二信号调理电路分别经第一、第二模数转换电路后共同连接至信号隔离电路，信号隔离电路分别输出至STM32微控制器和FPGA及实时存储电路，所述的STM32微控制器还同时接收通信监听电路的输出，并分别与FPGA实时存储电路以及ARM人机交互界面相互连接。

【技术特征摘要】
1.一种电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:通过通道切换电路相互连接的电力集抄终端和电能测量表，所述的通道切换电路分别外接有通信监听、共模运算、电阻网络、差模电压测量和电流测量电路，其中的共模运算和电阻网络电路又分别连接第一信号调理电路、差模电压测量电路和电流测量电路又分别连接第二信号调理电路，第一、第二信号调理电路分别经第一、第二模数转换电路后共同连接至信号隔离电路，信号隔离电路分别输出至STM32微控制器和FPGA及实时存储电路，所述的STM32微控制器还同时接收通信监听电路的输出，并分别与FPGA实时存储电路以及ARM人机交互界面相互连接。2.根据权利要求1所述的电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:所述的通道切换电路为由欧姆龙高反应速率的继电器构成的通道切换网络,通过切换电路的内部电路切换，达到一次性测试多个参数的目的；通道切换电路根据微控制器命令将被测端切换到后面的共模运算电路、电阻网络、差模电压测量电路或电流测量电路。3.根据权利要求1所述的电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:所述的STM32微控制器通过带隔离功能的RS485器件ADM2582对集抄设备RS485接口的通信信息进行实时监听，以判断通信的工作状态以及在集抄设备RS485接口上的信号流向。4.根据权利要求1所述的电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:所述的共模运算电路和差模电压测量电路通过两个美信公司的高性能运算放大器MAX44246构成，每一颗运放芯片含有两个运算放大器，其中一颗运放芯片用来构成电压跟随器，另一颗构成模拟加法电路和差分电压放大器。5.根据权利要求1所述的电力集抄设备RS485接口性能手持式测试仪，其特征是:所述的电阻网络电路分为两组，一组是根据RS485协议标准用来模拟32台集抄设备RS485接口电能测量表的阻抗特性，二组是用来测试485集抄设备RS485接口设备的输出阻抗。6.一种采用如权利要求1至5所述的任意一种手持式测试仪进行电力集抄设备RS485接口性能测试的方法，其特征是:包括以下步骤: 测试分为在线模式和单机测试模式:在线模式即是将测试仪串在电力集抄终端和客户电能测量表之间，测试两者在线工作时的各种电气参数；单机测试即是单独测试电力集抄终端或者客户电能测量表的RS485通信工作状态；测试的参数包括共模电压、差模电压、工作电流、被测设备等效阻抗；对于测试电力集抄终端还包括了对电力集抄终端的驱动能力测试，以判断电力集抄终端能否对32台电表设备进行通信； 共模电压采集分为在线测试和单独测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，肖勇，秦开宇，党三磊，危阜胜，李健，张思建，张捷，王茜，阎啸，赵雪娇，周三，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，电子科技大学，
类型：发明
国别省市：