一种便携式二次设备通讯检测装置的研究

吴洪波 叶德富 黄红

摘 要：变电站常采用串口通讯设备，常见有直流电源监测模块、调度101通道相关设备等，但其在运行阶段易出现通讯异常及中断的现象，难以精准锁定故障，从而导致后续的维护工作受阻，严重时甚至会影响变电站的运行水平。鉴于此，文章提出一种便携式二次设备通讯检测装置，其中电源输入单元对接信号处理单元，为之提供电力支持，以便单元的稳定运行。在各单元的协同作用下，可提高串口通讯检测的效率，可同时满足20余个串口通讯的测试工作需求。指示灯的显示清晰、直观，是一种具有便携化特性的检测设备。

关键词：便携化;二次设备;通讯;检测装置;单元组成

若仅检测工控主机，在其与多个通讯设备连接的情况下，则存在检测范围较窄的问题，即难以全面掌握与之相连的通讯设备的运行情况，导致检测结果的局限性较强。而对于便捷式设备通讯故障检测装置，其可以满足同时检测25个串口通讯故障的要求，具有覆盖范围广、适应能力强、检测效率高、操作便捷性好的特点。

1 智能变电站二次设备的概述

现阶段，二次设备的类型丰富，各自的功能各异。其中，测控装置的功能包含“四遥”、SOE记录、断路器的同期合闸等;继电保护装置则起到安全防护的作用，在一次设备产生故障且会严重干扰变电站的运行时，将会及时触发报警信号，同时视实际情况及时做出响应，控制断路器跳闸;故障录播装置则具有记录的功能，包含故障发生阶段的电能、电压等，该部分信息可作为故障判断以及修复工作的参考依据;防误闭锁装置的主要功能在于防止事故的发生，且最为突出的特征在于“五防”功能，包含防带电挂接地线、防误操作断路器等。

除此之外，在线状态监测装置也是较为常见的一次设备，其基本功能在于在线监测。可见，一次设备具有类型丰富、功能各异的特点。

2 技术方案

一种串口通讯故障检测装置，以控制器为核心，分别对接显示器和功能按键模块，且控制器配备丰富的输入/输出接口，装有连接线，可以根据需求及时连接设备，可操作性较高。控制器模块的关键作用在于监听和解析通信报文;功能按键模块则提供操作途径，由相关人员利用该模块做出相应的操作;显示器则用于呈现通讯参数，充分践行人机交互的设计理念。

3 串口通讯故障检测方法步骤

输入接口类型丰富，包含RS232通讯接口、RS485通讯接口和RS422通讯接口，且还提供串口通讯故障检测方法，得益于接口功能丰富性和运行稳定性，串口通讯故障检测装置可以更为有效地完成故障检测工作，具体流程为：

（1）主机与设备串口通信故障时，输入接口的连接线连接至主机。

（2）主机发出通信信息，由控制模块接收，经解析后生成通讯参数，将所得数据与实际运行的正常参数展开对比分析，若两者无异常，则排除主机故障，否则说明主机存在故障。

（3）解开设备的故障串口接线，输出接口的连接线连接至设备的串口，类似于前述的流程，依然由主机发出通信信息，由控制模块接收，经解析后生成通讯参数，将所得数据与实际运行的正常参数展开对比分析，若两者无异常，则排除通信线路故障，否则说明通信线路存在故障。

（4）解开输入接口与主机的连接线，由控制模块将前述解析的通讯参数转化为报文数据，向设备发送，期间观察响应情况，若无应答数据帧，则有理由说明通讯故障在设备。

若采取上述所提的方法，对于主机与设备间的串口通信故障，检测装置可以富有秩序地完成对主机、通信通道、设备的检测工作，从而对是否存在故障做出判断，并锁定故障的位置，检测结果具有全面性，可参考价值丰富。变电站常用串口设备的通信参数被写入控制模块后，可以丰富数据库的内容，从而作为正常参数而使用。通信参数的类型丰富，包含串口类型、规约协议、波特率等，诸如此类参数均可写入数据库中，进一步由控制器模块扫描，并与主机获得的通讯参数形成相匹配的关系[1]。

控制器模块运行中，以典型波特率自动扫描，进而匹配设备波特率，可以从中获得源自设备的通讯参数。通过典型波特率的应用，可有效减少匹配的数据量，高效完成匹配操作。

4 具体实施方式的分析

4.1 实例1

4.1.1 结构组成

某串口通讯故障检测装置，具体结构组成如下图所示。于外壳处设置显示器和功能按键模块，控制器模块分别与两者连接，构成完整的整体;在控制器模块中设置有输入接口和输出接口，其分别配置可用于连接设备的连接线;通过控制器模块的运行，可以达到监听和解析通信报文的效果;借助功能按键模块，可以完成相应的操作;而通过显示器的配置，可以呈现出经解析后的通讯参数。控制器模块采用的是嵌入式开发板，其自带比较检测算法，实际操作中可以根据实际需求灵活调整算法，可操作性和便捷性均较佳。

4.1.2 工作原理

选定待检测故障的主机，将输入接口與之连接，运行控制器模块，对主机的通讯参数展开对比分析，所得结果及时于显示器中呈现，供技术人员分析，从而判断是否存在故障;通过检测装置的应用，替换故障区域的通信通道，依然利用控制器模块对比通讯参数，所得结果也可在显示器中呈现，由此判断是否存在通信故障;通过输出接口与故障所在处相应设备的连接，加之控制器模块的运行（主要操作在于将通讯参数转化为报文数据），若可以接收到设备的回应，则表明故障发生于设备处。

通过该检测装置的应用，能够较为快速地对通讯故障做出响应，及时参与至检测与维护管理工作中，全程操作便捷，所得结果的可靠性较佳[2]。

4.2 实例2

4.2.1 串口通讯故障检测方法的流程

（1）当主机与设备串口通信故障，解开主机的对应故障串口接线，采用输入接口的连接线与主机连接。

（2）控制器模块收到主机的通信信息后将其解析为通讯参数：对比通讯故障检测装置解析出来的通信参数与实际运行的正常参数，若两者数据一致，则排除主机故障。

（3）解开设备的故障串口接线：将输出接口的连接线与设备的串口连接，控制器模块收到主机的通信信息后将其解析为通讯参数;对比通讯故障检测装置解析出来的通信参数与实际运行的正常参数，若两者解开输入接口连接线与数据一致，则排除通信线路故障[3]。

（4）解开输入接口连接线与主机的连接线，控制器模块将步骤二或步骤三中得到的通讯参数转换为报文数据，向设备发送：若收不到应答数据帧，则通讯故障在设备。

结合前述所提的串口通讯故障检测装置（实例1），可以展开故障检测工作，具体有：

（1）若出现主机与设备串口通信故障的情况，将输入接口的连接线与主机连接，将常用串口设备的通信参数写至控制器模块中，将该部分作为运行的正常参数。全方位收集常用串口设备的通信参数，例如规约协议、串口类型等，将其写入数据库内，进而启用控制器模块，在采取算法循环扫描的方法后，可以较为高效地匹配源自于主机的通讯参数。

（2）控制器模块接收通信信息后，对其采取解析操作，以形成通讯参数，将该部分结果与正常参数展开对比分析，若无差异，则排除主机故障，可以进入后续检测中，对其他部件做出判断。

（3）解开设备的故障串口接线，连接输出接口与设备的串口，依然由控制器模块接收通信信息，经解析后生成通讯参数，再与正常运行的参数展开分析，若无差异，则排除通信线路故障，可以进入后续检测中，对其他部件做出判断。

（4）解开输入接口与主机的连接线，由控制模块将前述解析的通讯参数（来自于步骤2、步骤3）转化为报文数据，向设备发送，期间观察响应情况，若无应答数据帧，则有理由说明通讯故障发生在设备处。

4.2.2 数据库的建立流程

（1）全方位收集串口设备的规约类型及说明文档，摘选传输帧，将该部分写入数据库可查询字段内，对特定的传输帧做出拆解操作，得到同步字、控制字、信息字，将其分别视为独立可查询字段，并完整地写入数据库中。

（2）根据控制器模块的运行特点，为之设定误码率阈值，若实际误码率超过该阈值，则可以说明通信通道存在故障。

（3）向控制器模块输入设备实际参数以及各类规约类型，由此实现对既有数据库的升级，在以往的基础上增添信息。

5 結语

综上所述，选取变电站应用频率较高的波特率，对其采取匹配操作，可有效缩短作业时间，可行性较高。相较于常规技术而言，通过该检测装置的运行，加之科学方法的配套，可以精准确定故障的发生区域以及实际情况，给故障处理提供了可靠的参考，技术人员能够在此基础上高效完成故障的处理工作，使变电站尽快恢复正常运行状态。在本文有关于便携式二次设备通讯检测装置的分析中，提出主要的检测方法以及实例，希望所提的内容可作为同仁的参考。

参考文献：

[1]潘志腾.关于智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断的研究[J].电气技术，2020（12）：78-82.

[2]蒋婷.浅谈变电站公用二次设备定检时测试告警信号的管理方法[J].机电信息，2020（35）：51-52.

[3]梁秉岗，杨学广.一种直流分压器二次分压设备快速检测装置研究[J].机电信息，2020（33）：74-75.

作者简介：吴洪波（1987— ），男，广东阳江人，本科，高级工程师，从事自动化监控系统计划、缺陷管理工作。