多功能電能表通信規(guī)約

多功能電能表通信規(guī)約2004

年第

1卷第

2期電子電能表與電能測量技術講座第十二講多功能電能表通信規(guī)約本刊編輯部摘要：介紹多功能電能表通信規(guī)約對物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層所作的規(guī)定。關鍵詞：多功能電能表；通信規(guī)約；接口；信息幀；控制碼；數(shù)據(jù)1引言為了規(guī)范和統(tǒng)一多功能電能表的數(shù)據(jù)傳輸，電力工業(yè)部組織有關單位參照IEC標準（關于本地和總線數(shù)據(jù)通信）的有關內容，并結合國內電力系統(tǒng)多功能電能表使用中的實際情況，制定、發(fā)布了《多功能電能表通信規(guī)約》（DL／T645－1997）；1998年6月1日起實施。 《多功能電能表通信規(guī)約》適用于本地系統(tǒng)中的電能表費率裝置與手持單元（也稱抄表器，用于現(xiàn)場抄表或編程）或其他數(shù)據(jù)終端設備進行點對點的或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式；標準中規(guī)定了它們之間的物理連接（物理層）、通信鏈路（數(shù)據(jù)鏈路層）及應用技術（應用層）規(guī)范。數(shù)據(jù)終端設備經數(shù)據(jù)信道 （如無線電臺、市話網絡等）與遠方主站的數(shù)據(jù)通信協(xié)議不屬于 DL／T645－1997的范疇。DL／T645－1997中的主站指手持單元或其他數(shù)據(jù)終端設備。它具有選擇費率裝置（與電能表連接或與電能表組裝在一起的數(shù)據(jù)采集與處理單元）并與它進行信息交換的功能?！抖喙δ茈娔鼙硗ㄐ乓?guī)約》的實施，改革了人工抄表，實現(xiàn)了電能計量信息和控制信息的長距離傳輸，提高了用電管理部門的用電管理水平。 2 物理層 《多功能電能表通信規(guī)約》中規(guī)定的數(shù)據(jù)終端設備或手持單元與費率裝置之間的物理接口有三種：接觸式光學接口、調制型紅外光接口和RS－485標準串行電氣接口。光學接口部分采用了《讀表、費率和負荷控制的數(shù)據(jù)交換———直接本地數(shù)據(jù)交換》（IEC1107－1996）中的有關內容；后兩種是目前國內電力系統(tǒng)普遍采用的物理接口。 2．1 調制型紅外光接口 一種典型的收發(fā)電路接口見圖 1。它由紅外發(fā)射器和紅外接收器兩部分構成。在發(fā)射端，對發(fā)送的數(shù)字信號調制后，產生高頻載波信號，驅動紅外發(fā)送二極管 TSAL6200 發(fā)射紅外光脈沖。在接收端，紅外接收器 HS0038對收到的紅外信號解調，即，收到載波信號輸出低電平，反之，輸出高電平，以此恢復出原數(shù)字信號。 按規(guī)定，載波頻率為 38kHz±1kHz。通信的傳輸速率應不大于1200bps；在數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饴分車庹諒姸刃∮?6000lx（類似太陽光、熒光）的情況下，有效通信距離應大于4m。2．2RS485標準串行電氣接口RS485接口是近距離傳輸數(shù)據(jù)信息的較為成熟的串行接口；采用這種接口使多點連接成為可能。采用 RS485總線構成的抄表系統(tǒng)拓撲結構見圖 2。集中器為主機，各個電能表為從機；主從機之間通過雙絞線連接，直接使用

RS－485

驅動芯片（如

MAX485

）構成通信網絡。按規(guī)定，

RS－485接口以半雙工通信方式工作。在發(fā)送端，驅動電路將TTL電平轉換為差分信號輸出；在接收端，接收電路將差分信號轉換成TTL電平。標準規(guī)定，差分電壓大于0．2V，驅動能力不小于32個同類接口。在傳輸速率不大于100kbps的條件下，有效傳輸距離不小于1200m。3鏈路層《多功能電能表通信規(guī)約》采用信息幀作為通信的基本信息單元，既可實現(xiàn)點對點的直接本地通信，也可實現(xiàn)一主多從的本地總線通信。通信雙方以主－從結構的半雙工通信方式工作；通信鏈路的建立與解除均由主站發(fā)出的信息幀控制。傳送的每個信息幀由幀起始符、從站地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長度域、數(shù)據(jù)域、校驗碼和結束符等幾部分組成；而每個部分又有若干字節(jié)（見表1，信息幀格式）。每個字節(jié)含8位二進制碼，傳輸時加1位起始位（0）、1位偶校驗和1位停止位，共11位；以異步方式先傳低位，后傳高位。接收方可按參考文獻［3］中的圖3所示的中斷服務子程序接收和處理接收到的信息。表1中，幀起始符68H，標識一幀信號的開始。A0～A5為地址域，6個字節(jié)，每個字節(jié)2位BCD碼，用來表示設備號等。如分別用A5A4、A3A2、A1A0表示集中器、采集器、基表的高位和低位。當?shù)刂反a長度不足6字節(jié)時，省略的部分可用“AAH”補足；當?shù)刂窞?99999999999H時，為廣播地址。C為控制碼，格式如下：D7：傳送方向標志位。D7＝0，由主站發(fā)出的下行命令幀；D7＝1，由從站發(fā)出的上行應答幀。D6：從站異常標志。D6＝0，從站對正常信息的應答；D6＝1，從站對異常信息的應答。D5：后續(xù)幀標志。D5＝0，無后續(xù)數(shù)據(jù)幀；D5＝1，有后續(xù)數(shù)據(jù)幀。D4～D0：功能碼。00001：讀數(shù)據(jù)；00010：讀后續(xù)數(shù)據(jù)；00011：重讀數(shù)據(jù)；00100：寫數(shù)據(jù)；01000：廣播校時；01010：寫設備地址；01100：更改通信速率；01111：修改密碼；10000：最大需量清零。L為數(shù)據(jù)長度，等于數(shù)據(jù)域DATA的字節(jié)數(shù)。讀數(shù)據(jù)時，L≤200；考慮電能表的處理能力，寫數(shù)據(jù)時L≤50。數(shù)據(jù)域DATA，存放所要傳送的數(shù)據(jù)（BCD碼）。傳送時先低位字節(jié)后高位字節(jié)，傳送方按字節(jié)進行加33H處理，接收方按字節(jié)進行減33H處理。檢驗碼CS：從幀起始符到校驗碼之前的所有各字節(jié)的模256的和，即各字節(jié)二進制算術和，不計超過256的溢出值。因為數(shù)據(jù)按字節(jié)加33H進行打包和傳輸，因此，校驗和也是在加33H后及減33H前進行累加計算。結束符16H，標識一幀信息的結束。4應用層應用層規(guī)定通信的對象及應該完成的功能?！抖喙δ茈娔鼙硗ㄐ乓?guī)約》提供了9條命令，規(guī)定了9種不同的功能（表2）。表2中，DI1、DI0為數(shù)據(jù)項標識，用2個字節(jié)的4個字段分別標識數(shù)據(jù)的類型和屬性。這4個字段分別為DI1H（D7D6D5D4）、DI1L（D3D2D1D0）、DI0H（D7D6D5D4）和DL0L（D3D2D1D0）。DI1H標識數(shù)據(jù)的類型，DI1L、DI0H和DI0L標識數(shù)據(jù)的屬性。 DI1H代碼和它們對應的類型為： 1001：電能量；1010：最大需量；1011：最大需量發(fā)生時間，計數(shù)值，瞬時電壓、電流、功率值等變量；1100：日歷時間、用戶設置值、費率裝置的特征字、狀態(tài)字、費率時段等參變量；

1101

：負荷曲線；

1110

：用戶自定義；

1111

：保留。對于

1001（9H）電能量，后

3個字段的編碼見表

3。

對

1010

（AH）最大需量數(shù)據(jù)，有類似的標識編碼等。比如：

9010H

表示當前正向有功總電能，數(shù)據(jù)格式為××××××．××kWh（）；A010H表示當前正向有功總最大需量，數(shù)據(jù)格式為××．××××（kW）；B010H表示當前正向有功總最大需量發(fā)生時間，數(shù)據(jù)格式為MMDDHHmm（月日hmin）；9011H表示當前費率1正向有功電能；9020H表示當前反向有功總電能；9511H表示上月的費率1正向無功電能，數(shù)據(jù)格式為×××××××（×kvarh．）；B630H表示瞬時有功功率，數(shù)據(jù)格式為××．××××（kW）；C030H表示電能表有功常數(shù)（讀／寫） ，數(shù)據(jù)格式為（p／kWh）；C119H表示有功電能起始讀數(shù)（讀／寫），數(shù)據(jù)格式為NNNNNN．N（kWh）；C313H表示費率數(shù)（讀／寫），1字節(jié)k≤14；C020H表示電能表的運行狀態(tài)字（讀／寫），數(shù)據(jù)長度為1字節(jié)，各位從高到低規(guī)定如下： 表2中，控制碼 81H、82H、83H表示從站無后續(xù)數(shù)據(jù)幀，A1H、A2H、A3H表示從站有后續(xù)數(shù)據(jù)幀?？刂拼aC1H、C2H、C3H、C4H表示從站異常響應，錯誤信息字為ERR，各位的含義為： 表2中，控制碼8CH是從站對主站更改速率請求的應答。當信息幀中的速率特征字Z與主站請求幀中的速率特征字相同時， 確認更改通信速率；當Z＝FFH時，否認主站更改速率的請求。 《多功能電能表通信規(guī)約》規(guī)定的初始速率為 1200bps，此時Z0。規(guī)定的標準速率為300、600、2400、4800、9600bps。修改速率時，Z僅在1個二進制位為 1時有效。 表2中，控制碼8FH表示從站正確執(zhí)行主站發(fā)出的修改從站當前密碼的命令。數(shù)據(jù)域中的 PAN、P0N～P2N為新編入的密碼權限和密碼。若從站出錯則不應答。 假設某費率裝有四級密碼：0級為112233，為最高管理級；1級為123456，用來設置電能表常數(shù)；2級為334466，用來設置電能表常數(shù)以外的其他項；3級為676767，用于最大需量清零?，F(xiàn)將此裝置的有功表常數(shù)設為4800p／kWh，則寫數(shù)據(jù)幀格式為：其中N5～Nm（00H48H00H）為數(shù)據(jù)標識符所描述的數(shù)據(jù)。按《多功能電能表通信規(guī)約》規(guī)定，數(shù)據(jù)項標識DI1、DI0可用來標識讀寫的數(shù)據(jù)項，但當字段DI1L、DI0H、DI0L的編碼為FH時，則表示從0000～1110（即0～14）項中所有可能取值的一組數(shù)據(jù)項的集合。假設某費率裝置有3個費率，當前正向有功總電能、費率1、費率2、費率3的標識碼分別為9010H、9011H