電力物聯網，就是圍繞電力系統各環節，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術，實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互，具有狀態全面感知、信息高效處理和應用便捷靈活特征的智慧服務系統。隨著電力物聯網的不斷推進，將傳統的低壓臺區終端設備與物聯網技術不斷融合，產生一種新的物聯網終端，通過物聯網通信協議，實現配變終端與低壓設備的數據交互功能。

在配網自動化系統中，智能配電變壓器監測終端（distribution transformer supervisory terminal unit, TTU）是必不可少的一環，它不僅用于對變壓器一側實時數據的采集，監測變壓器的運行狀況，并將數據傳送到主站，而且將眾多的終端與漏電保護器等下行設備結合在一起，構成整個配電臺區終端組群，為主站提供大量信息數據，從而構成配電系統的運行及管理，配電臺區到用戶區域。

智能配變終端是一種安裝在變壓器低壓側的用以采集配電變壓器高、低壓側的電壓、電流及開關數據狀態的二次設備。終端本身擁有本地與遠程兩種通信接口。遠程通信是通過無線公網將終端采集的數據與收到下行設備的數據打包分類后上傳給主站。本地通信主要通過485總線、232總線、電力載波與微功率無線方式，主要是終端召測數據與下發控制命令。

1 TTU的通信方式

TTU的通信方式有嚴格的要求，其與主站之間的通信必須遵循104規約或者非平衡的101規約。而與漏電保護器、分路監測單元等設備支持Modbus等通信協議，并通過RS 485串口與這些設備進行通信，實現對這些下行設備的數據監測與信息采集等功能，并將采集的數據上送至配電主站。隨著臺區下行設備的增多，數據信息隨之增多，采集數據的難度也隨之增大，采集的信息更需要準確性、穩定性。

TTU通過RS485通信口與漏電保護器、剩余電流動作保護器、智能電容器等設備通信，同時采集數據上送配電主站。當主站未顯示這些設備的信息時，無法判斷是終端采集到信息但未上傳至主站，還是終端未采集到設備的數據信息。

本文基于現場針對配電主站沒有下行設備數據信息的情況，提出的一種終端的通信監視方法的通信故障定位應用程序（application, APP）設計方案。

2 主站未收到下行設備數據問題的分析

TTU除了采集本體的數據以外，還采集下行設備的數據，再由終端上傳給現場主站。圖1所示為TTU分別與主站和下行設備之間的通信方式。針對主站出現無法接收到TTU下行設備的數據的問題，通過對TTU日志的查詢以及對現場實際情況的分析，判斷可能是由如下幾種原因造成：

圖1 TTU數據傳輸方式

1）主站與終端的4G通信問題。由于現場實際情況復雜，可能有些地方的4G信號不是很好，導致無法與主站有效地進行通信，那么無論是下行設備或是終端，都無法正常上傳數據至主站。

2）TTU自身問題。無法正常接收主站的信息，導致無法正確響應。下行設備將采集到的數據上送終端，但是終端無法上傳數據至主站，故主站無法收到數據。

3）TTU無法與下行設備通信。終端通過無線公網可與主站正常通信，但無法通過485總線與下行設備正常建立連接，導致無法收集到數據。

4）下行設備無法正常采集數據。TTU與下行設備可正常通信，但設備無法正常采集數據，導致主站無法收到數據信息。

基于以上4種情況，本文設計了一種能夠對TTU自身的各個通信通道進行監視的方案，通過APP實現，用于對問題的定位與分析。

3 通信故障定位原理

隨著電力物聯網的逐步推進，TTU的各種功能逐漸被模塊化，開始將一個個的功能集成在APP中，基于此，本文設計了一個利用通信監視的方法對通信故障進行定位的APP。

其具體原理為，TTU自身存在多個通信口，通過這些通信口分別與主站、下行設備通信，而這些數據的交互都存在于各個通信通道之中，所以若是能夠將所有的數據都存放于一個APP中，則當出現無法召測數據的問題時，此APP通過對各個通道的分析，便可以得到故障具體原因所在，這就是通信故障定位。

圖2為通信故障定位APP原理示意圖。首先將終端與主站、主站與下行設備的通信協議等均放入故障定位APP中，而后終端接收或發送數據，所有的數據交互均從故障定位APP出發，利用給定的通信協議對其進行解析，通過解析報文數據，從而可以定位通信故障的發生位置。

圖2 通信故障定位APP原理

4 通信監視APP設計

智能配變終端在現場應用中承載著主站與下行設備之間的數據交互、信息采集的任務，是一個承前啟后的關鍵設備，而現場應用的環境較為復雜，當出現主站沒有數據的情況時，由于TTU在配電臺區所連接的下行設備較多，不可能去對其一一查看，所以設計一種對設備通信監視的APP迫在眉睫。

主站與終端之間使用無線公網的方式進行數據交互，而終端與設備之間使用485/232總線、電力載波、微功率等有線傳輸，這樣可以使數據進行高效的傳輸。

本文的設計是基于對從主站到設備之間的通信報文監視，基于以太網Telnet應用開發的監視工具。對TTU各通道數據報文的監視，可借用SecureCRT、PuTTY、XShell等工具，支持監視的通道包括4G、微功率無線、寬帶載波、RS232、RS485、以太網，為現場運維時出現通信故障提供了一種快速、有效的故障定位方案。

通信故障定位APP的設計框圖如圖3所示。主站用來接收所有終端的數據，同時也擁有控制終端的操作，通過無線下發召測數據命令，終端收到后給予對應的總召操作，通過485總線等方式下發命令給下行設備，設備收到也同樣響應終端，而后再由TTU統一將數據分類打包好，上傳主站。

同時，基于以太網Telnet應用在終端的各個通信口建立一個數據信息監視的通道，用以監控它們之間的數據交互。此種方案的優勢在于，不僅可以用于主站對TTU發送的報文、TTU對下行設備發送的報文，而且不需要添加其他條件，使用方便，只需一臺電腦即可查看監視數據通信的情況。

圖3 通信故障定位APP設計框圖

若是現場出現主站無法收到數據的情況，故障定位APP便通過實時監控終端各個通信口（包括4G、以太網、485/232串口、微功率無線等）發送與接收到的報文數據準確地判斷故障源頭。

5 現場故障定位

基于以上通信監視方案的設計，現場對主站無數據問題進行分析，下面就此問題可能產生的原因進行排查。

通過PC連接終端的網口，使用監視工具可以將由通信故障定位APP監測的報文打印出來。

1）終端與主站之間的通信協議為104規約，可以由主站發送召測命令，查看終端是否進行響應，是否上送數據。

圖4所示為主站與終端之間的通信報文，對打印的報文進行解析，若得到的數據與召測出來保持一致，則終端與主站正常連接，通信正常。

圖4 主站-終端通信報文

若打印出來的報文只有第一幀主站下發（Rx）的召測命令報文，沒有終端響應，則可以定位是主站發送總召命令而終端無法正確回復的問題，檢查4G是否在線、SIM卡是否正常使用等。

2）若通道監視顯示有正常的報文交互，對報文進行解析，沒有數據或數據異常，則是終端正常響應主站，但是終端自身采樣或是上送數據出現問題。

3）TTU可以接多個下行設備，包括漏保、電容器、載波表等，同時也對應多個不同的通信協議，這里以漏保為例。

圖5所示為終端與漏保之間的通信報文，對其進行解析，判斷得到的數據是否與實際漏保的數據一致，若保持一致，則是通信正常。

圖5 終端-漏保通信報文

若是打印出來的報文只有終端下發（Tx）而無漏保設備上送（Rx）的數據，則是終端正常發出召測數據的命令，漏保無回復，與終端之間485串口通信異常，漏保無法正常應答終端。

4）若是終端與漏保的報文交互正常，對報文進行解析，但解析的數據與實際數據不符，則可能是漏保對遙測數據的采樣異常。

對以上4種情況的分析，證明通信故障定位APP可以正確地通過數據監視得到通信故障的具體位置，這樣可以節省大量繁瑣的查找故障源頭的時間。利用通信故障定位APP，既保證了TTU在現場使用時的穩定性，又可以在出現故障時便于現場人員快速查找原因。

6 結論

針對現場通信故障的問題，本文設計了TTU通信故障定位APP，在現場實際應用中，此APP可以準確而又快速地定位故障源頭，可以更加高效地進行終端的維護工作。

隨著配網自動化程度的提高，TTU也要隨之走向更加智能化、標準化的道路，以物聯網的形式逐步前進，本文的設計使TTU更加智能化，提高了工作效率，減少了現場運維人員的人數，有效縮短了問題的解決周期，對配網技術的發展具備現實意義。