半载波通信方式是将载波与RS-485通信方式相结合的方式，综合利用这两种通信方式的优点，构成一种通信距离远、通信可靠性高的综合通信方式，具有先进性、经济性的优点。
鉴于这种通信方式将会被推广使用，需要对该种通信方式进行详尽的分析和细致的研究。
为后面施工规范、选材标准的编写提供参考依据。
因此，我们首先对RS-485通信技术发展现状和当前现场电能表安装情况进行了分析，其次对RS-485通信方式的适用范围、布线方式、电源方式、保护措施、通信性能、材料技术等六个方面进行了技术研究，有针对性的提出了建设意见，从而有效指导试点工程的实施。
2.RS-485方式低压集抄试点技术研究
2.1现状分析
2.1.1RS-485通信技术发展现状
RS-485通信方式是专线通信方式的代表，目前，这种通信方式被广泛应用于各种适合有线通信的场合，国内很多集中抄表系统采用的都是这种传输方式。
采集终端通过每块表与采集终端之间的专用导线接收电能表电能数据，按一定的规约打包后，再将数据经专线传给集中器加工储存，然后由集中器传输给主站计算机。
RS-485是CCITTT标准化V.11/X.27兼容的平衡式电气特性标准。
该标准采用集成电路，在一对平衡的互连电缆上传送差分信号，在接收端用差分接收器进行信号判决。
这种接口具有抑制共模干扰的能力，因此抗干扰性能好，信号发送频率最高可达10MHz。
在使用双绞线，信号速率小于100kbps时，传输距离可达1200m。
RS-485接口在一个通道上可进行半双工通信，所以只需要两根线便可双向通信，并可方便地构成一点对多点或多点之间的相互通信网络。
一般使用双绞线作为网络总线，总线上挂接的节点个数因选用的接口驱动芯片而定，最多可接128个节点。
2.1.2杨家坪局一户一表安装现状
杨家坪供电局目前低压一户一表的安装主要有7种典型模式，分别是高层楼房、小高层<含还建房）、花园洋房、独栋别墅、零散的商铺及门面、厂电分离的陈旧居民区<楼房）、厂电分离中的零星散户。
主要以分层集中装表模式为主，集中装表和零散装表次子。
下面是每种安装模式的具体情况：
<1）高层楼房
楼层在13层及以上，电能表分层集中安装在强电井内，每层安装电能表数量为6至16只<少量分布特殊的楼房每层达到20只左右）。
楼房电源从配电房通过电缆直供，由于用电负荷量很大并且分布区域集中，进线电缆数量在2回及以上，每回电缆的首端设置断路器，供电户数根据负荷和户型选择。
电源进线采用预分支电缆，用支架固定，在强电井内布线，通过分流线夹进电表。
如图1所示。
图1高层楼房电能表安装布置示意图
<2）小高层<含还建房）
楼层在6至12层，电能表分层集中安装在强电井内，每层安装电能表数量为2至6户。
楼房电源从配电房通过一回电缆直供，在电缆的首端设置断路器，一般安装在1楼。
电源进线如果现场有电缆沟，采用VV22铠装电缆，用线夹固定；没有电缆沟，则采用预分支电缆，通过桥架走线。
电缆在强电井内布线，通过分流线夹进电表。
<3）花园洋房
楼层在3至5层，电能表分层集中安装在强电井内，或安装在底层的电表间内，每层安装电能表数量为2户。
楼房的每个单元从配电房通过一回电缆直供。
在电缆的首端设置断路器，一般安装在1楼。
电源进线一般由电缆沟引入，采用VV22铠装电缆，用线夹固定。
电缆在强电井或电表间内布线，通过分流线夹进电表。
<4）独栋别墅
用户分布为1楼1户，电能表分户安装，一般安装三相电能表，每户设一个安装点。
电源从配电房经分支箱供入，分支箱和电能表前各设有一个断路器。
电源进线一般由电缆沟引入，采用VV22铠装电缆，用线夹固定。
<如图2所示）
图2独栋别墅电能表安装布置示意图
<5）零散的商铺及门面
电表分户安装在门前，或集中选点安装。
电源由配电房直供，断路器设在配电房。
电源进线一般通过桥架布线，使用绝缘线。
<如图3所示）
图3零散的商铺及门面电能表安装布置示意图<注：
上图中蓝色边框为桥架或线槽）
<6）厂电分离的陈旧居民区<楼房）
楼层在4至8层，电能表分层集中安装在楼梯间，每层安装电能表数量为2至6户。
电源由变压器直供，或由变压器经分支箱供入，断路器设在每个单元的底楼。
电源进线一般采用架空方式，通过电杆架线，使用绝缘线进入每个单元，楼层采用槽板布线。
<如图4、5所示）
图4厂电分离的陈旧居民区电能表安装布置示意图
图5厂电分离的陈旧居民区电能表安装布置示意图
<7）厂电分离中的零星散户
电表分户安装在门前，或集中选点安装。
电源由变压器直供，或由变压器经分支箱供入。
分户安装不设断路器，集中安装设在表计安装地点。
电源进线使用绝缘线，通过槽板布线。
2.2RS-485适应范围研究
随着自动抄表技术的发展，抄表系统的通信方式可分为有线通信方式和无线通信方式两种，电力线载波和RS-485因其各自独有的优势，已成为有线通信方式的典型。
2.2.1载波通信方式特点
电力线载波通信技术简称为PLC技术，最早被应用于电网调度。
低压电力线载波通信是指利用已有的低压配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种通信手段。
应用电力线通信方式发送数据时，发送器将数据调制到一个高频载波上，再经过功率放大后通过耦合电路耦合到电力上。
电力线载波因其利用电力线，具有很多其他通信方式不可比拟的特点：
<1）优点：
施工难度小：
由于无需另外布线，其载波电能表的安装方式与普通电能表完全一致，施工简单；
覆盖范围广：
民用电力线是世界上最普及的网络，这是电话和有线电视都不能比拟的优势，PLC可以轻松的渗透到每个家庭；
永远在线：
以电力线作为通信信道，可以灵活的实现“即插即用”，不用繁琐的拨号过程，接入电源就等于接入了网络，只要插上电源就永远在线；
安全性高：
信号传输与电力传输共用信道，电力线的高安全性，也保障了信号传输信道的安全性，不易遭到破坏；
维护量低：
系统故障主要集中于电表和集中器，一般与线路无关，因此故障解决简单，维护量低；
用户易接受：
在实现自动采集过程中，没有增加其他设备，在进行换表时，容易得到用户的理解和支持；
发展前景好：
健全的电力线网络，为现代家庭智能化和互联网的发展提供广阔的发展空间。
<2）缺点
通信不稳定：
由于电力线上各种噪声信号的存在，以及配电台区阻抗变化复杂等问题，造成电力线载波通信不稳定；
同类产品互通互换性低：
载波通信技术，实现形式多样，可采用FSK、PSK等多种调制方式，不易实现互通互换；
通信速率低：
通信速率最高也只能达到几k；
载波信号对电网污染：
载波信号的调制频率集中在5k～500之间，载波信号对电力线也是一种噪声污染。
2.2.2RS-485通信方式特点
RS-485通信方式作为一种使用广泛的有线通信方式，具有通信可靠性高、通信距离短等较明显的特点：
<1）优点：
传输速率高：
最高可达10Mbps；
通信可靠性高：
由于是有线通信，通信稳定可靠，通信成功率高；
较好的抗干扰性：
具有抑制共模干扰的能力，因此抗干扰性能好。
<2）缺点：
需要重新布线：
，由于是有线通信方式，需要专门布线，带来一定的施工量；
传输距离较近：
理论上可达1200m，但实际应用，由于衰减的原因，通信距离更短；
易遭受破坏：
一旦暴露于外面，被破坏的可能性大，比如易被人为破坏等；
线缆较细，不适合架空和入地，即不适合做大楼之间的通信；
易遭受雷击，如果进行长距离通信，容易雷击。
2.2.3RS-485通信方式选取原则
通过上面对载波通信和RS-485通信方式的特点分析，不难看出，这两种通信方式互有利弊，这也决定了这两种方式在使用中，会有不同的适用场合：
（1）使用载波通信方式，现场具备的特点：
现场装表情况：
现场表计安装较分散；
台区半径大：
台区内的电力用户较分散；
小区电力布线装表不规范。
<2）使用RS-485通信方式，现场具备的特点：
现场装表情况：
集中装表，多用户分楼层集中装表，或单元集中装表，集中装表数量较多；
台区供电半径小：
台区的供电半径能够限制在载波点对点通信距离内，保证每个单独的采集器都能与集中器进行通信；
小区电力建设规范。
2.2.4小结
对于这两种自动抄表通信方式，利用RS-485半载波通信方式和全载波通信方式，都有不同的适用小区，建议：
<1）载波通信方式
适用于建设年代比较早，及大部分的城乡结合部用电小区。
这部分小区，电能表安装不规范，安装位置较分散，可利用全载波方式实现用电信息采集。
<2）RS-485通信方式
适用于新建的规范住宅小区，或即将建设的城区住宅小区。
这部分小区，每层楼集中装表，每层电力用户在8户左右，可采用一层楼或多层楼共用一个采集器的系统建设方式。
以上两种方式，在某些场合下也可混合使用以达到完全采集的目的。
2.3布线方式研究
2.3.1布线方式介绍
随着实际工程对RS-485的需要，RS-485通信不断丰富着自身的布线方式，目前，可应用于低压电力抄表系统的布线方式主要有两种：
1、RS-485手拉手接线方式
RS-485手拉手接线方式，是比较常用的一种RS-485通信方式。
该接线方式是将各RS-485通信模块的A、B两端分别利用线缆相互连接起来，并在两线缆的一端与采集终端的RS-485通信模块相连。
具体接线示意图如图1所示：
图1RS-485手拉手接线方式示意图
2、星形连接实现方式
每一只电能表出一对485线到采集器或分线箱，分线箱实现方式是在借鉴了互联网络的基础上，将多对RS-485线的转换为一对RS-485线的技术。
该技术利用分线箱将电能表与采集器隔离开，并使采集器的接线变得简单。
接线示意图如图2所示：
图2RS-485分线箱实现方式示意图
2.3.2各种布线方式的特点
两种布线方式，除了具有前面提到的各种特点之外，两者比较起来，还具有以下特点：
1、RS-485手拉手接线方式的特点：
<1）RS-485线耗材少，铺设成本低；
<2）连接到上层设备的线缆少，易施工；
<3）故障点定位，对线路中的短路、断路，容易分析查找故障点；
<4）无需其他转换设备，前期投资成本低；
<5）不易设置防雷措施。
2、分线箱实现方式的特点：
<1）分线箱具有防雷功能，具有更多一层的防护措施；
<2）易于隔离RS-485线路故障，各设备的逐对RS-485线分别独立；
<3）施工量大，485线路多，如需穿管，使用管道多；
<4）成本较高，在使用同样数量的采集器的情况下，需要增加一层设备。
2.3.3布线方式选取原则
在上述场合中，由于RS-485这两种布线方式的特点，也有其适用场合：
1、RS-485手拉手接线方式：
<1）铺设线路过长，如RS-485线跨多楼层进行通信的安装环境；
<2）表计安装比较分散，但通信距离不会太长的安装环境。
2、利用分线箱实现方式：
<1）电能表分层安装；
<2）铺设线路仅在几层之间，铺设线路较短。
2.3.4小结
对于RS-485半载波通信方式的这两种布线方式，提出以下建议：
<1）RS-485手拉手通信方式
适用于集中装表，但表计安装数量较少，以及通信距离较远的场合。
<2）分线箱通信方式
适用于集中装表，表计数量较大，以及一些易遭受雷击的场合。
以上RS-485的通信方式适用场合，仅为推荐使用，在选择布线方式时，要分析现场的安装环境，合理、灵活地选择布线方式，也可采用两种布线方式混合使用的方法。
2.4电源方式选择
2.4.1表前就近取用电源
分线箱、采集器电源在表前进线预设的独立二分流接取，借用现有的电力线，不需另外进行线路铺设。
但如果分线箱、采集器和所接入的电能表不是使用的同一个电源进线，各个电源进线分别出现停电的情况时，会使抄表采集工作发生故障。
2.4.2在主干线上取用电源
分线箱、采集器电源在主干线上接取，借用现有的电力线，不需另外进行线路铺设。
但如果分线箱、采集器和所接入的电能表不是使用的同一个主干电源线，各个主干线分别出现停电的情况时，会使抄表采集工作发生故障。
另外，接取时也会破外干线绝缘。
2.4.3铺设专线提供电源
从电源总控制点单独放线到各分线箱和采集器。
此方法须重新放线，费用高；线路需要维护，增加了维护工作量，但可运行靠率高。
2.4.4结论
表前就近取用电源易于施工维护，费用较低，不需破坏线路绝缘。
发生停电故障后虽然对抄表采集工作会产生影响，但能够在短时间内发现并解决，建议采用这一方式。
2.5保护措施研究
2.5.1接地：
根据中华人民共和国国家标准卷GB50169—92<电气装置安装工程接地装置施工及验收规范）第2.1.1条要求：
电气装置的下列金属部分，均应接地或接零：
一、电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳。
二、电气设备的传动装置。
三、屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门。
四、配电、控制、保护用的屏（柜、箱>及操作台等的金属框架和底座。
五、交、直流电力电缆的接头盒、终端头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层、可触及的电缆金属保护管和穿线的钢管。
六、电缆桥架、支架和井架。
七、装有避雷线的电力线路杆塔。
八、装在配电线路杆上的电力设备。
九、在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔。
十、电除尘器的构架。
十一、封闭母线的外壳及其他裸露的金属部分。
十二、六氟化硫封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体。
十三、电热设备的金属外壳。
十四、控制电缆的金属护层。
2.5.2接地装置的选择：
根据中华人民共和国国家标准卷GB50169—92<电气装置安装工程接地装置施工及验收规范）第2.2.1条交流电气设备的接地可以利用下列自然接地体：
一、埋设在地下的金属管道，但不包括有可燃或有爆炸物质的管道。
二、金属井管。
三、与大地有可靠连接的建筑物的金属结构。
四、水工构筑物及其类似的构筑物的金属管、桩。
第2.2.2条交流电气设备的接地线可利用下列接地体接地：
一、建筑物的金属结构（梁、柱等>及设计规定的混凝土结构内部的钢筋。
二、生产用的起重机的轨道、配电装置的外壳、走廊、平台、电梯竖井、起重机与升降机的构架、运输皮带的钢梁、电除尘器的构架等金属结构。
三、配线的钢管。
根据中华人民共和国国家标准卷GB50169—92<电气装置安装工程接地装置施工及验收规范）关于电气设备的接地的要求：
第2.6.1条携带式电气设备应用专用芯线接地，严禁利用其他用电设备的零线接地；零线和接地线应分别与接地装置相连接。
第2.6.2条携带式电气设备的接地线应采用软铜绞线，其截面不小于1.5mm2。
第2.6.3条由固定的电源或由移动式发电设备供电的移动式机械的金属外壳或底座，应和这些供电电源的接地装置有金属的连接；在中性点不接地的电网中，可在移动式机械附近装设接地装置，以代替敷设接地线，并应首先利用附近的自然接地体。
2.5.3防雷：
RS-485的抗雷击技术：
由于重庆电网地处雷电多发地区，每年春夏之初尤甚，虽然客户现场都有比较完善的防雷系统，雷电直击计量及采集设备可能性不大，但通过通信线路或电磁感应还是有可能造成设备RS-485通信口的损坏，造成客户数据失控甚至大面积表计RS485口损坏，使监控中心失去对设备的监视和控制，并会造成对用户的大面积换表工作，增加对客户服务工作的难度。
在采用双绞线作传输线构成RS-485总线网络中，常因雷电瞬变干扰而损坏器件。
我们建议采用一种半导体类气体防雷管构见的两级防雷电路，实现对RS485接口的防雷击和过压保护。
随着数字通讯技术的发展，一个系统往往由多个需要相互通讯的终端组成。
例如自动抄表系统存在多站、远距离通信的问题。
在要求通信距离为几十M到上千M时，由于RS-485总线仅需用一对双绞线即可实现多站联网构成分布式系统，且设备简单、价格低廉，故在工程工程中获得广泛的应用。
RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号转换成TTL电平，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，使传输信号能在千M以外得到恢复。
根据RS-485标准，RS-485收发器的最大传输速率为10Mbps，最大电缆长度为4000英尺，总线上能连接32个收发器在构成RS-485总线网时，采用双绞线作传输线，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设,所以，在雷雨季节常发生因雷电在传输线上引起的瞬变干扰而损坏器件，再者由于RS-485的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，即通常采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络，因此，雷电的引发的瞬变往往导致传输线上的多个RS-485收发器损坏，故防雷措施是RS-485技术实际使用中必须考虑的问题，也是提高系统可靠性一个十分重要的措施。
RS-485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许-7～+12V，超过此范围的过压瞬变就可能损坏器件，引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数十千伏，可使在工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量更可在瞬间烧毁联结传输线上的全部器件！
目前市场上已经有一些RS485芯片，通过在内部集成TVSTVS的作用原理是当管子两端经受瞬态能量冲击时，能极快地将其两端的阻抗降低，通过将能量吸收掉从而把其两端间的电压箝制在其标称值上，保护后端的元件。
受半导体工艺限制，集成到RS-485芯片上的TVS很难做到大功率，在雷击到来时，瞬态能量可以损坏内置的TVS；同时，瞬态电流产生的强磁场会使近距离的其他电路上感应出高电压，即形成所谓的反击，造成电路损坏。
RS485芯片上集成TVS的主要功能是为了消除静电<不少厂商的规格书上已有详细介绍），而无法防雷击浪涌。
通讯线路的雷击模拟测试，现普遍采用的是国际电联ITU-TK20<局端使用）和ITU-TK21<用户端使用）标准，测试方法为10/700uS。
1KV和10/700uS。
4KV，正反向各打5次。
现有用户在测试时使用国际电工IEC61000-4-5LEVEL4的1.2/50。
2KV标准，该测试方法一般用来考核电源类端口，但完全不适用于通讯线路的雷击模拟测试标准。
实验证明，能通过该条件的内置了TVS的RS485芯片在使用10/700uS。
1KV条件进行测试时，第一次模拟雷击后就已经失效！
GB3482-83《电子设备雷击实验方法》和GB3483-83《电子设备雷击实验导则》中均有相应的规定，对RS485通讯接口而言，应按与电缆相连的电子设备来考虑，应该选用10/700uS。
4KV标准来执行雷击模拟测试。
对于通讯线路的来说，合理防护的基础是正确选用器件。
传统的气体或陶瓷放电管虽然耐流量大，但是其反应速度慢，箝位电压高<约为800V左右）。
而压敏电阻的吸收性能较差，寄生电容大，且低电压的压敏电阻漏流大，也不适合用于RS485接口保护。
半导体类的防雷过压器件目前，TED-485半导体类气体防雷管具有反应速度快，寄生电容小< <1pF），浪涌耐量大<> 300A@10/700uS）等特性，特别适合用于RS485接口的初级防护。
因而我们的建议是使用TED-485防雷管为基础，构建初级和次级的两级防雷电路，可以实现对RS485接口的整体防雷击和过压保护。
2.5.4集抄系统RS-485通信防雷方案
2.5.4.1防雷产品选择
目前市场上技术比较成熟的产品主要有:
网络避雷器和信号避雷器，主要防护原理是采用了浪涌抑制器，而浪涌抑制器件主要有气体放电管、雪崩二极管、固体放电管、氧化锌压敏电阻等组成，结合低压集抄系统RS-485通信口的电气参数和现场实际，我们考虑在RS-485总线设置避雷器，同时考虑到每个保护测控装置都有遭受雷击浪涌的可能，因此，我们在表计的RS-485出口和采集装置入口均选择加装。
网络和信息避雷器是防感应雷的有效措施之一，也是一种比较先进的保护方法，它不仅适用于雷电过电压保护，而且可以对工频过电压、操作过电压、谐振过电电压进行择制。
2.5.5防小动物：
配电房的防小动物措施，重点在于封堵电缆沟进出线孔洞、配电柜电缆出入口等老鼠和小动物容易进入的薄弱点，配电房门窗加装金属窗纱<纱孔孔径建议小于10mm），配电房进出门加装0.8m高的防鼠闸。
电缆沟或电缆槽的盖板应有"电力电缆"及"高压危险"的警告标志，对临近建筑工地、可能受到挤压塌方的沟井，除了竖立警示牌，向工地负责人发出警告书外，还应加强巡视工作，发现隐患及时消除。
针对线缆应在施放过程中全程套穿PVC保护管。
2.6RS-485通信性能研究
2.6.1RS-485通信性能
<1）通信距离
RS-485通信方式，在使用双绞线并且信号速率小于100kps时，传输距离可达1200m。
由于RS-485通信是采用总线式，每个需要通信的接点都必须与总线的总节点进行直接通信，普通RS-485通信模块无中继功能。
比如，在一个总线上安装有若干个电能表和一个采集器，此总线上的任一个电能表与采集器的通信距离都不应超过1200m。
下表为通讯距离与负载数量以及传输电缆线径的关系：
通讯距离
设备数量
通讯线规格
1-400m
1 -32台
0.5mm2
400-800m
1 -16台
0.5mm2
400-800m
17-32台
0.75mm2
800-1200m
1 -8台
0.5mm2
800-1200m
9 -21台
0.75mm2
800-1200m
22-32台
1.0mm2
RS-485的通信距离除了受线路上的负载多少、传输电缆线径的限制外，还会受到线路传输环境影响：
在通信电缆中的信号反射：
在通信过程中，有两种原因导致信号反射：
阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射；引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配，这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
信号反射对数据传输的影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，导致CRC校验错误或整个数据帧错误。
在通讯电缆中的信号衰减：
一条传输电缆可以把它看作由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路，电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生。
导线的电阻在这里对信号的影响很小，可以忽略不计。
信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器。
PROFIBUS用的LAN标准型二芯电缆，在不同波特率时的衰
升级会员 