專利名稱：一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電能信息采集技術領域，尤其涉及一種提高電能信息采集系 統(tǒng)時間精度的方法。
背景技術：
電力工業(yè)是涉及到國計民生的基礎性產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要保障。智能 電網(wǎng)是國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)近期的建設目標，而安全可靠、高精度的時間同步，是當代電網(wǎng) 以及智能電網(wǎng)運行的一項基本要求，因為電網(wǎng)是一個巨大的系統(tǒng)工程，從發(fā)電、輸電、配電 和用電的各個環(huán)節(jié)，需要一個精準的時間基準來確保電廠、變電站的設備運轉(zhuǎn)同步進行。例如，作為運營單位，供電部門會在季度末或者年末定時總結全體用電總量和供 電總量，計算線損，核算盈虧。供電部門通常是通過設定一個時間點，整理出到這一時間點 前的全部電量數(shù)據(jù)用來計算，而實際上各處時間是有誤差的，時間上幾秒的誤差在龐大的 用電網(wǎng)絡中所帶來的用電誤差是很大的，其影響也相當嚴重。對于電力運營部門，目前授時的實現(xiàn)方式是省、網(wǎng)級的后臺服務器主站采用全球 定位系統(tǒng)(GPS)天文授時獲取標準天文時間，然后通過GPRS網(wǎng)絡進行廣播的方式，或者通 過UDP方式，對處于中樞位置的集中器進行校時。集中器校時完成后，再通過RS485方式或 者電力線載波方式對電能的終端設備進行校時。由于其中網(wǎng)絡環(huán)節(jié)多，校時命令到達終端 設備的網(wǎng)絡延時不一致，導致整個網(wǎng)絡的時間基準的誤差在2-5s以上，精度較低。其中， GPS授時模塊到后臺服務器之間的延時有一定的范圍，但不能精確獲取。在后臺服務器到集 中器之間，如果采用UDP方式進行校時信息發(fā)布，一般會有2-4s的延時；如果采用GPRS網(wǎng) 絡進行廣播的方式，接碼和解碼的過程也會造成延時。在集中器到電能信息采集終端設備 的校時發(fā)布過程中，采用RS485方式或電力線載波方式都會有通信延時，對于電力線載波 方式，還存在通信成功率的問題。目前，針對電能信息采集中存在的系統(tǒng)各個層次環(huán)節(jié)時間同步精度不高的問題， 尚未見有相關研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精 度的方法。本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實現(xiàn)的一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，該方法主要是通過對天文授時模 塊、后臺服務器、集中器和計量終端設備這四個層次環(huán)節(jié)間的延時進行計算、預測和補償， 從而實現(xiàn)電能信息采集系統(tǒng)時間精度的提高，具體包括如下步驟(1)電能信息采集系統(tǒng)的后臺服務器從天文授時模塊精確獲取標準天文時間，得 到一個在系統(tǒng)內(nèi)進行校時的時間基準；(2)在后臺服務器與集中器之間進行校時信息發(fā)布的過程中，提高集中器獲取的校時時間的精度；(3)在集中器對計量終端設備進行校時的過程中，提高終端設備獲取的校時時間 的精度。上述一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，進一步包括如下方案(1)對天文授時模塊到后臺服務器獲取標準天文時間之間的延時(延時1，AT1) 進行計算和預測，并根據(jù)所述的延時1對后臺服務器所獲取的標準天文時間進行補償；(2)對后臺服務器到集中器之間進行校時信息發(fā)布的延時(延時2，Δ T2)進行計 算和預測，并根據(jù)所述的延時2對集中器所獲取的校時時間進行補償；(3)對集中器到計量終端設備之間進行校時的過程延時(延時3，Δ T3)進行計算 和預測，并根據(jù)所述延時3對終端設備獲取的校時時間進行補償。上述步驟(1)中，AT1的計算公式為AT1 = ATia+ATlj2,其中Δ IV1是通過累積的經(jīng)驗數(shù)據(jù)對環(huán)境溫度和信號強度造成的硬件延遲作出預測， 其公式為Δ Tia = f(T，S)，T為溫度，S為信號強度；Δ IV2是通信延遲的經(jīng)驗數(shù)值，其公式為ATV2 = IiXT'，η是通信所需節(jié)拍數(shù)， T'是通信節(jié)拍的周期。上述步驟(2)中，延時時間(延時2，Δ T2)計算方法為a.設后臺服務器在T時刻發(fā)布校時信息；b.集中器接到校時信息后向后臺服務器給出回碼，回碼到達后臺服務器時刻為 Τ+ΔΤ ；c.那么一次校時的延時時間為|δ『；d.因為不能完全保障通信暢通，網(wǎng)絡狀態(tài)對延時也有較大影響，所以校時過程重 復η次，η可以根據(jù)歷次校時網(wǎng)絡狀態(tài)進行調(diào)整，求取η次校時的延時時間平均值，得到前 述的延時2，AT20然后將ΔΤ2數(shù)值存儲在后臺服務器，在以后對集中器的校時時間信息中加提前量
△T2，實現(xiàn)補償。Δ T2的數(shù)值在使用一段時間后進行更新。上述步驟(3)中，延時時間(延時3，Δ T3)的計算方法為a.設集中器在T時刻發(fā)布校時信息；b.計量終端接到校時信息后向集中器給出回碼，回碼到達集中器時刻為Τ+ΔΤ ；C.那么一次校時的延時時間為； d.校時過程重復η次，η可以根據(jù)歷次校時網(wǎng)絡狀態(tài)進行調(diào)整，求取η次校時的延 時時間平均值，得到前述的延時3，ΔΤ3。然后將ΔΤ3數(shù)值存儲在集中器中，在以后對計量終端的校時時間信息中加提前量
△T3，實現(xiàn)補償。Δ T3的數(shù)值在使用一段時間后進行更新。上述一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，所述天文授時模塊包括全球定 位系統(tǒng)(GPS)授時模塊、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(COMPASS)授時模塊中的至少一種。
上述一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，所述電能信息采集系統(tǒng)的終端 設備包括采集終端、電能表或手持終端等涉及電能計量的設備。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明通過對電能信息采集系統(tǒng)的整個網(wǎng)絡中，后臺服務器、集中器、終端設備等 環(huán)節(jié)校時時間發(fā)布的延時進行計算和預測，以及延時的補償，為電能信息采集系統(tǒng)的各個 層次提供了統(tǒng)一的、精確的時間標記，從而使得整個電能信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都具有精確 的時間戳，提高了電能信息采集系統(tǒng)的時間精度，為電力系統(tǒng)的運營調(diào)度、控制、線損統(tǒng)計 分析等功能提供精確的時間基準。


圖1是本發(fā)明提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法原理圖；圖2是本發(fā)明提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法具體步驟流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步地描述，但具體實施例并不對本發(fā)明做任 何限定。從圖1可以看出，本發(fā)明提供的一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其 實現(xiàn)過程是首先電能信息采集系統(tǒng)的后臺服務器通過天文授時模塊(全球定位系統(tǒng)授時 模塊或北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)授時模塊中的一種或兩種)獲取標準天文時間，然后通過GPRS、 UDP等方式向集中器發(fā)布校時信息，對集中器的時間進行校正。在集中器的時間經(jīng)過校正 后，通過電力線載波通信或RS485串行通信的方式向電能表、采集終端等終端設備發(fā)布校 時信息，對終端設備的時間進行校正。通過上述三個步驟的時間校正，從而提高了電能信息采集系統(tǒng)的時間精度。如圖2所示，本發(fā)明提供一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，具體包括 如下方案(1)天文授時模塊與后臺服務器之間延時的計算、預測和補償；(2)后臺服務器與集中器之間延時的計算、預測和補償；(3)集中器與計量終端設備之間延時的計算、預測和補償。授時模塊(接收機)與后臺服務器之間的延遲及其穩(wěn)定性是影響電能信息采集系 統(tǒng)時間精度的一個因素。接收機的硬件延遲變化與環(huán)境溫度、信號的強度等因素有關，接受 機到后臺服務器之間的通信延遲則一般有一個范圍。因此，在步驟(1)天文授時模塊與后 臺服務器之間延時的計算、預測與補償中，首先通過累積的經(jīng)驗數(shù)據(jù)對環(huán)境溫度和信號強 度造成的硬件延遲作出預測，值為Δ Tlil，再加上通信延遲的經(jīng)驗數(shù)值AT1,2，可以得到本步 驟(1)的延時1(Δ \)，然后在后臺服務器的時間基準中進行軟件補償。步驟(1)中的計算公式為AT1 = ATia+ATlj2 ；ATia = f(T，S)，T為溫度，S為信號強度；ATli2 = HXT'，η是通信所需節(jié)拍數(shù)，T'是通信節(jié)拍的周期。在步驟(2)后臺服務器與集中器之間延時的計算、預測和補償中，后臺服務器通過GPRS、UDP等方式進行校時信息的廣播，通信中校時信息的編碼、接碼和解碼會造成延 時，并且網(wǎng)絡的狀態(tài)會影響延時時間的數(shù)值。上述步驟⑵延時時間(延時2，Δ T2)計算方法為a.設后臺服務器在T時刻發(fā)布校時信息；b.集中器接到校時信息后向后臺服務器給出回碼，回碼到達后臺服務器時刻為 Τ+ΔΤ ；C.那么一次校時的延時時間為d.因為不能完全保障通信暢通，網(wǎng)絡狀態(tài)對延時也有較大影響，所以校時過程重 復η次，η可以根據(jù)歷次校時網(wǎng)絡狀態(tài)進行調(diào)整，求取η次校時的延時時間平均值，得到前 述的延時2，AT20然后將ΔΤ2數(shù)值存儲在后臺服務器，在以后對集中器的校時時間信息中加提前量
△T2，實現(xiàn)補償。Δ T2的數(shù)值在使用一段時間后進行更新。在步驟(3)集中器與計量終端設備之間延時的計算、預測和補償中，集中器通過 電力線載波通信或者RS485串行通信方式對計量終端設備進行校時。上述步驟(3)延時時間(延時3，Δ T3)的計算方法為a.設集中器在T時刻發(fā)布校時信息；b.計量終端接到校時信息后向集中器給出回碼，回碼到達集中器時刻為Τ+ΔΤ ；C.那么一次校時的延時時間為d.校時過程重復η次，η可以根據(jù)歷次校時網(wǎng)絡狀態(tài)進行調(diào)整，求取η次校時的延 時時間平均值，得到前述的延時3，ΔΤ3。然后將ΔΤ3數(shù)值存儲在集中器中，在以后對計量終端的校時時間信息中加提前量
△T3，實現(xiàn)補償。Δ T3的數(shù)值在使用一段時間后進行更新。通過上述三個步驟，可以提高整個電能信息采集系統(tǒng)的時間精度，使得系統(tǒng)數(shù)據(jù) 都具有精確的時間戳，方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析應用。
權利要求
一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于該方法是通過對天文授時模塊、后臺服務器、集中器和計量終端設備這四個環(huán)節(jié)間的延時進行計算、預測和補償，從而實現(xiàn)電能信息采集系統(tǒng)時間精度的提高。
2.根據(jù)權利要求1所述一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于所述 天文授時模塊包括全球定位系統(tǒng)授時模塊或北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)授時模塊中的一種或者兩 種。
3.根據(jù)權利要求1所述一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于所述 所述電能信息采集系統(tǒng)的終端設備為采集終端、電能表或手持終端。
4.根據(jù)權利要求1所述提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于該方法包 括如下步驟(1)電能信息采集系統(tǒng)的后臺服務器從天文授時模塊精確獲取標準天文時間，得到一 個在系統(tǒng)內(nèi)進行校時的時間基準；(2)在后臺服務器與集中器之間進行校時信息發(fā)布的過程中，提高集中器獲取的校時 時間的精度；(3)在集中器對計量終端設備進行校時的過程中，提高終端設備獲取的校時時間的精度。
5.根據(jù)權利要求4所述提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于該方法包 括如下步驟(1)對天文授時模塊到后臺服務器獲取標準天文時間之間的延時時間Δ \進行計算和 預測，并根據(jù)所述的延時時間Δ \對后臺服務器所獲取的標準天文時間進行補償；(2)對后臺服務器到集中器之間進行校時信息發(fā)布的延時時間ΔΤ2進行計算和預測， 并根據(jù)所述的延時時間△ T2對集中器所獲取的校時時間進行補償；(3)對集中器到計量終端設備之間進行校時的過程延時時間△T3進行計算和預測，并 根據(jù)所述延時時間△ T3對計量終端設備獲取的校時時間進行補償。
6.根據(jù)權利要求5所述提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于所述步驟(1)中，延時時間ΔΙ\的計算公式為AT1= AT1,JAT1,2，其中 Δ Tia = f(T，S)，T為溫度，S為信號強度，f為經(jīng)驗公式； ATu2 = HXT'，η是通信所需節(jié)拍數(shù)，T'是通信節(jié)拍的周期。
7.根據(jù)權利要求5所述提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于所述步驟(2)中，延時時間ΔΤ2的計算方法為a.設后臺服務器在T時刻發(fā)布校時信息；b.集中器接到校時信息后向后臺服務器給出回碼，回碼到達后臺服務器時刻為 Τ+ΔΤ ；c.那么一次校時的延時時間為；d.重復上述a c的校時過程n，求取η次校時的延時時間平均值，得到所述延時時間 ΔΤ2。
8.根據(jù)權利要求5所述提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，其特征在于所述步驟(3)中，延時時間ΔΤ3的計算方法為a.設集中器在T時刻發(fā)布校時信息；b.計量終端接到校時信息后向集中器給出回碼，回碼到達集中器時刻為Τ+ΔΤ；c.那么一次校時的延時時間為；d.重復上述a c的校時過程n，求取η次校時的延時時間平均值，得到所述延時時間 Δ \。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提高電能信息采集系統(tǒng)時間精度的方法，該方法是通過對天文授時模塊、后臺服務器、集中器和計量終端設備這四個環(huán)節(jié)間的延時進行計算、預測和補償，從而實現(xiàn)電能信息采集系統(tǒng)時間精度的提高。本發(fā)明通過對電能信息采集系統(tǒng)的整個網(wǎng)絡中，后臺服務器、集中器、終端設備等環(huán)節(jié)校時時間發(fā)布的延時進行計算和預測，以及延時的補償，為電能信息采集系統(tǒng)的各個層次提供了統(tǒng)一的、精確的時間標記，從而使得整個電能信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都具有精確的時間戳，提高了電能信息采集系統(tǒng)的時間精度，為電力系統(tǒng)的運營調(diào)度、控制、線損統(tǒng)計分析等功能提供精確的時間基準。
文檔編號H04J3/06GK101964689SQ20101026013
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者陳治明, 黃宏威, 黃宏章 申請人:惠州中城電子科技有限公司;黃宏章