一种能高精度读取电力仪表时间的测试方法及系统与流程

1.本发明涉及一种能高精度读取电力仪表时间的测试方法及系统，属于电力仪表测量技术领域。


背景技术：

2.电能表的时钟准确度很重要，关系到计费的准确性。根据《gb/t 17215.211—2021电测量设备(交流)通用要求、试验和试验条件第11部分:测量设备》要求，电能表采用备用电源工作时钟的偏差优于
±
1.5s/72h。而由于《dl/t 698.45—2017电能信息采集与管理系统第4-5部分：面向对象的互操作性数据交换协议》、《dl/t 645-2007多功能电能表通讯协议》等电能表通讯协议只能读取年月日时分秒，不能读取秒以下的时间数据，在对这一技术指标进行测试时，遇到了测试时间精度不足的问题。大部分电力仪表和电能表相似，也只能通过通讯读取到秒，也有测试时间精度不足的问题。
3.进一步，中国专利(公开(公告)号：cn104483649a)公开了一种应用于电能表中的高精度对时方法及系统，包括：时钟测试仪、对时装置和电能表，对时方法包括：(1)对时装置通过第一通信接口读取时钟测试仪的系统时间t；(2)对时装置将所述系统时间t通过第二通信接口写入待对时电能表中；(3)对时装置同时分别通过所述第一通信接口和所述第二通信接口读取时钟仪系统时间t1和电能表系统时间t2；(4)比较所述t1和t2之间的差值，如果所述差值小于预定误差门限，则对时成功，否则返回步骤(1)。可以确保待对时终端系统时间可靠并且保证对时的准确性。该方法进一步包括：依次对需要对时的电能表进行对时，直至完成所有电能表的对时操作。进一步地，所述第一通信接口为rs232接口，所述第二通信接口为rs485接口。进一步地，所述预定误差门限为1秒
4.但上述方案对时误差为1秒，测试时间精度较低，无法满足现有电能表的测试要求，不利于推广使用。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的一在于提供一种通过设置用于确定跃变范围的第一阶段，用于计算电力仪表的时间误差的第二阶段，先初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，再根据时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量，进而读取到的电力仪表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒，有效解决了测试电力仪表准确时钟误差较大的问题，方案简单实用，切实可行的能高精度读取电力仪表时间的测试方法及系统。
6.本发明的目的二在于提供一种先初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，再根据时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量，进而读取到的电力仪表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒，有效解决
了测试电力仪表准确时钟误差较大的问题，方案简单实用，切实可行的读取电力仪表0.1秒准确度时间的测试方法。
7.为实现上述目的之一，本发明的第一种技术方案为：
8.一种能高精度读取电力仪表时间的测试方法，
9.包括第一阶段、第二阶段；
10.所述第一阶段，用于确定跃变范围，其包括以下内容：
11.连续读取电力仪表的时间，直至读取到的电力仪表时间发生变化，以初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，并获得通讯间隔dts；
12.所述第二阶段，用于计算电力仪表的时间误差，其包括以下内容：
13.根据第一阶段时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点；
14.然后根据计算出的通讯测试时刻，读取电力仪表的时间，并计算电力仪表的时间误差，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量。
15.本发明经过不断探索以及试验，通过设置用于确定跃变范围的第一阶段，用于计算电力仪表的时间误差的第二阶段，先初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，再根据时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量，为测试电力仪表72小时内的准确时间变化提供了可能。
16.进而通过本发明的方法，读取到的电力仪表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒，有效解决了测试电力仪表准确时钟误差较大的问题，同时本发明能在较短时间内测试电力仪表时钟变化量，方案简单实用，切实可行。
17.进一步，本发明能测试出电力仪表经过72小时后的时间变化准确值，为电力仪表的时钟检测提供有效的手段。
18.更进一步，本发明特别适用于电能表短期时间变化的检测。
19.作为优选技术措施：
20.所述通讯时刻范围为通讯时刻ts至通讯时刻ts0，其根据接收到的电力仪表发生秒值跃变的通讯时间段进行确定；
21.所述通讯间隔dts的计算方法如下：
22.dts＝ts0-ts。
23.作为优选技术措施：
24.所述测试时间的计算方法如下：
25.根据发生时钟秒跃变时刻的通讯时刻ts、通讯时刻ts0，确定通讯时刻ts的毫秒时间tss，通讯时刻ts0的毫秒时间tss0；
26.利用毫秒时间tss、毫秒时间tss0，计算后续读取电力仪表时间的通讯测试时间段，所述通讯测试时间段的毫秒时间段为tss至tss0；
27.然后在确定的毫秒时间段的基础上，每隔st周期读取一次电力仪表的时间，直至变化的时间小于stm毫秒。
28.作为优选技术措施：
29.st的取值为1，其周期单位为秒；stm的取值为10，单位毫秒；
30.在逐步逼近的过程中，每隔1秒加偏移量dtoff读取一次电力仪表时间，需要多次读取，读取一次电力仪表的读取时间为tmm；
31.ts+n≤tmm≤ts0+n；
32.其中n代表秒值，每读取一次增加1秒；
33.偏移量dtoff的计算公式如下：
34.dtoff＝dts/(2^n)；
35.读取一次电力仪表时间的通讯测试时刻的计算公式如下：
36.tsn＝ts0+n秒+s*dtoff。
37.由于时间的不可逆特性，实际不可能尝试在ts和ts0时间段内多次读取，而是每隔1秒，在ts+n和ts0+n之间读取。
38.作为优选技术措施：
39.若干通讯测试时刻的获取方法，如下：
40.在电力仪表秒值跃变的通讯时刻ts至ts0内，通过二分法计算通讯测试时刻，二分法的最小细度为10毫秒。
41.作为优选技术措施：
42.所述二分法的计算公式如下：
43.dtoff＝dts/(2^n)
44.tsn＝ts0+n秒+s*dtoff；
45.其中，其中，dtoff为偏移量；
46.n代表秒值，每读取一次增加1秒；
47.tsn为读取一次电力仪表时间的通讯测试时刻。
48.作为优选技术措施：
49.读取到电力仪表时间的计算机时间，采用的是接收到电力仪表应答帧的第一个字节的计算机时间，这样可以最大限度的消除通讯过程带来的时间误差。
50.为实现上述目的之一，本发明的第二种技术方案为：
51.一种读取电力仪表0.1秒准确度时间的测试方法，
52.包括以下步骤：
53.第一步，通过连续读取电力仪表的时间，确定电力仪表秒值跃变对应的开始通讯时间段ts至ts0，并根据通讯时间段ts以及ts0，计算得到通讯间隔dts；
54.第二步，在电力仪表秒值跃变的时间段ts至ts0内，通过二分法计算通讯时间，逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点，二分法的最小细度为10毫秒；
55.第三步，在逐步逼近的过程中，每隔1秒加偏移量dtoff，读取一次电力仪表时间，需要多次读取，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量。
56.由于时间的不可逆特性，实际不可能尝试在ts和ts0时间段内多次读取，而是每隔1秒，在ts+n和ts0+n之间读取，每读取一次增加1秒。
57.本发明提出的一种读取电力仪表准确时间的方法，为测试电力仪表72小时内的准确时间变化提供了可能。通过本发明，解决了：(1)读取到的电力仪表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒；(2)测试电力仪表准确时钟误差的问题；(3)较短时间内测试电力仪表时钟变化量的问题。利用本发明可测试出电力仪表经过72小时后的时间变化准确值，为电力仪
表的时钟检测提供有效的手段。
58.为实现上述目的之一，本发明的第三种技术方案为：
59.一种能高精度读取电力仪表时间的测试系统，
60.应用上述的一种能高精度读取电力仪表时间的测试方法；
61.其包括测试模块、计算机、标准时钟；
62.所述测试模块，用于测试出电力仪表经过若干时间后的时间变化准确值，其部署在计算机上；
63.所述计算机一端口通过以太网连接到标准时钟，另一端口与电力仪表进行通讯。
64.本发明方案简单、实用，便于生产制造。
65.作为优选技术措施：
66.所述标准时钟为gps和/或北斗时钟仪；
67.计算机通过rs485或红外或蓝牙通讯与电力仪表进行通讯。
68.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
69.本发明经过不断探索以及试验，先初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，再根据时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量，为测试电力仪表72小时内的准确时间变化提供了可能。
70.进而通过本发明的方法，读取到的电力仪表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒，有效解决了测试电力仪表准确时钟误差较大的问题，同时本发明能在较短时间内测试电力仪表时钟变化量，方案简单实用，切实可行。
附图说明
71.图1为常规电能表时间读取误差成因示意图；
72.图2为本发明读取电能表准确时间的流程图；
73.图3为本发明读取电能表时间通讯流程图；
74.图4为本发明一种典型应用场景系统框图；
75.图5为本发明电能表72小时时钟变化的测试流程图。
具体实施方式
76.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
77.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
78.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的
和所有的组合。
79.本发明测试方法的一种具体实施例：
80.一种能高精度读取电力仪表时间的测试方法，
81.包括第一阶段、第二阶段；
82.所述第一阶段，用于确定跃变范围，其包括以下内容：
83.连续读取电力仪表的时间，直至读取到的电力仪表时间发生变化，以初步确定能够得到电力仪表时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，并获得通讯间隔dts；
84.所述第二阶段，用于计算电力仪表的时间误差，其包括以下内容：
85.根据第一阶段时钟秒跃变时刻的通讯时刻范围，对测试时间进行计算，并获取若干通讯测试时刻，以逐步逼近电力仪表秒值跃变的时间点；
86.然后根据计算出的通讯测试时刻，读取电力仪表的时间，并计算电力仪表的时间误差，实现对电力仪表经过若干时间后时间变化量的测量。
87.本发明测试方法应用在电能表上的一种具体实施例：
88.如图1所示，通讯时，电能表内的实际时间是tms(含时、分、秒、毫秒甚至更精确)，计算机的时间是tr(软件获取精确到毫秒)，两者的真实时间差为tms-tr。而由于受通讯协议的限制，电能表回复的时间值是tm，即tms时间的整秒部分，由此计算得到的时间差为tm-tr，两者的差值是tms-tm＝dtm。在随机通讯的情况下，dtm的值也是不确定的，且0《dtm《1秒，无法达到准确比较时间的要求。
89.本发明改进时间读取的流程，可使得0《dtm《0.1秒，实现电能表时间读取值达到0.1秒准确度。
90.本发明的电能表精确时间的读取流程，主要分两个阶段：
91.阶段(1)：如图2中所示的步骤[1]至步骤[7]，连续读取电能表的时间，直至读取到的电能表时间发生变化，以初步确定能够得到电能表时钟“秒”跃变时刻的通讯时刻范围，并获得通讯间隔dts(如图2所示的步骤[7])，dts也就是一次通讯所需的时间。
[0092]
阶段(2)：如图2所示的步骤[8]至步骤[21]，采用二分法，在ts至ts0这个范围内读取电能表的时间，每隔1秒读取一次(如图2所示的步骤[12])，直至变化的时间小于10ms(如图2所示的步骤[21])，并计算时间误差。
[0093]
所述通讯时刻指计算机开始向电能表发送数据帧时的计算机时间，精确到毫秒。
[0094]
其中，图中每个步骤前的数字表示该步骤的序号。
[0095]
ts0、ts、tsn是记录的通讯时刻，是计算机开始发送抄读帧时的计算机时间，包含年、月、日、时、分、秒、毫秒值。
[0096]
tr是计算机接收到电能表应答帧第一个字节时的计算机时间，包含年、月、日、时、分、秒、毫秒值。
[0097]
tm、tm1、tm2是读取到的电能表的时间，包含年、月、日、时、分、秒。
[0098]
步骤[2]、[5]、[11]的详细过程可参见图3。
[0099]
本发明测试方法应用在电能表上的另一种具体实施例：
[0100]
一种读取电能表0.1秒准确度时间的测试方法，
[0101]
首先通过连续读取电能表的时间，确定电能表“秒”值跃变对应的开始通讯时间段ts至ts0(如图2所示的步骤[1]至步骤[6])，并根据式1计算得到通讯间隔dts(如图2所示的
步骤[7])。
[0102]
比如在计算机时间09:20:30.215、09:20:30.368、09:20:30.531连续3次读电能表时间，读到的电能表时间分别是09:20:28、09:20:28、09:20:29，那么可以确定在计算机时间每秒的368毫秒至531毫秒间去读电能表时间，接收到的电能表时间会发生“秒”值跃变，通讯所需的时间，约163毫秒。后续读取电能表时间的通讯，将在368毫秒至531毫秒之间发送，使结果数据逐步逼近电能表“秒”值跃变的真实时间。
[0103]
dts＝ts0-ts
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)
[0104]
在电能表“秒”值跃变的时间段ts至ts0内，通过二分法计算通讯时间(式2和式3，如图2所示的步骤[8]至步骤[19])，逐步逼近电能表“秒”值跃变的时间点，二分法的最小细度为10毫秒(如图2所示的步骤[18])。
[0105]
由于时间的不可逆特性，实际不可能尝试在ts和ts0时间段内多次读取，在逐步逼近的过程中，每隔1秒加偏移量dtoff(如图2所示的步骤[12]至步骤[15])读取一次电能表时间，其计算公式如下：
[0106]
dtoff＝dts/(2^n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式2)
[0107]
tsn＝ts0+n秒+s*dtoff
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式3)。
[0108]
读取到电能表时间的计算机时间，采用的是接收到电能表应答帧的第一个字节的计算机时间(如图3所示的步骤[6]、[7])，这样可以最大限度的消除通讯过程带来的时间误差。
[0109]
本发明提出的一种读取电能表准确时间的方法，为测试电能表72小时内的准确时间变化提供了可能。通过本发明，解决了：(1)读取到的电能表时间准确度接近0.01秒，确保0.1秒；(2)测试电能表准确时钟误差的问题；(3)较短时间内测试电能表时钟变化量的问题。利用本发明可测试出电能表经过72小时后的时间变化准确值，为电能表的时钟检测提供有效的手段。
[0110]
本发明测试系统的一种具体实施例：
[0111]
一种能高精度读取电能表时间变化的测试系统，
[0112]
应用上述的一种能高精度读取电能表时间变化的测试方法，对电能表进行测试。
[0113]
其包括测试模块、计算机、标准时钟；
[0114]
所述测试模块，用于测试出电能表经过若干时间后的时间变化准确值，其部署在计算机上；
[0115]
所述计算机一端口通过以太网连接到标准时钟，另一端口与电能表进行通讯。
[0116]
本发明使用时，需要按图2和图3的流程设置测试模块，然后把测试模块部署在计算机上。计算机通过以太网连接到标准时钟，标准时钟可以是gps/北斗时钟仪，也可以是其它时间基准设备；计算机通过rs485与电能表进行通讯，也可以通过红外或蓝牙通讯。具体连接如图4：
[0117]
测试模块运行前，宜先使计算机时间与标准时钟同步。
[0118]
电能表72小时时钟变化的测试方法，可以按图5的步骤执行，其中“测试电能表时间差”的过程，即是根据图2和图3设置的过程，具体的测试结果如下：
[0119] 电能表1电能表2初始表内时间2021/11/09 10:35:542021/11/09 10:36:03
初始实际时间2021/11/09 10:35:45.612021/11/09 10:35:45.58初始时间差(s)8.3917.4272小时后表内时间2021/11/12 10:49:232021/11/12 10:49:3172小时后实际时间2021/11/12 10:49:14.672021/11/12 10:49:13.9272小时候时间误差(s)8.3317.0872小时时钟误差(s)-0.06-0.34
[0120]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0121]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0122]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。