专利名称：一种提高电能信息采集系统时间精度的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统电能信息采集技术领域，尤其涉及一种提高电能信息采集系 统时间精度的方法。
背景技术：
电力工业是涉及到国计民生的基础性产业，是经济和社会发展的重要保障。智能 电网是国家电网和南方电网近期的建设目标，而安全可靠、高精度的时间同步，是当代电网 以及智能电网运行的一项基本要求，因为电网是一个巨大的系统工程，从发电、输电、配电 和用电的各个环节，需要一个精准的时间基准来确保电厂、变电站的设备运转同步进行。例如，作为运营单位，供电部门会在季度末或者年末定时总结全体用电总量和供 电总量，计算线损，核算盈亏。供电部门通常是通过设定一个时间点，整理出到这一时间点 前的全部电量数据用来计算，而实际上各处时间是有误差的，时间上几秒的误差在庞大的 用电网络中所带来的用电误差是很大的，其影响也相当严重。对于电力运营部门，目前授时的实现方式是省、网级的后台服务器主站采用全球 定位系统(GPS)天文授时获取标准天文时间，然后通过GPRS网络进行广播的方式，或者通 过UDP方式，对处于中枢位置的集中器进行校时。集中器校时完成后，再通过RS485方式或 者电力线载波方式对电能的终端设备进行校时。由于其中网络环节多，校时命令到达终端 设备的网络延时不一致，导致整个网络的时间基准的误差在2-5s以上，精度较低。其中， GPS授时模块到后台服务器之间的延时有一定的范围，但不能精确获取。在后台服务器到集 中器之间，如果采用UDP方式进行校时信息发布，一般会有2-4s的延时；如果采用GPRS网 络进行广播的方式，接码和解码的过程也会造成延时。在集中器到电能信息采集终端设备 的校时发布过程中，采用RS485方式或电力线载波方式都会有通信延时，对于电力线载波 方式，还存在通信成功率的问题。目前，针对电能信息采集中存在的系统各个层次环节时间同步精度不高的问题， 尚未见有相关研究报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高电能信息采集系统时间精 度的方法。本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，该方法主要是通过对天文授时模 块、后台服务器、集中器和计量终端设备这四个层次环节间的延时进行计算、预测和补偿， 从而实现电能信息采集系统时间精度的提高，具体包括如下步骤(1)电能信息采集系统的后台服务器从天文授时模块精确获取标准天文时间，得 到一个在系统内进行校时的时间基准；(2)在后台服务器与集中器之间进行校时信息发布的过程中，提高集中器获取的校时时间的精度；(3)在集中器对计量终端设备进行校时的过程中，提高终端设备获取的校时时间 的精度。上述一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，进一步包括如下方案(1)对天文授时模块到后台服务器获取标准天文时间之间的延时(延时1，AT1) 进行计算和预测，并根据所述的延时1对后台服务器所获取的标准天文时间进行补偿；(2)对后台服务器到集中器之间进行校时信息发布的延时(延时2，Δ T2)进行计 算和预测，并根据所述的延时2对集中器所获取的校时时间进行补偿；(3)对集中器到计量终端设备之间进行校时的过程延时(延时3，Δ T3)进行计算 和预测，并根据所述延时3对终端设备获取的校时时间进行补偿。上述步骤(1)中，AT1的计算公式为AT1 = ATia+ATlj2,其中Δ IV1是通过累积的经验数据对环境温度和信号强度造成的硬件延迟作出预测， 其公式为Δ Tia = f(T，S)，T为温度，S为信号强度；Δ IV2是通信延迟的经验数值，其公式为ATV2 = IiXT'，η是通信所需节拍数， T'是通信节拍的周期。上述步骤(2)中，延时时间(延时2，Δ T2)计算方法为a.设后台服务器在T时刻发布校时信息；b.集中器接到校时信息后向后台服务器给出回码，回码到达后台服务器时刻为 Τ+ΔΤ ；c.那么一次校时的延时时间为|δ『；d.因为不能完全保障通信畅通，网络状态对延时也有较大影响，所以校时过程重 复η次，η可以根据历次校时网络状态进行调整，求取η次校时的延时时间平均值，得到前 述的延时2，AT20然后将ΔΤ2数值存储在后台服务器，在以后对集中器的校时时间信息中加提前量
△T2，实现补偿。Δ T2的数值在使用一段时间后进行更新。上述步骤(3)中，延时时间(延时3，Δ T3)的计算方法为a.设集中器在T时刻发布校时信息；b.计量终端接到校时信息后向集中器给出回码，回码到达集中器时刻为Τ+ΔΤ ；C.那么一次校时的延时时间为； d.校时过程重复η次，η可以根据历次校时网络状态进行调整，求取η次校时的延 时时间平均值，得到前述的延时3，ΔΤ3。然后将ΔΤ3数值存储在集中器中，在以后对计量终端的校时时间信息中加提前量
△T3，实现补偿。Δ T3的数值在使用一段时间后进行更新。上述一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，所述天文授时模块包括全球定 位系统(GPS)授时模块、北斗卫星导航系统(COMPASS)授时模块中的至少一种。
上述一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，所述电能信息采集系统的终端 设备包括采集终端、电能表或手持终端等涉及电能计量的设备。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明通过对电能信息采集系统的整个网络中，后台服务器、集中器、终端设备等 环节校时时间发布的延时进行计算和预测，以及延时的补偿，为电能信息采集系统的各个 层次提供了统一的、精确的时间标记，从而使得整个电能信息采集系统的数据都具有精确 的时间戳，提高了电能信息采集系统的时间精度，为电力系统的运营调度、控制、线损统计 分析等功能提供精确的时间基准。
图1是本发明提高电能信息采集系统时间精度的方法原理图；图2是本发明提高电能信息采集系统时间精度的方法具体步骤流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任 何限定。从图1可以看出，本发明提供的一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，其 实现过程是首先电能信息采集系统的后台服务器通过天文授时模块(全球定位系统授时 模块或北斗卫星导航系统授时模块中的一种或两种)获取标准天文时间，然后通过GPRS、 UDP等方式向集中器发布校时信息，对集中器的时间进行校正。在集中器的时间经过校正 后，通过电力线载波通信或RS485串行通信的方式向电能表、采集终端等终端设备发布校 时信息，对终端设备的时间进行校正。通过上述三个步骤的时间校正，从而提高了电能信息采集系统的时间精度。如图2所示，本发明提供一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，具体包括 如下方案(1)天文授时模块与后台服务器之间延时的计算、预测和补偿；(2)后台服务器与集中器之间延时的计算、预测和补偿；(3)集中器与计量终端设备之间延时的计算、预测和补偿。授时模块(接收机)与后台服务器之间的延迟及其稳定性是影响电能信息采集系 统时间精度的一个因素。接收机的硬件延迟变化与环境温度、信号的强度等因素有关，接受 机到后台服务器之间的通信延迟则一般有一个范围。因此，在步骤(1)天文授时模块与后 台服务器之间延时的计算、预测与补偿中，首先通过累积的经验数据对环境温度和信号强 度造成的硬件延迟作出预测，值为Δ Tlil，再加上通信延迟的经验数值AT1,2，可以得到本步 骤(1)的延时1(Δ \)，然后在后台服务器的时间基准中进行软件补偿。步骤(1)中的计算公式为AT1 = ATia+ATlj2 ；ATia = f(T，S)，T为温度，S为信号强度；ATli2 = HXT'，η是通信所需节拍数，T'是通信节拍的周期。在步骤(2)后台服务器与集中器之间延时的计算、预测和补偿中，后台服务器通过GPRS、UDP等方式进行校时信息的广播，通信中校时信息的编码、接码和解码会造成延 时，并且网络的状态会影响延时时间的数值。上述步骤⑵延时时间(延时2，Δ T2)计算方法为a.设后台服务器在T时刻发布校时信息；b.集中器接到校时信息后向后台服务器给出回码，回码到达后台服务器时刻为 Τ+ΔΤ ；C.那么一次校时的延时时间为d.因为不能完全保障通信畅通，网络状态对延时也有较大影响，所以校时过程重 复η次，η可以根据历次校时网络状态进行调整，求取η次校时的延时时间平均值，得到前 述的延时2，AT20然后将ΔΤ2数值存储在后台服务器，在以后对集中器的校时时间信息中加提前量
△T2，实现补偿。Δ T2的数值在使用一段时间后进行更新。在步骤(3)集中器与计量终端设备之间延时的计算、预测和补偿中，集中器通过 电力线载波通信或者RS485串行通信方式对计量终端设备进行校时。上述步骤(3)延时时间(延时3，Δ T3)的计算方法为a.设集中器在T时刻发布校时信息；b.计量终端接到校时信息后向集中器给出回码，回码到达集中器时刻为Τ+ΔΤ ；C.那么一次校时的延时时间为d.校时过程重复η次，η可以根据历次校时网络状态进行调整，求取η次校时的延 时时间平均值，得到前述的延时3，ΔΤ3。然后将ΔΤ3数值存储在集中器中，在以后对计量终端的校时时间信息中加提前量
△T3，实现补偿。Δ T3的数值在使用一段时间后进行更新。通过上述三个步骤，可以提高整个电能信息采集系统的时间精度，使得系统数据 都具有精确的时间戳，方便数据的统计和分析应用。
权利要求
一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于该方法是通过对天文授时模块、后台服务器、集中器和计量终端设备这四个环节间的延时进行计算、预测和补偿，从而实现电能信息采集系统时间精度的提高。
2.根据权利要求1所述一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于所述 天文授时模块包括全球定位系统授时模块或北斗卫星导航系统授时模块中的一种或者两 种。
3.根据权利要求1所述一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于所述 所述电能信息采集系统的终端设备为采集终端、电能表或手持终端。
4.根据权利要求1所述提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于该方法包 括如下步骤(1)电能信息采集系统的后台服务器从天文授时模块精确获取标准天文时间，得到一 个在系统内进行校时的时间基准；(2)在后台服务器与集中器之间进行校时信息发布的过程中，提高集中器获取的校时 时间的精度；(3)在集中器对计量终端设备进行校时的过程中，提高终端设备获取的校时时间的精度。
5.根据权利要求4所述提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于该方法包 括如下步骤(1)对天文授时模块到后台服务器获取标准天文时间之间的延时时间Δ \进行计算和 预测，并根据所述的延时时间Δ \对后台服务器所获取的标准天文时间进行补偿；(2)对后台服务器到集中器之间进行校时信息发布的延时时间ΔΤ2进行计算和预测， 并根据所述的延时时间△ T2对集中器所获取的校时时间进行补偿；(3)对集中器到计量终端设备之间进行校时的过程延时时间△T3进行计算和预测，并 根据所述延时时间△ T3对计量终端设备获取的校时时间进行补偿。
6.根据权利要求5所述提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于所述步骤(1)中，延时时间ΔΙ\的计算公式为AT1= AT1,JAT1,2，其中 Δ Tia = f(T，S)，T为温度，S为信号强度，f为经验公式； ATu2 = HXT'，η是通信所需节拍数，T'是通信节拍的周期。
7.根据权利要求5所述提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于所述步骤(2)中，延时时间ΔΤ2的计算方法为a.设后台服务器在T时刻发布校时信息；b.集中器接到校时信息后向后台服务器给出回码，回码到达后台服务器时刻为 Τ+ΔΤ ；c.那么一次校时的延时时间为；d.重复上述a c的校时过程n，求取η次校时的延时时间平均值，得到所述延时时间 ΔΤ2。
8.根据权利要求5所述提高电能信息采集系统时间精度的方法，其特征在于所述步骤(3)中，延时时间ΔΤ3的计算方法为a.设集中器在T时刻发布校时信息；b.计量终端接到校时信息后向集中器给出回码，回码到达集中器时刻为Τ+ΔΤ；c.那么一次校时的延时时间为；d.重复上述a c的校时过程n，求取η次校时的延时时间平均值，得到所述延时时间 Δ \。
全文摘要
本发明公开一种提高电能信息采集系统时间精度的方法，该方法是通过对天文授时模块、后台服务器、集中器和计量终端设备这四个环节间的延时进行计算、预测和补偿，从而实现电能信息采集系统时间精度的提高。本发明通过对电能信息采集系统的整个网络中，后台服务器、集中器、终端设备等环节校时时间发布的延时进行计算和预测，以及延时的补偿，为电能信息采集系统的各个层次提供了统一的、精确的时间标记，从而使得整个电能信息采集系统的数据都具有精确的时间戳，提高了电能信息采集系统的时间精度，为电力系统的运营调度、控制、线损统计分析等功能提供精确的时间基准。
文档编号H04J3/06GK101964689SQ20101026013
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者陈治明, 黄宏威, 黄宏章 申请人:惠州中城电子科技有限公司;黄宏章