基于dlptp时钟同步的用电信息采集系统对时方法
【专利摘要】本发明涉及电力用电信息采集系统时间同步方法，属于电力用电信息采集技术。本发明所描述的方法是在电力系统传输规约的基础上自定义DLPTP协议，把系统内所有主站，所有采集终端以及电能表的时间调整为同一标准时间，保证系统内所有设备时钟的一致性；该方法采用GPS对主站时间进行校准，以主站为基准，采用DLPTP协议先对采集终端进行对时，再使用DLPTP协议调整电能表设备的方法，逐步实现系统时钟的同步。该发明有效地解决了电力用电信息采集系统内主站、采集终端、电能表时钟准确性的问题，从而保证了系统内采集数据的准确性。
【专利说明】基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力用电信息采集系统中所有设备的对时方法，属于电力用电信息采集技术。
【背景技术】
[0002]目前电力用电信息采集系统时钟的同步，多数使用的方式是主站对采集终端对时、采集终端每天定时对电能表进行对时的两级对时方法。但是，如果主站与采集终端的通信因传输延时，或者因采集终端自身的故障，都会使电能表的时钟出现较大的误差。目前有些改进措施是，在对时的过程中，加入信道传输延时的补偿，即对时前控制台和对时对象进行一次(或数次)通信，将返回延时的一半作为命令下发的传输延时，在下发对时命令时，当前时钟加上传输延时作为下发命令中的时钟。然而，由于信道存在不稳定性，前几次通信的延时并不代表真正对时命令的延时，有可能出现真正下发的对时命令传输延时超过正常延时数倍的情况，因此，依然存在一定的出现不可预知的对时误差的风险。由于电能表需要对电量等计费数据进行计量，尤其是有些省份实现了阶梯电价，这就对电能表的时钟的精确度要求更高，电力系统要求每日的时钟计时误差不超过I秒。
[0003]对于网络时间同步技术，主要采用PTP协议或NTP协议，其协议比较完整地定义了时间同步过程中使用的结构和算法，该协议使用方便，实用性强，值得推广应用，电力系统因通信信道较复杂，无法完全实现PTP协议或者NTP协议。
【发明内容】
[0004]本发明是针对现有技术的不足，为解决电力用电信息采集系统内的设备时钟不一致问题，而提出的一种对时方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]a、主站、采集终端以及电能表采用树形拓扑结构图组建系统；
[0008]b、通过GPS对主站进行时钟校准；
[0009]C、定义DLPTP协议，包括主站与采集终端间的通信协议和主站与电能表间的通信协议,对主站下采集终端和电能表进行时钟同步；
[0010]d、主站每日定时对采集终端巡测一次时钟，对时钟偏差大于终端时钟误差阈值的采集终端进行DLPTP协议的时钟同步；
[0011]e、采集终端定时采集电能表的时钟，将采集终端时钟与电能表时钟进行比较，如果时钟偏差大于电能表时钟误差阈值，采集终端生成事件告警，通知主站；
[0012]f、主站根据告警事件，对对应的电能表进行时钟的同步；
[0013]g、主站对电能表进行同步时，将同步报文下发给采集终端,采集终端不对同步报文做任何处理，直接透明转发给电能表。[0014]步骤d中，
[0015]dl、主站每日定时巡测终端时钟，对时钟误差超过设定阈值的终端进行时钟的同步，采用DLPTP协议，进行多次计算得出时钟误差，对采集终端进行时钟调整；主站将符合DLPTP协议、带有时间标签tl的同步报文，发送给采集终端，采集终端将自身时间修正为tl，主站与采集终端之间的时间差即为网络延时；
[0016]d2、主站发送带有时间标签t3的报文给采集终端，采集终端收到报文后，记录此时的时间记为t4 ；
[0017]d3、采集终端在t5时刻返回一帧相应报文给主站，主站接收到报文后，记录此时的时间记为t6，同时发送一帧带时间t6的时间报文给采集终端；
[0018]d4、采集终端得到网络之间的延时为:((t6-t3)_ (t5_t4))/2 ；
[0019]d5、采集终端根据网络延时对自身时间进行同步调整。
[0020]本发明所达到的有益效果:
[0021]本发明的方法是在电力系统传输规约的基础上自定义DLPTP协议，把系统内所有主站、采集终端以及电能表的时间调整为同一标准时间，保证系统内所有设备时钟的一致性；该方法采用GPS对主站时间进行校准，以主站为基准，采用DLPTP协议先对采集终端进行对时，再使用DLPTP协议调整电能表设备的方法，逐步实现系统时钟的同步。该发明有效地解决了电力用电信息采集 系统内主站、采集终端、电能表时钟准确性的问题，从而保证了系统内采集数据的准确性。 【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为所述方法流程图；
[0023]图2、图3为DLPTP时钟同步方法释义图；
[0024]图4为所述方法应用的系统连接框图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实例对本发明做详细的说明:
[0026]本发明自定义了 DLPTP协议，DLPTP协议分为主站与采集终端通信协议、主站与电能表通信协议。
[0027]DLPTP协议中，主站与采集终端通信协议格式如下:
[0028]
【权利要求】
1.一种基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，包括以下步骤: a、主站、采集终端以及电能表采用树形拓扑结构图组建系统； b、通过GPS对主站进行时钟校准； C、定义DLPTP协议，包括主站与采集终端间的通信协议和主站与电能表间的通信协议,对主站下的采集终端和电能表行时钟同步； d、主站每日定时对采集终端巡测一次时钟，对时钟偏差大于终端时钟误差阈值的采集终端进行DLPTP协议的时钟同步； e、采集终端定时采集电能表的时钟，将采集终端时钟与电能表时钟进行比较，如果时钟偏差大于电能表时钟误差阈值，采集终端生成事件告警，通知主站； f、主站根据告警事件,对对应的电能表进行时钟的同步； g、主站对电能表进行同步时，将同步报文下发给采集终端，采集终端不对同步报文做任何处理，直接透明转发给电能表。
2.根据权利要求1所述的基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，DLPTP协议中，主站与采集终端通信协议格式如下:
3.根据权利要求1所述的基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，DLPTP协议中，主站与电能表通信协议格式如下:
4.根据权利要求1、2或3所述的基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，步骤d中， dl、主站每日定时巡测终端时钟，对时钟误差超过设定阈值的终端进行时钟的同步，采用DLPTP协议，进行多次计算得出时钟误差，对采集终端进行时钟调整；主站将符合DLPTP协议、带有时间标签tl的同步报文，发送给采集终端，采集终端将自身时间修正为tl，主站与采集终端之间的时间差即为网络延时；d2、主站发送带有时间标签t3的报文给采集终端，采集终端收到报文后，记录此时的时间记为t4 ； d3、采集终端在t5时刻返回一帧相应报文给主站，主站接收到报文后，记录此时的时间记为t6，同时发送一帧带时间t6的时间报文给采集终端； d4、采集终端得到网络之间的延时为:((t6-t3)- (t5-t4))/2 ； d5、采集终端根据网络延时对自身时间进行同步调整。
5.根据权利要求1、2或3所述的基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，主站与采集终端时钟同步采用点对点通信方式，包含以下步骤: 第一，主站与采集终端时钟的偏移测量:主站每日定点巡测采集终端时钟，发现有采集终端时钟与主站时钟偏差大于设定阈值时，主站在tl时刻发送时间标签为tl的DLPTP协议报文给采集终端，采集终端将自身时间设定为tl时间标签的值； 第二，主站与采集终端信道传输延时的测量:主站发送带有时间标签t3的报文给采集终端，米集终端接收到报文后，记录此时的接收时间，记为t4 ;米集终端在t5时刻发送带有时间标签为t5的响应报文给主站，主站接收到报文后，记录此时的接收时间，记为t6 ;主站根据t6时刻的时间组织一帧时间报文发送给采集终端，计算出网络延时为((t6-t3) - (t5-t4))/2,采集终端将自身时间设定为当前时间加上网络延时时间。
6.根据权利要求1所述的基于DLPTP时钟同步的用电信息采集系统对时方法，其特征在于，主站与电能表时钟同步采用一对一通信方式，包含以下步骤: 第一，主站与电能表时钟的偏移测量:主站根据时间异常告警事件，找出对应的电能表，在Tl时刻通过采集终端透明转发时间标签为Tl的DLPTP协议报文给电能表，电能表将自身时间设定为Tl时间标签的值；第二，主站与电能表信道传输延时的测量:主站通过采集终端透明转发带有时间标签T3的报文给电能表，电能表收到后，记录此时的时间，记为T4 ；电能表在T5时刻发送一帧响应报文给主站，主站接收到报文后，记录此时的时间，记为T6 ;主站再发送记录T6时间的时间报文给电能表,得出信道的传输延时为:((T6-T3)- (T5-T4))/2，电能表将自身时间设定为当前时间加上网络延时时间。
【文档编号】H04L29/06GK103516507SQ201310449511
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】黄奇峰, 徐晴, 纪峰, 穆小星, 田正其, 鲍进 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院