基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法与流程

1.本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法。


背景技术：

2.随着物联网和智能电网的迅速发展，优化用电信息采集系统对基于特征电流的精准对时装置进行精准对时成为了需要迫切完成的任务。现有时间同步机制不能够达到大规模电表的绝对秒级时间同步的精度。
3.在新的用电信息采集系统中，为了保证用电信息采集系统对数据的实时精度和长期可靠的运行下，提高采集终端时间同步精度变得越来越重要。而在用电信息采集系统中，系统主站、采集终端及智能基于特征电流的精准对时装置的时间同步更是制约阶梯电价实施、用电信息采集准确性的关键因素。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法，旨在提高对时的精度，保证电表时钟的准确，使所有电表冻结时间统一，满足当前分时段计费对时间精度的要求。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法，使用基于特征电流的精准对时装置，包括：
6.s1：对n台基于特征电流的精准对时装置进行广播确认保持通讯及修订时间差，设i＝1；
7.s2：发送指令给第i台基于特征电流的精准对时装置，并记录指令发送时间，使得第i台基于特征电流的精准对时装置在未来时间点发送特征电流；
8.s3：在未来时间点，第i台基于特征电流的精准对时装置发出特征电流；
9.s4：接收特征电流，并获取接收时间；
10.s5：基于接收时间和指令要求发送时间计算时间差；
11.s6：将时间差发送到第i台基于特征电流的精准对时装置进行精准对时；
12.s7：i＝i+1，然后返回s2，直至i＝n则退出循环，完成校准。
13.其中，所述对n台基于特征电流的精准对时装置进行广播确认保持通讯时，同时还设置所有基于特征电流的精准对时装置的时间误差在0～5min内。
14.其中，所述未来时间点与指令发送时间差在0～6min。
15.其中，所述发送指令的方式为：窄带电力线载波、宽带电力线载波或微功率无线。
16.其中，所述接收特征电流的检测时间误差在0～20ms。
17.其中，所述基于特征电流的精准对时装置包括电源模块、特征电流发送模块、特征电流检测模块、通信模块、信号处理模块和控制器模块；
18.所述信号处理模块和所述控制器模块根据所述通信模块接收的信息控制特征电
流发送模块，以及对特征电流检测模块的数据进行分析处理。
19.其中，所述的特征电流发送模块包括电压过零电路和特征电流生成器，所述电压过零电路和所述特征电流生成器依次连接。
20.其中，所述的特征电流检测模块包括电流采样电路、信号处理电路和特征电流控制器，所述电流采样电路、所述信号处理电路和所述特征电流控制器依次连接。
21.本发明的一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法，通过对n台基于特征电流的精准对时装置进行广播确认保持通讯及修订时间差；发送指令给第i台基于特征电流的精准对时装置，并记录指令发送时间，使得第i台基于特征电流的精准对时装置在未来时间点发送特征电流；在未来时间点，第i台基于特征电流的精准对时装置发出特征电流；接收特征电流，并获取接收时间；基于接收时间和指令要求发送时间计算时间差将时间差发送到第i台基于特征电流的精准对时装置进行精准对时，然后对所有基于特征电流的精准对时装置重复上述步骤可以对所有基于特征电流的精准对时装置进行精准对时，从而可以提高对时的精度，保证电表时钟的准确，使所有电表冻结时间统一，满足当前分时段计费对时间精度的要求。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明的一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法的流程图；
24.图2是本发明的基于特征电流的精准对时装置的结构图；
25.图3是本发明的特征电流发送模块的结构图；
26.图4是本发明的特征电流检测模块的结构图；
27.图5是本发明的特征电流发送模块的具体实施电路图；
28.图6是本发明的特征电流检测模块的具体实施电路图。
[0029]1‑
电源模块、2
‑
特征电流发送模块、3
‑
特征电流检测模块、4
‑
通信模块、5
‑
信号处理模块、6
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控制器模块、21
‑
电压过零电路、23
‑
特征电流生成器、31
‑
电流采样电路、32
‑
信号处理电路、33
‑
特征电流控制器。
具体实施方式
[0030]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031]
请参阅图1～图6，本发明提供一种基于特征电流实现智能电表与智能终端精准对时的方法，包括：
[0032]
s1：对n台基于特征电流的精准对时装置进行广播确认保持通讯及修订时间差，设i＝1；
[0033]
采集终端对台区内的n台基于特征电流的精准对时装置发起广播对时的命令，并确保所有基于特征电流的精准对时装置的初始误差在0～5min内，其中n为大于0的自然数。i代表第几台基于特征电流的精准对时装置。
[0034]
s2：发送指令给第i台基于特征电流的精准对时装置，并记录指令发送时间，使得第i台基于特征电流的精准对时装置在未来时间点发送特征电流；
[0035]
采集终端对台区内第i台基于特征电流的精准对时装置发起精准对时命令，发送报文通知第i台基于特征电流的精准对时装置在未来时间点发送特征电流，发送报文的具体通讯方式可以是窄带电力线载波、宽带电力线载波或微功率无线，同时采集终端进入特征电流检测状态。未来的时间与当前时间的时差不超过6分钟。因采用电压过零发送特征电流方式，同一线路电流发生时间是同步的，特征电流的检测控制时间误差在20ms内。
[0036]
s3：在未来时间点，第i台基于特征电流的精准对时装置发出特征电流；
[0037]
台区内第i台基于特征电流的精准对时装置根据接收的报文，在采集终端要求的未来时间点发送特征电流。
[0038]
s4：接收特征电流，并获取接收时间；
[0039]
采集终端发送报文后就进行检测特征电流状态，特征电流的检测控制时间误差在20ms内，在检测到特征电流时记录收到特征电流的时间，设为接收时间。
[0040]
s5：基于接收时间和指令发送时间计算时间差；
[0041]
采集终端根据接收时间与指令要求发送时间计算得出两者的时间差。
[0042]
s6：将时间差发送到第i台基于特征电流的精准对时装置进行精准对时；
[0043]
采集终端将计算出的时间差通过通讯模块通知台区内的第i台基于特征电流的精准对时装置，完成第i台基于特征电流的精准对时装置的精准对时。其中通讯可以采用的方式为窄带电力线载波、宽带电力线载波或微功率无线。
[0044]
s7：i＝i+1，然后返回s2，直至i＝n则退出循环，完成校准。
[0045]
此步骤依次对以后的每一台基于特征电流的精准对时装置重复步骤s2～s6，使得可以对每一台基于特征电流的精准对时装置进行校准。
[0046]
进一步的，所述基于特征电流的精准对时装置包括电源模块1、特征电流发送模块2、特征电流检测模块3、通信模块4、信号处理模块5和控制器模块6；
[0047]
所述信号处理模块5和所述控制器模块6根据所述通信模块4接收的信息控制特征电流发送模块2，以及对特征电流检测模块3的数据进行分析处理。
[0048]
在本实施方式中，所述电源模块1给各检测电路及控制器提供电源；所述的特征电流发生模块用于产生特征电流信号；所述的特征电流检测模块3用于控制特征电流发送模块2发生特征电流并且将检测电流采样回路上是否存在对应的特征电流信号量；所述控制器模块6对装置进行整体控制，所述通信模块4用于采用电力线或无线网络和外界通信。
[0049]
进一步的，所述的特征电流发送模块2包括电压过零电路21和特征电流生成器23，所述电压过零电路21和所述特征电流生成器23依次连接。
[0050]
在本实施方式中，所述电压过零电路21用于检测电网电压过零时刻，所述特征电流生成器23基于所述电压过零电路21的信号生成特征电流。所述特征电流发生模块包括电容c1、电阻1、电阻2、电阻3、电阻4、电阻5、电阻6、mos管q1、三极管q2、二极管d1、光耦u1；
[0051]
所述隔容电容c1一端连接特征电流控制器3322，一端连接电阻r6，用于控制三极
管q2的导通与关闭。
[0052]
所述电阻r5，用于上拉电阻，保证特征电流控制器3322输出的驱动能力；
[0053]
所述电阻r4，用于限流，保证光耦u1的驱动能力；
[0054]
所述mos管q1，用于实现电路的快速通断，其栅极与电阻r2连接；
[0055]
所述电阻r3，用于给mos管的栅极一个低电平的初始状态，已保证mos管不会误导通；
[0056]
所述二极管d1，用于将电网电压波形进行整流保证电网负电压不会流入；
[0057]
所述电阻r1，用于提供特征电流的幅值，当二极管d1与mos管q1同时导通时电压通过电阻产生特征电流。
[0058]
当特征电流控制器22通过io输出脉冲时，隔直电容c1将直流分量去除，留下高低电平切换的驱动信号，三级管q2会根据逻辑进行开关状态的切换使得光耦u1也同时进行切换；
[0059]
当光耦u1导通时，mos管q1导通，通过电力线l与n线之间的电阻r1产生特征电流；
[0060]
当光耦u1关闭是，mos管q1关断，负载从电力网络中去除，不再产生电流。
[0061]
进一步的，所述的特征电流检测模块3包括电流采样电路31、信号处理电路32和特征电流控制器33，所述电流采样电路31、所述信号处理电路32和所述特征电流控制器33依次连接。
[0062]
在本实施方式中，所述电流采样电路31用于采样电力线流过电流的信号量；所述信号处理电路32用于将电流采样的信号量进行放大并进行波形转换；所述特征电流检测模块3包括电容c3、电阻7、电阻8、电阻9、电阻10、电阻11、运放u2a；
[0063]
所述滤波电容c3，用于将运放放大后的电压波形进行滤波，再输入到特征电流控制器3322中进行数据处理；
[0064]
所述电阻r9，用于将电流信号转换成电压后再送入运放电路；
[0065]
所述电阻r8、r10、r11、运放u2a，用于电压信号放大；
[0066]
所述电阻r7，用于运放加法器，将电流采样转换后的电压信号进行相加，使得电压信号都为正，方便特征电流控制器3322数据转换。
[0067]
下面采用具体的实现方式进一步详细说明如下：
[0068]
1)采集终端对台区内的基于特征电流的精准对时装置发起广播校时指令；
[0069]
2)采集终端开始逐个发送精准对时命令，要求基于特征电流的精准对时装置在命令时间点进行发送规定的特征电流；
[0070]
3)采集终端根据基于特征电流的精准对时装置发送特征电流与检测模块收到特征电流信号差计算出的采集终端与基于特征电流的精准对时装置的时间误差表如下：
[0071][0072]
4)采集终端依次对基于特征电流的精准对时装置发送时间调整幅值命令，最后实
现所有基于特征电流的精准对时装置与采集终端时间一致。
[0073]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。