一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统 |
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| 申请号 | CN202211564440.0 | 申请日 | 2022-12-07 | 公开(公告)号 | CN116260542A | 公开(公告)日 | 2023-06-13 |
| 申请人 | 国网江苏省电力有限公司营销服务中心; | 发明人 | 龚丹; 陈铭明; 易永仙; 夏国芳; 王思云; 杨冉冉; 余执刚; 衡大菊; | ||||
| 摘要 | 一种灵活费率 电能 表的时钟优化方法及系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，采集所述 电能表 的邻居 节点 上节点报文中的时间信息，并针对所述时间信息判定所述电能表上节点时间的可信度；步骤2，当所述电能表上节点时间的可信度符合可疑条件时，将所述电能表上节点时间发送至所述电能表对应的集中器中，以更新所述节点时间；步骤3，当所述电能表上节点时间的可信度符合统计修正条件时，采用所述邻居节点上的时间信息对所述电能表上节点时间进行修正。本 发明 思路清晰，过程可靠，实时监控周围邻居节点，动态、灵活、及时更新表计时间，保证灵活费率电能表分钟冻结数据的准确性，提升电量计量数据可靠性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种灵活费率电能表的时钟优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统技术领域背景技术[0002] 目前，灵活费率电能表改变了以往费率、电量在电能表内处理、显示的传统，这种电能表能够以高频度数据存储方式替代传统电能表固定时段费率划分，可实现每分钟冻结电量数据，能够满足月度、小时甚至分钟电价的实施要求，由用电信息采集系统主站根据电价政策精准计算出用电客户尖、峰、平、谷各个时段的电量和电费，实现不同计费时段的快速灵活切换，高效支撑动态费率时段调整，有助于企业削峰调谷灵活调整生产计划，减少电费支出。而这种电能表相比于传统电能表来说，冻结数据以分钟来计算，对电能表时钟准确性的要求更高，也正因此才能够保障用电客户电价计量的公平公正。 [0003] 现有技术方案中，这类电能表的时钟误差被允许在5分钟以内时，需要通过集中器下发远程广播对时命令进行时钟更新。集中器通常会采用广播对时方式时，同一集中器设备下的所有电能表均会响应广播对时命令。然而，由于通信信道延迟的影响，会导致电能表出现时钟不同步现象，甚至会出现时钟超差现象。 [0004] 当电能表时钟误差大于5分钟时，则可以考虑采用现场对时和点对点方式。现场对时通常是指，应通过营销系统校时下装功能来校准掌机时钟，再将掌机时钟转移到电能表设备所在的现场区域，而后通过红外或485接口，在电能表设备的现场对电能表进行时钟更新。显然，这种方式虽然结果准确，但是耗时耗力，在大规模电能表接入的情况下，显得难以实现。另一方面，点对点方式则是通过集中器下发点对点对时命令。与集中器的广播对时方式类似，这种点对点的对时方式也会存在通信信道延迟的影响，影响电能表时钟的准确性。 [0005] 通常来说，电能表出现时钟超差时，大部分原因是电能表与集中器或系统主站之间的网络连接出现故障或信道延迟等因素导致的。当电能表发生时钟超差时，其还需等待集中器或系统主站接收表计异常信息之后再进行判断处理，因而无法及时更新表计时间。而对于灵活费率电能表来说，需要每分钟进行冻结数据，一旦出现时钟超差，则分钟冻结数据与实际数据会出现偏差，若未及时同步更新时间继续异常运行，则会严重影响分时电量计费，损害电力企业和用电客户的经济利益。 [0006] 针对上述问题，亟需一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统。 发明内容[0007] 为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统，通过获取邻居节点上的时间信息来采集电能表上节点时间的可信度，并针对电能表节点时间的可信度与可疑条件、修正条件之间的匹配关系来实现节点时间的修正和更新。 [0008] 本发明采用如下的技术方案。 [0009] 本发明第一方面，涉及一种灵活费率电能表的时钟优化方法，方法包括以下步骤：步骤1，采集电能表的邻居节点上节点报文中的时间信息，并针对时间信息判定电能表上节点时间的可信度；步骤2，当电能表上节点时间的可信度符合可疑条件时，将电能表上节点时间发送至电能表对应的集中器中，以更新节点时间；步骤3，当电能表上节点时间的可信度符合统计修正条件时，采用邻居节点上的时间信息对电能表上节点时间进行修正。 [0010] 优选的，电能表实时监听邻居节点的报文，并在获取报文后，提取报文中的时间戳以采集时间信息；邻居节点为电网中与电能表邻接的一个或多个设备节点。 [0011] 优选的，可疑条件为可疑邻居节点的数量大于或等于第一门限；可疑邻居节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于可疑区间的所有邻居节点。 [0013] 优选的，修正条件为可疑节点的数量小于第一门限，并且修正节点的数量分别大于可疑节点的数量和可靠节点的数量；其中，修正节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于修正区间的所有邻居节点；可靠节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于可靠区间的所有邻居节点。 [0014] 优选的，可靠区间为0至第一时间差之间的所有时间信息之差；修正区间为第一时间差至第二时间差之间的所有时间信息之差；可疑区间为大于第二时间差的所有时间信息之差。 [0015] 优选的，第一时间差为1分钟，第二时间差为5分钟。 [0016] 优选的，将修正区间进行细分，并基于修正区间中所有修正节点所落入的细分区间范围的概率分布对电能表的时间信息进行修正。 [0017] 优选的，若修正节点落入至某一细分区间的数量最多，则将该细分区间的中间值作为修正时间，对电能表的时间信息进行修正。 [0018] 本发明第二方面，涉及一种灵活费率电能表的时钟优化系统，系统包括采集模块、更新模块和修正模块；其中，采集模块，用于采集电能表的邻居节点上节点报文中的时间信息，并针对时间信息判定电能表上节点时间的可信度；更新模块，用于当电能表上节点时间的可信度符合可疑条件时，将电能表上节点时间发送至电能表对应的集中器中，以更新节点时间；修正模块，用于当电能表上节点时间的可信度符合统计修正条件时，采用邻居节点上的时间信息对电能表上节点信息进行修正。 [0019] 本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统，能够通过获取邻居节点上的时间信息来采集电能表上节点时间的可信度，并针对电能表节点时间的可信度与可疑条件、修正条件之间的匹配关系来实现节点时间的修正和更新。本发明思路清晰，过程可靠，通过表计节点启动自校时流程，实时监控周围邻居节点时间信息，无需经过集中器/系统主站，就可实现动态、灵活、及时更新表计时间，避免了现有广播校时仅每天一次校时，无法及时更新表计时间的问题，保证灵活费率电能表分钟冻结数据的准确性，提升电量计量数据可靠性，同时为同期线损的精确计算提供有效可靠的数据支撑。 [0020] 本发明的有益效果还包括： [0021] 1、由于表计节点能够就近实现对时，因此将大量的对时报文所占用的信道资源转移到表计侧，降低了方法对集中器和系统主站上网络资源了占用，确保了集中器和系统主站的正常工作过程。在通信信道资源有限的情况下，实现了准确对时。 [0022] 2、本发明方法仅通过软件算法即可实现，无需增加任何硬件模块，不增加生产成本，且程序计算方法简单、计算量小，便于实现。流程中增加表计节点时间可信度判定环节，并根据电能表节点时间的偏差程度选择本地修正或上报集中器的多种方式，合理准确的实现时钟优化。附图说明 [0023] 图1为本发明一种灵活费率电能表的时钟优化方法的步骤示意图； [0024] 图2为本发明一种灵活费率电能表的时钟优化系统的模块示意图。 具体实施方式[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，根据本发明中记载的实施例而获得的所有其它本发明中未记载的实施例，都应当属于本发明的保护范围。 [0026] 图1为本发明一种灵活费率电能表的时钟优化方法的步骤示意图。如图1所示，本发明第一方面，涉及一种灵活费率电能表的时钟优化方法，方法包括步骤1至步骤3。 [0027] 步骤1，采集电能表的邻居节点上节点报文中的时间信息，并针对时间信息判定电能表上节点时间的可信度。 [0028] 可以理解的是，本发明中为了实现本地电能表的对时，而采集了周围邻居节点上的时间信息。 [0029] 优选的，电能表实时监听邻居节点的报文，并在获取报文后，提取报文中的时间戳以采集时间信息；邻居节点为电网中与电能表邻接的一个或多个设备节点。 [0030] 通过实时监听的方式，本发明的方法可以在一天中随时获取到邻居节点的时间信息，通过这种方式，本发明方案支持一天中的多次对时。并且，这种对时和误差修正的速度基本上是符合实时性要求的。这里，本发明可以监听邻居节点的报文，在获取到报文后，可以只采集报文头中的时间戳信息，而将其他报文内容丢弃，此时的时间戳信息所记载的报文时间也可以被转化为相邻节点的时间信息了。 [0031] 本发明可以采用现有技术中的任意方法来实现时间戳信息的转换，本发明对此不做赘述。另外，本发明可以采用多种方式来对邻居节点进行定义，由于电网中涉及到的设备的种类不同，数量繁多，因此，本发明可以挑选其中部分具有相对准确的本地时钟的设备作为邻居节点。另外，如果该设备与电能表之间的连接通信链路不超过设定的跳数，则也均可以被认为邻居节点。 [0032] 步骤2，当电能表上节点时间的可信度符合可疑条件时，将电能表上节点时间发送至电能表对应的集中器中，以更新节点时间。 [0033] 可以理解的是，本发明方法中，电能表上时间节点的可信度可以为电能表与其他所有相邻节点之间的时间差的统计向量。对于该可信度，本发明可以进一步的采用条件判断方法来实现电能表节点时间误差的判定和修正。 [0034] 优选的，可疑条件为可疑邻居节点的数量大于或等于第一门限；可疑邻居节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于可疑区间的所有邻居节点。 [0035] 可以理解的是，本发明中的可疑条件可以考虑可疑节点的数量。具体来说，本发明中可疑节点的数量如果过多，则认为该节点上的时间信息已经与周围邻居节点的时间信息之间存在了非常大的不同，则此时仅通过邻居节点的误差修正，已经不能够满足电能表准确对时的需求了。 [0036] 具体来说，可疑邻居节点可以为节点时间与本地电能表之间差异较大的哪些邻居节点。这里的差异较大具体可以根据差异是否落入了可疑区间来判定。本文后续将具体说明可疑区间是如何定义的。 [0037] 优选的，当符合可疑条件时，电能表向其所对应的集中器上发送节点时间确认请求；集中器接收到节点时间确认请求后，向电能表下发对时命令；电能表接收到对时命令后，重新与集中器进行对时。 [0038] 可以理解的是，本发明中，如果判定符合可疑条件，则电能表可以直接与其上行的集中器进行联络，来向集中器请求对时命令。此时集中器只需要点对点的单独发出对时命令即可，不需要发出对时广播。另外，由于本发明已经充分排除了可以修正的对时情况，因此，最大程度的减少了电能表请求对时命令的情形，这也进一步的减轻了电能表对集中器的通信需求。 [0039] 步骤3，当电能表上节点时间的可信度符合统计修正条件时，采用邻居节点上的时间信息对电能表上节点时间进行修正。 [0040] 具体来说，本发明中，如果判断到电能表的节点时间并不会发生过于严重的偏移，则可以就近本地实现时间的修正。 [0041] 优选的，修正条件为可疑节点的数量小于第一门限，并且修正节点的数量分别大于可疑节点的数量和可靠节点的数量；其中，修正节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于修正区间的所有邻居节点；可靠节点为时间信息与电能表的时间信息之差位于可靠区间的所有邻居节点。 [0042] 可以理解的是，本发明中的方法可以分别获取修正节点、可靠节点和可疑节点的数量。如果可疑节点的数量大于或等于第一门限，那么本发明方法会直接通过向集中器发送请求来实现对时，不会再判断其他类型节点的数量。 [0043] 而如果不符合上述条件，本发明方法则会再次判断修正节点的数量是否符合修正条件。为了实现修正，本发明方法必须使得修正节点属于三类节点数量中最多的。换言之，本发明中的第一门限实际上是可疑根据当前电能表所在电网中的位置，考虑其实际的邻居节点的总数量，而设定固定的百分比来得到的。为了确保修正条件和可疑条件不会遗漏对电能表时间差的处理，这里的第一门限至少应当大于或等于所有邻居节点数量的三分之一。 [0044] 优选的，可靠区间为0至第一时间差之间的所有时间信息之差；修正区间为第一时间差至第二时间差之间的所有时间信息之差；可疑区间为大于第二时间差的所有时间信息之差。 [0045] 可以理解的是，可靠区间、修正区间和可疑区间可疑分别根据时间差的大小来确定。本发明中，由于5分钟以内的时间差，都被系统认定为可以容忍的误差，因此，修正区间和可疑区间就能够以5分钟来实现划分，而可靠区间和修正区间，则可进一步的以更少的时间差，例如1分钟来实现划分。 [0046] 优选的，第一时间差为1分钟，第二时间差为5分钟。 [0048] 优选的，将修正区间进行细分，并基于修正区间中所有修正节点所落入的细分区间范围的概率分布对电能表的时间信息进行修正。 [0049] 如果时间差一旦满足了修正条件，则本发明不会通知集中器进行本地时间的调节，而只是采用就近通信的方式，采用邻居节点的时间来作为参考对于电能表进行修正。 [0050] 优选的，若修正节点落入至某一细分区间的数量最多，则将该细分区间的中间值作为修正时间，对电能表的时间信息进行修正。 [0051] 本发明一实施例中，还进一步的将修正节点的细分区间定义为(1,2]、(2,3]、(3,4]、(4,5]分钟的4个区间段，通过细分统计，本发明可对时间进行修正，也就是取时间差值数分布最多的区间段，在该区间段中找到时间差的中值，用该区间段的中值对本表计节点的时间进行修正，即当前表计时间加上该中值的时间差值(此差值应为带符号差值，表示时间的正偏或负偏)作为表计最新时间值。在此流程完成后，结束自动校时流程。 [0052] 图2为本发明一种灵活费率电能表的时钟优化系统的模块示意图。如图2所示，本发明第二方面，涉及一种灵活费率电能表的时钟优化系统，系统包括采集模块、更新模块和修正模块；其中，采集模块，用于采集电能表的邻居节点上节点报文中的时间信息，并针对时间信息判定电能表上节点时间的可信度；更新模块，用于当电能表上节点时间的可信度符合可疑条件时，将电能表上节点时间发送至电能表对应的集中器中，以更新节点时间；修正模块，用于当电能表上节点时间的可信度符合统计修正条件时，采用邻居节点上的时间信息对电能表上节点信息进行修正。 [0053] 可以理解的是，时钟优化系统为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能，包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。 [0054] 本申请实施例可以根据上述方法示例对时钟优化系统进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。 [0055] 时钟优化系统可由多个不同的装置组成，并且，装置包括至少一个处理器，总线系统以及至少一个通信接口。处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，还可以由现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、专用集成电路(Application‑specific integrated circuit，ASIC)或其他硬件代替，或者，FPGA或其他硬件与CPU共同作为处理器。 [0056] 存储器可以是只读存储器(read‑only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read‑only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read‑only memory，CD‑ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。 [0057] 硬盘可以为机械盘或固态硬盘(Solid State Drive,SSD)等。接口卡可以是主机总线适配器(Host Bus Adapter,HBA)、独立硬盘冗余阵列卡(Redundant Array ofIndependent Disks,RID)、扩展器卡(Expander)或网络接口控制器(Network InterfaceController,NIC)等，本发明实施例对此不作限定。硬盘模组中的接口卡与硬盘通信。存储节点与硬盘模组的接口卡通信，从而访问硬盘模组中的硬盘。 [0058] 硬盘的接口可以为串行连接小型计算机系统接口(Serial Attached SmallComputer System Interface，SAS)、串行高级技术附件(Serial Advanced TechnologyAttachment，SATA)或高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral ComponentInterconnect express，PCIe)等。 [0059] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，简称DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，简称SSD))等。 [0060] 用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。 [0061] 本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种灵活费率电能表的时钟优化方法及系统，能够通过获取邻居节点上的时间信息来采集电能表上节点时间的可信度，并针对电能表节点时间的可信度与可疑条件、修正条件之间的匹配关系来实现节点时间的修正和更新。本发明思路清晰，过程可靠，通过表计节点启动自校时流程，实时监控周围邻居节点时间信息，无需经过集中器/系统主站，就可实现动态、灵活、及时更新表计时间，避免了现有广播校时仅每天一次校时，无法及时更新表计时间的问题，保证灵活费率电能表分钟冻结数据的准确性，提升电量计量数据可靠性，同时为同期线损的精确计算提供有效可靠的数据支撑。 [0062] 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。 |
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