CN105487040B - 一种标准电能表及其数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准电能表，在结构上采用了两个光纤接口同时将电能参数传送至解码校验单元和备用缓存单元，相当于设置了备份装置，在遇到误码或者丢帧等数据异常情况下，首先从备用缓存单元中调用数据。当备用数据也不可用时，同时还改变了现有的插值算法单元的算法程序，对不同的丢帧情况进行区分，减少了加算量、提高了计算速度，在完善丢帧问题的同时有效抑制了插值误差，最终提高了标准电能表的精度。本发明还提供了一种数据处理方法，用于适应上述结构改进和实现上述功能。

Description

一种标准电能表及其数据处理方法

技术领域

本发明涉及电能表技术领域，特别是涉及一种标准电能表及其异常数据处理方法。

背景技术

标准电能表是检验电能表的设备，校验的方式为将同一组电能数据分别通过标准电能表和被测电能表，然后经过各自的数据处理后得到各自的数据输出结果，将被测电能表的数据输出结果通过标准电能表的被测电能表数据输入接口输入标准电能表中，在标准电能表的误差计算单元中，将两者的数据输出结果进行比较，且以标准电能表的数据输出结果得出被测电能表的误差结果。由此可见，标准电能表的数据处理精度十分重要，会直接影响被测电能表的误差分析。

目前，基于IEC61850协议的标准数字电能表，在采样值传输协议中，为了保证采样值传输的实时性，减少时延，协议栈中省略了会话层，传输层和网络层，这就使得遗忘TCP/IP协议中的重传机制不再有效。而IEC61850协议中也没有另外定义采样值传输的重传机制。当采样值报文发生丢失或者校验失败时，合并单元就不会像电能表重新发送该采样值，一组采样值就会丢失。此外，报文抖动、报文阻塞、网络风暴等通信网络中的异常情况，都可能导致报文发送失败，引起电能表丢帧，导致标准电能表的数据输出出现误差。

可见，基于上述的丢帧引发的数据输出误差，现有的标准电能表的处理办法是通过在每次丢帧时插值算法对丢失帧的数据进行处理，从而抑制数据误差的方式。这样存在数据处理过程繁复，处理速度较慢的问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种标准电能表及其数据处理方法，以解决现有技术中的的标准电能表存在的数据处理速度较慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种标准电能表，包括被测电能表处理结果输入接口，电能参数输入接口、第一光纤接口、第二光纤接口，光电转换单元、解码校验单元、备用缓存单元、电能参数处理单元、插值算法单元、误差计算单元和误差结果输出单元。

所述第一光纤接口和第二光纤接口的输入端均与所述电能参数输入接口的输出端电连接，输出端均与所述光电转换单元的输入端电连接；所述解码校验单元和备用缓存单元的输入端均与所述光电转换单元的输出端电连接，输出端均与所述电能参数处理单元电连接；所述第一光纤接口通过所述光电转换单元与所述解码校验单元电连接；所述第二光纤接口通过所述光电转换单元与所述备用缓存单元电连接；所述电能参数处理单元与所述插值算法单元、所述误差计算单元电和所述被测电能表处理结果输入接口电连接，所述误差计算单元还与所述误差结果输出单元电连接；

所述备用缓存单元与解码校验单元电连接。

本发明还提供了一种标准电能表的数据处理方法，应用于上述的标准电能表，包括以下步骤：

接收电能参数，且将所述电能参数同时发送至第一光纤接口和第二光纤接口；

经过所述第一光纤接口的电能参数发送至解码校验单元，经过所述第二光纤接口的电能参数发送至备用缓存单元；

所述解码校验单元逐帧校验所述电能参数，判断当前校验帧是否为误码；如果是，则将所述当前校验帧所对应的电能参数丢弃，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号，如果否，则继续判断所述当前校验帧与上一帧之间帧数次序是否连续；

如果连续，则将所述当前校验帧所对应的电能参数发送至电能参数处理单元，如果不连续则将当前校验帧所对应的帧数次序发送至电能参数处理单元，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号；

判断所述电能参数处理单元是否接收到所述丢帧信号，如果是，向所述备用缓存单元发出调用备用帧指令，其中调用的是在所述备用缓存单元中与所述当前校验帧所对应的帧数次序相同的备用帧；

备用缓存单元接收所述调用备用帧指令，且将所述备用帧发送至所述解码校验单元；

所述解码校验单元判断所述备用帧是否为误码，如果是，则向所述电能参数处理单元发送启动插值算法单元的信号，启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元；如果否，则将所述备用帧发送至所述电能参数处理单元，充当所述当前校验帧。

优选的，在上述标准电能表的数据处理方法中，所述启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元具体包括以下步骤：

所述电能参数处理单元计算丢帧帧数：

设定电能参数处理单元未收到丢帧信号时的丢帧帧数为O帧；

判断所述电能参数处理单元接收到丢帧信号，如果是，则丢帧帧数随之增加一帧；

所述插值算法单元根据当前丢帧帧数，选择插值算法得到插值，且在将所述插值封装成帧发送至所述电能参数处理单元后，重新将丢帧帧数归零。

优选的，在上述标准电能表的数据处理方法中，

当1≤当前丢帧帧数≤2时，所述插值算法单元选择拉格朗日二次插值法，得到插值；

当3≤当前丢帧帧数≤4时，所述插值算法单元选择拉格朗日三次插值法，得到插值；

当5≤当前丢帧帧数时，所述插值算法单元选择拉格朗日四次插值法，得到插值。

结合上述数据处理方法，使用上述标准电能表校验被测电能表的工作过程为，标准电能表使用上述数据处理方法，得到数据计算结果，被测电能表使用何种数据处理方法均可。将相同的电能参数分别输入到两个电能表中，经过被测电能表计算后的数据输出结果，从标准电能表的被测电能表处理结果输入接口输入。所谓校验被测电能表，就是将上述数据计算结果和数据输出结果进行比较，这个过程在上述误差计算单元中进行，并且将误差结果发送至上述误差结果输出单元作为被测电能表的检验结论。

相比现有的标准电能表，本发明提供的标准电能表设置了两个光纤接口，使得在输入的电能参数数据异常时，设置了备用缓存单元，可以通过优先考虑从备用缓存单元中调用备用帧充当丢失帧的途径完善丢帧问题。而且即使在备用缓存单元也丢帧的情况下，还要像现有的标准电能表一样进入插值算法单元中通过得到插值，并将插值封装成帧充当丢失帧时，也通过设计插值计算单元中的不同算法，得以根据丢帧帧数的不同，选择不同的算法，而不像现有的标准电能表那样，无论丢帧帧数多少，统一采用拉格朗日三次插值法进行插值计算。

综上所述，本发明提供的标准电能表，可以减少加算量、提高计算速度，同时还能保证电能表数据处理的精度。

附图说明

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，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1为本发明实施例提供的一种标准电能表结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种标准电能表的数据处理方法的流程示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种标准电能表的数据处理方法的流程示意图二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，该图为本发明实施例提供的一种标准电能表结构示意图。一种标准电能表，包括被测电能表处理结果输入接口用于输入被校验电能表的数据处理结果，同样的电能参数除了输入被校验电能表处理外，还从电能参数输入接口输入标准电能表处理，输入后分两条路径分别经过第一光纤接口和第二光纤接口，然后均进入光电转换单元，将电信号转换为光信号，然后再分别进入解码校验单元和备用缓存单元。

所述第一光纤接口和第二光纤接口的输入端均与所述电能参数输入接口的输出端电连接，输出端均与所述光电转换单元的输入端电连接；所述解码校验单元和备用缓存单元的输入端均与所述光电转换单元的输出端电连接，输出端均与所述电能参数处理单元电连接；所述电能参数处理单元与所述插值算法单元、所述误差计算单元电和所述被测电能表处理结果输入接口电连接，所述误差计算单元还与所述误差结果输出单元电连接。

所述备用缓存单元与解码校验单元电连接。

解码校验单元的作用是校验数据是否为误码以及校验数据是否是连续帧的，一般情况下当数据正常时，从解码校验单元输出的数据进入电能参数处理单元，然后在误差计算单元中将两个电能表的输出结果向比较，再将比较后得出的结论发送至误差结果输出单元。当数据不正常时候，分为两大途径完善数据丢帧问题，首先是向备用缓存单元查找是否有丢失帧的数据，如果有的话，用此备用帧充当丢失帧，如果没有的话，进而再正常数据和备用数据均不可用时，再启动插值算法单元得到插值，并经插值封装成帧充当丢失帧。

综上所述，相比现有的标准电能表加入了备用缓存单元，当发生数据异常的处理机制兼顾了精度和速度，而且插值的误差较小，也就是说本发明提供的标准电能表的精度更高，校验结论更准确。

与上述标准电能表对应，本发明还提供了一种数据处理方法下面请具体结合参考图2，该图示出了标准电能表的数据处理方法的流程示意图，包括以下步骤：

在步骤S01中，接收电能参数，且将所述电能参数同时发送至第一光纤接口和第二光纤接口。

在步骤S02中，经过所述第一光纤接口的电能参数发送至解码校验单元，经过所述第二光纤接口的电能参数发送至备用缓存单元。

在步骤S03中，所述解码校验单元逐帧校验所述电能参数，判断当前校验帧是否为误码。

如果是，则进入步骤S04，将所述当前校验帧所对应的电能参数丢弃，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号，如果否，则进入步骤S05继续判断所述当前校验帧与上一帧之间帧数次序是否连续。

如果连续，则进入步骤S06将所述当前校验帧所对应的电能参数发送至电能参数处理单元，如果不连续则进入步骤S07将当前校验帧所对应的帧数次序发送至电能参数处理单元，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号。

数据为误码或者数据不连续的时候都属于数据异常的情况，处理异常数据的具体过程为：

在步骤S08中判断所述电能参数处理单元是否接收到所述丢帧信号，如果是，进入步骤S09向所述备用缓存单元发出调用备用帧指令，其中调用的是在所述备用缓存单元中与所述当前校验帧所对应的帧数次序相同的备用帧。

然后，在步骤S10中，备用缓存单元接收所述调用备用帧指令，且将所述备用帧发送至所述解码校验单元。但是备用帧的数据也是经过相同的传输途径的，是否可以直接调用，并不确定，因此还需要做出甄别，具体的过程如下：

在步骤S11中，所述解码校验单元判断所述备用帧是否为误码，如果是，则进入步骤S12向所述电能参数处理单元发送启动插值算法单元的信号，然后进入步骤S13，启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元。如果否，则进入步骤S14将所述备用帧发送至所述电能参数处理单元，充当所述当前校验帧。

也就是说，再确定备用帧也无法使用时，进入步骤S13启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元。

对于上述步骤S13，所述电能参数处理单元计算丢帧帧数，设定电能参数处理单元未收到丢帧信号时的丢帧帧数为O帧。对于不同的丢帧情况做如下处理：

在步骤S131中，判断所述电能参数处理单元接收到丢帧信号，如果是，则进入步骤S132，丢帧帧数随之增加一帧。

然后，在步骤S133中，所述插值算法单元根据当前丢帧帧数，选择插值算法得到插值，且在将所述插值封装成帧发送至所述电能参数处理单元后，重新将丢帧帧数归零。

步骤S133具体是指：

当1≤当前丢帧帧数≤2时，所述插值算法单元选择拉格朗日二次插值法，得到插值；

当3≤当前丢帧帧数≤4时，所述插值算法单元选择拉格朗日三次插值法，得到插值；

当5≤当前丢帧帧数时，所述插值算法单元选择拉格朗日四次插值法，得到插值。

上述计算丢帧帧数——计算插值——将丢帧帧数归零是一个循环过程，而且是和数据逐帧输入-校验-处理的过程中同步循环进行。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种标准电能表，其特征在于，包括被测电能表处理结果输入接口，电能参数输入接口、第一光纤接口、第二光纤接口，光电转换单元、解码校验单元、备用缓存单元、电能参数处理单元、插值算法单元、误差计算单元和误差结果输出单元；

所述第一光纤接口和第二光纤接口的输入端均与所述电能参数输入接口的输出端电连接，输出端均与所述光电转换单元的输入端电连接；所述解码校验单元和备用缓存单元的输入端均与所述光电转换单元的输出端电连接，输出端均与所述电能参数处理单元电连接；

所述第一光纤接口通过所述光电转换单元与所述解码校验单元电连接；所述第二光纤接口通过所述光电转换单元与所述备用缓存单元电连接；

所述电能参数处理单元与所述插值算法单元、所述误差计算单元和所述被测电能表处理结果输入接口电连接，所述误差计算单元还与所述误差结果输出单元电连接；

所述备用缓存单元与解码校验单元电连接。

2.一种标准电能表的数据处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1中所述的标准电能表，包括以下步骤：

接收电能参数，且将所述电能参数同时发送至第一光纤接口和第二光纤接口；

经过所述第一光纤接口的电能参数发送至解码校验单元，经过所述第二光纤接口的电能参数发送至备用缓存单元；

所述解码校验单元逐帧校验所述电能参数，判断当前校验帧是否为误码；如果是，则将所述当前校验帧所对应的电能参数丢弃，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号，如果否，则继续判断所述当前校验帧与上一帧之间帧数次序是否连续；

如果连续，则将所述当前校验帧所对应的电能参数发送至电能参数处理单元，如果不连续则将当前校验帧所对应的帧数次序发送至电能参数处理单元，且向所述电能参数处理单元发送丢帧信号；

判断所述电能参数处理单元是否接收到所述丢帧信号，如果是，向所述备用缓存单元发出调用备用帧指令，其中调用的是在所述备用缓存单元中与所述当前校验帧所对应的帧数次序相同的备用帧；

备用缓存单元接收所述调用备用帧指令，且将所述备用帧发送至所述解码校验单元；

所述解码校验单元判断所述备用帧是否为误码，如果是，则向所述电能参数处理单元发送启动插值算法单元的信号，启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元；如果否，则将所述备用帧发送至所述电能参数处理单元，充当所述当前校验帧。

3.根据权利要求2所述的标准电能表的数据处理方法，其特征在于，所述启动所述插值算法单元，得到插值，且将所述插值发送至所述电能参数处理单元具体包括以下步骤：

所述电能参数处理单元计算丢帧帧数：

设定电能参数处理单元未收到丢帧信号时的丢帧帧数为O帧；

判断所述电能参数处理单元是否接收到丢帧信号，如果是，则丢帧帧数随之增加一帧；

所述插值算法单元根据当前丢帧帧数，选择插值算法得到插值，且在将所述插值封装成帧发送至所述电能参数处理单元后，重新将丢帧帧数归零。

4.根据权利要求3所述的标准电能表的数据处理方法，其特征在于，

当1≤当前丢帧帧数≤2时，所述插值算法单元选择拉格朗日二次插值法，得到插值；

当3≤当前丢帧帧数≤4时，所述插值算法单元选择拉格朗日三次插值法，得到插值；

当5≤当前丢帧帧数时，所述插值算法单元选择拉格朗日四次插值法，得到插值。