CN109239426B - 电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法 - Google Patents
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Abstract
电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，当电能表的日历时钟出现异常时，保存计量数据并在日历时钟校准后恢复，其步骤如下：A）.电能表运行时，每分钟检查一次日历时钟是否正确；B）.进入日历时钟异常处理状态后，记录当前电能数据；C）.每分钟记录一次电能数据增量及事件标识；D）.反推每个异常记录的时钟以及对应的各电能数据；E）.检查该时刻是否为冻结时刻，若是则进行补冻结处理；F）.进行补事件记录处理；G）.在校时完成并反推出电能数据和进行补冻结和不事件记录处理后，退出日历时钟异常状态，恢复正常运行。本发明通过对日历时钟异常的特殊处理，防止了日历时钟异常期间的非法冻结数据记录产生。
Description
技术领域
本发明涉及电能表在日历时钟异常时的数据记录及数据恢复方法。
背景技术
日历时钟是智能电能表的重要部件，多费率计费、结算日抄表数据、线损分析等等，都依赖准确的日历时钟。但是，日历时钟需要电来维持，尤其是在停电的时候，靠电池维持，而电池又是不可做容量全检的产品，有的电池可能在现场运行中很快就没有电了，而不能维持时钟的运行，停电后再上电就会发生时钟异常，而一旦发生日历时钟异常，就必须重新校时，从异常到校时这个期间的数据记录就是混乱的，比如结算日冻结数据，可能没有冻结上，或者在不该冻结的时间给冻结了，造成收费问题。
虽然现在的用电信息采集系统会隔一段时间进行对时操作，能减少日历时钟异常的运行的时间，但目前没有对日历时钟异常期间的数据恢复机制，所以仍不能解决问题。
发明内容
为了解决在日历时钟异常后仍能恢复正常的冻结数据记录，保证收费体系的运行，本发明提出了一种电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，当电能表的日历时钟出现异常时，保存计量数据并在日历时钟校准后恢复，其步骤如下：
A）.电能表运行时，每分钟检查一次日历时钟是否正确，如果发现日历时钟错乱，则进入日历时钟异常处理状态；
B）.进入日历时钟异常处理状态后，记录当前电能数据，同时标记日历时钟错误状态位；
C）.在电能表中设日历时钟异常记录区，在日历时钟异常记录区，每分钟记录一次电能数据增量及事件标识；
D）.当系统对电能表校时后，电能表根据当前时间与日历时钟异常记录区的电能数据增量以及发生异常时记录的初始值，反推每个异常记录的时钟以及对应的各电能数据；
E）.在反推出每个时刻的电能数据后，检查该时刻是否为整点时刻、每日0时、结算日0时以及约定冻结时刻，若是，则利用反推恢复的各电能数据进行补冻结处理；
F）.在反推出每个时刻的电能数据后，利用每分钟的事件标识，进行补事件记录处理；
G）.在校时完成并反推出电能数据和进行补冻结和补事件记录处理后，退出日历时钟异常状态，恢复正常运行。
在本发明中，在步骤A）中，判断日历时钟是否正确，按照下列标准进行：
1）日历时钟格式是否错误；
2）日期小于出厂日期；
3）日期时间小于最新一次事件记录的时间；
4）日期时间大于出厂日期加最长允许寿命；
电能表运行时，每分钟按上述四条标准对日历时钟进行检查，如果发现日历时钟符合其中的任何一条，则进入日历时钟异常处理状态。
在本发明中，在步骤B）中：
对于单相表来说，记录的当前电能数据包括：
正向有功总电能
正向有功尖时段费率电能
正向有功峰时段费率电能
正向有功平时段费率电能
正向有功谷时段费率电能
反向有功总电能
反向有功尖时段费率电能
反向有功峰时段费率电能
反向有功平时段费率电能
反向有功谷时段费率电能；
对于三相表来说，记录的当前电能数据包括：
组合有功总电能
组合有功尖时段费率电能
组合有功峰时段费率电能
组合有功平时段费率电能
组合有功谷时段费率电能
正向有功总电能
正向有功尖时段费率电能
正向有功峰时段费率电能
正向有功平时段费率电能
正向有功谷时段费率电能
反向有功总电能
反向有功尖时段费率电能
反向有功峰时段费率电能
反向有功平时段费率电能
反向有功谷时段费率电能
组合无功1总电能
组合无功1尖时段费率电能
组合无功1峰时段费率电能
组合无功1平时段费率电能
组合无功1谷时段费率4电能
组合无功2总电能
组合无功2尖时段费率电能
组合无功2峰时段费率电能
组合无功2平时段费率电能
组合无功2谷时段费率电能
第I象限无功总电能
第I象限无功尖时段费率电能
第I象限无功峰时段费率电能
第I象限无功平时段费率电能
第I象限无功谷时段费率电能
第II象限无功总电能
第II象限无功尖时段费率电能
第II象限无功峰时段费率电能
第II象限无功平时段费率电能
第II象限无功谷时段费率电能
第III象限无功总电能
第III象限无功尖时段费率电能
第III象限无功峰时段费率电能
第III象限无功平时段费率电能
第III象限无功谷时段费率电能
第IV象限无功总电能
第IV象限无功尖时段费率电能
第IV象限无功峰时段费率电能
第IV象限无功平时段费率电能
第IV象限无功谷时段费率电能
A相正向有功电能
A相反向有功电能
A相组合无功1电能
A相组合无功2电能
A相第I象限无功电能
A相第II象限无功电能
A相第III象限无功电能
A相第IV象限无功电能
B相正向有功电能
B相反向有功电能
B相组合无功1电能
B相组合无功2电能
B相第I象限无功电能
B相第II象限无功电能
B相第III象限无功电能
B相第IV象限无功电能
C相正向有功电能
C相反向有功电能
C相组合无功1电能
C相组合无功2电能
C相第I象限无功电能
C相第II象限无功电能
C相第III象限无功电能
C相第IV象限无功电能。
在本发明中，在步骤C）中，对于单相表来说，每分钟记录一次的电能数据增量包括：
正向有功电能增量
反向有功电能增量；
对于三相表来说，每分钟记录一次的电能数据增量包括：
A相正向有功电能增量
A相反向有功电能增量
B相正向有功电能增量
B相反向有功电能增量
C相正向有功电能增量
C相反向有功电能增量
A相第I象限无功电能增量
A相第II象限无功电能增量
A相第III象限无功电能增量
A相第IV象限无功电能增量
B相第I象限无功电能增量
B相第II象限无功电能增量
B相第III象限无功电能增量
B相第IV象限无功电能增量
C相第I象限无功电能增量
C相第II象限无功电能增量
C相第III象限无功电能增量
C相第IV象限无功电能增量。
本发明的有益效果在于：1.通过对日历时钟异常的特殊处理，防止了日历时钟异常期间的非法冻结数据记录产生；2.采用增量存贮机制，减少了异常期间存贮空间。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
电能表在正常工作时，其日历时钟由专用的时钟芯片或包含日历时钟电路的MCU产生，日历时钟一般都由正常的工作电源和锂电池供电来维持运行，在运行过程中，因为停电或外部干扰，可能导致日历时钟发生错乱，特别是在停电/上电过程，此时若电池没电或因钝化现象不能短时输出较大电流，极容易发生日历时钟错乱。
当电能表的日历时钟出现异常时，保存计量数据并在日历时钟校准后恢复，其步骤如下：
A）.电能表运行时，每分钟检查一次日历时钟是否正确，如果发现日历时钟错乱，则进入日历时钟异常处理状态。
日历时钟发生错乱时，主要表现有几种情况：
1）格式错误，比如：出现日月为0、非BCD码数据、月份与日期不对、小时大于24等等；
2）日期小于出厂日期；
3）日期时间小于最新一次事件记录的时间；
4）日期时间大于出厂日期加最长允许寿命；
电能表运行时，每分钟按上述4条原则对日历时钟进行检查，如果发现日历时钟符合其中的任何一条，则进入日历时钟异常处理状态。
B）.进入日历时钟异常处理状态后，先标记日历时钟错误状态位，当用电信息采集系统与其通信时，返回该标志位，通知系统进行校时。同时，记录当前时刻的各电能量值供后续数据恢复使用，见表1与表2的T0时刻记录内容，表1中是单相表记录的内容，表2中是三相表记录的内容，单相表与三相表的记录内容不同，三相表要多很多。
C）.电能表设计有一个日历时钟异常记录区，在日历时钟异常期间，每分钟记录一次电能的增量，见表1和表2表1中是单相表记录的内容，表2中是三相表记录的内容。记T0为日历时钟异常的开始，以后第1分钟为T1，第2分钟为T2，第i分钟为Ti，则T1时刻记录的是T0至T1期间的电能增量，因为每个时刻只处于费率1~4中的一个，即常说的“尖、峰、平、谷”费率时段中的一个，而费率时段的最小单位是分钟，因此，电能增量不需要考虑费率。
对于三相电能表，其中带互感器的表的电表内的记录值不包含倍率，每分钟的最大电能增量值比较小，大电流的直通表的每分钟的最大电能增量相对较大，目前直通表最大也就每相100A，按120%的余量，每分钟的电能增量为220V×115%×100A×120%/1000×1/60h=0.51度=51×0.01度，最小量程刻度为0.01度，即记录值最大为51，一个字节最大值255，可表示的电能增量大于三相都工作在极限状态的电能增量记录值3×51=153，因此，每分钟的每个增量值用1个字节即可表示，而对于每一相的每分钟电能增量，用6个bit即可表示。
一般的用电设备，功率因素都在0.8以上，因此，每分钟的最大无功电能增量是小于最大有功电能增量的，即使按有功无功各占一半，每分钟的无功电能增量的记录数据也不超过26，用5个bit即可记录。
对于单相表，每分钟的有功电能增量记录占用6个bit，2字节的正向与反向的电能增量记录可以有4个bit用于记录事件。因为与通信相关的事件实际在操作中已经先做校时处理，不需要考虑，因此只考虑电能表本身会发生的事件。
单相表的事件有开盖、开尾盖、过载、掉电等，其中过载的判断是以每分钟的平均功率来判断的，而这里本身记录的是每分钟的电能增量，因此可以直接从数据判断，不需要记录，因此只需要3个bit就可以标识该1分钟内的事件状态。
三相表的事件类型比较多，包括ABC各相的失压、失流、断相、过流、断流、潮流反向、电压不合格、过载，还有总体的全失压、辅助电源失电、电压逆相序、电压不平衡、正向需量超限、反向需量超限、掉电、开盖、开尾盖等。其中过载和需量可以直接从每分钟记录的电能数据判断，因此需要记录的事件状态共有3×7+7=28个，三相表的每分钟增量数据中，ABC相的I、II、III、IV象限的无功电能增量共12个数据，每个数据可以有3bit用于标识事件状态，ABC相的正反向有功电能增量数据6个，每个数据可以有2bit用于标识事件状态，共可12×3+6×2=48个，可满足三相表各种事件的标识要求。
D）.当系统对电能表校时后，假定在Ti时刻发生，电能表先根据校时后的时间反推出Ti-1、Ti-2、……直至T1、T0各时刻的时间，然后从T0时刻对应的时间开始，以T0时刻记录的各电能数据的初值，加上各时刻记录的相应电能的增量值，得到每个时刻的各电量值数据。其中，对于费率数据，将根据每个恢复后的时刻所处的费率时段，将电能加到相应的费率数据相中。比如单相表的T1对应时刻为“平”时段，则T1时刻的正向电能增量值应增加到正向有功总电能和正向有功平时段费率电能中、反向电能增量值应增加到反向有功总电能和反向有功平时段费率电能中，即得到T1时刻对应T0时刻记录的各数据项的电能值。T2时刻再以恢复的T1时刻的各数据项电能值和T2时刻记录的电能增量可恢复通过此方法T2时刻对应T0时刻记录的各数据项的电能值，逐一计算后，即可获得T1至Ti各时刻对应T0时刻记录的各数据项的电能值。
E）.在得到每个时刻对应的各项电能值后，再从T0至Ti时刻的具体时间进行冻结判断，检查该时刻是否为整点时刻、每日0时、结算日0时以及约定冻结时刻，若是，则利用反推恢复的各电能数据进行补冻结处理。
处于整点冻结时刻，则用该时刻的恢复的电能值进行整点冻结，处于日冻结时刻，则用该时刻的恢复的电能值进行整点冻结，以此方式，对日历时钟异常期间的整点冻结、日冻结、结算日冻结、月冻结、以及约定冻结等进行补冻结处理。
F）.在得到每个时刻对应的各项电能值后，再从T1至Ti时刻的标记的各事件状态位进行判断，对发生的相应事件，用恢复的数据进行补事件记录。另外，对每个期间的电能增量值换算成功率值，进行需量和过载判断，对过载或需量超限进行事件记录。其中，部分事件的记录要连续检查后续的各时刻，直到事件标识消失，计算中间出现事件标识的总次数，即事件持续的分钟数，作为当次该事件持续时间，增加到相应事件发生的总时间记录中。
G).在校时完成，并反推出电能数据、进行补冻结、和补事件记录后，退出时钟异常状态，恢复正常运行。
按照上述处理方式，因为在异常期间没有直接产生冻结数据和事件记录，用电信息采集系统读不到相应的数据，以目前每天的抄表分析，连续2~3天抄不到数据的表即会进行特殊分析，而且若通信正常，这期间还会反馈日历时钟异常给系统，系统将及时进行校时处理，因此，一般只要能保存一个星期的异常数据，即可保证在运行的电能表的全面恢复。对于单相表，日历时钟异常期间，每分钟存贮数据为2字节，一个24C512的EEPROM可以保存22.76天的数据。而对于三相表，一个星期的数据需要7×24×60×18=181440字节，需要3个24C512的EEPROM的容量，一般考虑选用SPI接口的Flash存贮器，一个16Mbit的Flash可以保存81.91天的数据。
表1：单相表在日历时钟异常期间的记录内容
表2：三相表在日历时钟异常期间的记录内容
Claims (4)
1.电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，其特征在于：当电能表的日历时钟出现异常时，保存计量数据并在日历时钟校准后恢复，其步骤如下：
A）.电能表运行时，每分钟检查一次日历时钟是否正确，如果发现日历时钟错乱，则进入日历时钟异常处理状态；
B）.进入日历时钟异常处理状态后，记录当前电能数据，同时标记日历时钟错误状态位；
C）.在电能表中设日历时钟异常记录区，在日历时钟异常记录区，每分钟记录一次电能数据增量及事件标识；
D）.当系统对电能表校时后，电能表根据当前时间与日历时钟异常记录区的电能数据增量以及发生异常时记录的初始值，反推每个异常记录的时钟以及对应的各电能数据；
E）.在反推出每个时刻的电能数据后，检查该时刻是否为整点时刻、每日0时、结算日0时以及约定冻结时刻，若是，则利用反推恢复的各电能数据进行补冻结处理；
F）.在反推出每个时刻的电能数据后，利用每分钟的事件标识，进行补事件记录处理；
G）.在校时完成并反推出电能数据和进行补冻结和补事件记录处理后，退出日历时钟异常状态，恢复正常运行。
2.如权利要求1所述的电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，其特征在于：在步骤A）中，判断日历时钟是否正确，按照下列标准进行：
1）日历时钟格式是否错误；
2）日期小于出厂日期；
3）日期时间小于最新一次事件记录的时间；
4）日期时间大于出厂日期加最长允许寿命；
电能表运行时，每分钟按上述四条标准对日历时钟进行检查，如果发现日历时钟符合其中的任何一条，则进入日历时钟异常处理状态。
3.如权利要求1所述的电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，其特征在于：在步骤B）中：
对于单相表来说，记录的当前电能数据包括：
正向有功总电能
正向有功尖时段费率电能
正向有功峰时段费率电能
正向有功平时段费率电能
正向有功谷时段费率电能
反向有功总电能
反向有功尖时段费率电能
反向有功峰时段费率电能
反向有功平时段费率电能
反向有功谷时段费率电能；
对于三相表来说，记录的当前电能数据包括：
组合有功总电能
组合有功尖时段费率电能
组合有功峰时段费率电能
组合有功平时段费率电能
组合有功谷时段费率电能
正向有功总电能
正向有功尖时段费率电能
正向有功峰时段费率电能
正向有功平时段费率电能
正向有功谷时段费率电能
反向有功总电能
反向有功尖时段费率电能
反向有功峰时段费率电能
反向有功平时段费率电能
反向有功谷时段费率电能
组合无功1总电能
组合无功1尖时段费率电能
组合无功1峰时段费率电能
组合无功1平时段费率电能
组合无功1谷时段费率4电能
组合无功2总电能
组合无功2尖时段费率电能
组合无功2峰时段费率电能
组合无功2平时段费率电能
组合无功2谷时段费率电能
第I象限无功总电能
第I象限无功尖时段费率电能
第I象限无功峰时段费率电能
第I象限无功平时段费率电能
第I象限无功谷时段费率电能
第II象限无功总电能
第II象限无功尖时段费率电能
第II象限无功峰时段费率电能
第II象限无功平时段费率电能
第II象限无功谷时段费率电能
第III象限无功总电能
第III象限无功尖时段费率电能
第III象限无功峰时段费率电能
第III象限无功平时段费率电能
第III象限无功谷时段费率电能
第IV象限无功总电能
第IV象限无功尖时段费率电能
第IV象限无功峰时段费率电能
第IV象限无功平时段费率电能
第IV象限无功谷时段费率电能
A相正向有功电能
A相反向有功电能
A相组合无功1电能
A相组合无功2电能
A相第I象限无功电能
A相第II象限无功电能
A相第III象限无功电能
A相第IV象限无功电能
B相正向有功电能
B相反向有功电能
B相组合无功1电能
B相组合无功2电能
B相第I象限无功电能
B相第II象限无功电能
B相第III象限无功电能
B相第IV象限无功电能
C相正向有功电能
C相反向有功电能
C相组合无功1电能
C相组合无功2电能
C相第I象限无功电能
C相第II象限无功电能
C相第III象限无功电能
C相第IV象限无功电能。
4.如权利要求1所述的电能表日历时钟异常的数据记录与冻结数据恢复方法，其特征在于：在步骤C）中，对于单相表来说，每分钟记录一次的电能数据增量包括：
正向有功电能增量
反向有功电能增量；
对于三相表来说，每分钟记录一次的电能数据增量包括：
A相正向有功电能增量
A相反向有功电能增量
B相正向有功电能增量
B相反向有功电能增量
C相正向有功电能增量
C相反向有功电能增量
A相第I象限无功电能增量
A相第II象限无功电能增量
A相第III象限无功电能增量
A相第IV象限无功电能增量
B相第I象限无功电能增量
B相第II象限无功电能增量
B相第III象限无功电能增量
B相第IV象限无功电能增量
C相第I象限无功电能增量
C相第II象限无功电能增量
C相第III象限无功电能增量
C相第IV象限无功电能增量。
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