CN113315546A - 一种基于hplc载波的低压台区采集系统的对时方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，属于智慧用电技术领域，针对现有对时方案无法实现准确对时或对时精度较低的问题，采用技术方案如下：一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，包括如下步骤：步骤1，用电采集主站与互联网时间服务器同步；步骤2，用电采集主站对采集终端校时，判断采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息的差值是否超时钟偏差阈值；步骤3，采集终端时钟信息并对路由时钟校对，路由下发中央信标，中央信标包括扩展信标条目，扩展信标条目包括NTB和万年历；步骤4，STA模块接收中央信标并解析。时钟误差精度达到微秒级，实现对时准确；在原有协议基础上扩展信标内容，容易实施。

Description

一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法
技术领域
本发明属于智慧用电技术领域，特别涉及一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法。
背景技术
当前低压台区配电网承担着电力网末端输送生活用电的关键智能，随着智能电网在低压配网领域的深入，准确的用电采集系统时钟是智能电网建设的基础。所有通信设备只有在准确的时钟的基础上，才能展开台区电表时钟治理、拓扑识别、线损准确计算、电能表失准监测等精益化管理功能，才能适应高密度可再生能源的接入，才能推进低压配电网的智能化。
为解决上述问题，在HPLC高速通信能力的基础上可实现对时问题。STA模块的时钟同步可由整个采集系统一级级对时而实现的。首先用电采集系统给采集终端对时，其次路由可周期请求集中器时钟实现自身对时并进行校准，最后路由将时间信息同步给全网STA模块。当前基于窄带载波技术的通信设备由于通信延时的影响，即便是通过采集终端发起广播校时命令或者是电力线上安装对时装置均无法解决载波通信延时造成对时误差较大的影响，因此传统窄带载波技术无法满足更高精度对时的需要。
例如，一种在中国专利文献上公开的“基于PLC的用电采集中的对时系统及方法”，其公开号CN103368719A，其公开日为2013.10.23。其对时系统包括对时服务设备、采集器和集中器，其中对时服务设备进一步包括GPS接收机、CPU以及PLC通信模块，通过PLC向集中器提供标准时间；集中器通过PLC连接对时服务设备和采集器，可以从所述对时服务设备获取时间信息，校对集中器时间，并将所述时间信息发送给采集器；采集器连接集中器，根据集中器所提供的时间校对采集器时间，最终完成整个用电信息采集系统的精确对时。由于该方案需要在用电系统中新装对时服务设备，增加了运营成本和安装的安全可靠性。而且即便GPS对时能使对时服务器时钟误差达到纳秒级别，但由于PLC通信节点网络多级，无法预估通信延时时间，且专利中没有给出确实延时补偿算法。所以该方案无法有效实施准确对时方案。
发明内容
针对现有对时方案无法实现准确对时或对时精度较低的问题，本发明提供一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，无需安装新的装置增加成本，使用其对时方法，使得误差精度达到毫秒级。
本发明采用技术方案如下：一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，包括如下步骤：
步骤1，将用电采集主站作为整个低压台区采集系统的时钟基准，使其与互联网时间服务器同步；
步骤2，将采集终端作为用电采集主站的下一级设备，通过4G通信模块周期性发起用电采集主站对采集终端校时，并设定时钟偏差阈值，同时启动用电采集主站周期性计算采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息的差值，并判断该差值是否超所述的时钟偏差阈值，以校准采集终端的时钟信息；
步骤3，将路由作为采集终端的下一级设备，启动路由操作功能：
步骤3.1，使路由周期性请求采集终端时钟信息并对自身时钟进行校对，并根据串口通信时长进行时钟补偿；
步骤3.2，使路由周期性下发携带时钟信息的中央信标至下一级设备，其中，中央信标包括扩展信标条目，所述扩展信标条目包括网络时钟NTB和万年历；
步骤4，将STA模块作为路由的下一级设备，使STA模块接收步骤3中的中央信标，同时解析信标条目中的网络时钟NTB和万年历秒，以便达到微秒级时钟同步。
本申请中，用电采集主站与互联网时间服务器时钟同步，并能使采集终端时钟信息周期性校准，精度达到毫秒级，网络时钟NTB以40ns为计数单位，由于NTB在全网所有节点间的误差在±100个以内，且网络时钟NTB周期性进行全网同步，理论上可实现全网±4us的万年历同步，将NTB和万年历结合可实现路由和STA模块之间时钟误差精度达到微秒级，因此本申请的方法对时准确；此外，本申请在原HPLC协议基础上扩展信标内容，无需安装设备增加成本，改动较小，容易实施。
进一步地，步骤1中，将用电采集主站连接互联网，以便能够自动获取互联网时钟信息，使得用电采集主站与互联网时间服务器同步，校时简单、便捷。
进一步地，步骤2中，当采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息差值超过所述的时钟偏差阈值时，电采集主站启动给4G模块时钟授时，使得采集终端与用电采集主站时钟信息同步，保证采集终端和用电采集主站时钟同步。
进一步地，步骤2中，通过4G通信模块完成用电采集主站对采集终端校时的同时，驱动采集终端发送确认报文至用电采集主站给予应答，用电采集主站确认授时成功。
进一步地，步骤3.1中，串口通信时长与串口速率、传输报文字节数相关。
进一步地，步骤3.2中，路由发送中央信标的周期为2～10s。
本发明具有的有益效果：本发明中，用电采集主站与互联网时间服务器时钟同步，并能使采集终端时钟信息周期性校准，精度达到毫秒级，网络时钟NTB以40ns为计数单位，将NTB和万年历结合可实现路由和STA模块之间时钟误差精度达到微秒级，因此本申请的方法对时准确；此外，本申请在原HPLC协议基础上扩展信标内容，无需安装设备增加成本，改动较小，容易实施。
附图说明
图1为基于HPLC通信对全网用电采集系统的结构示意图；
图2为基于HPLC通信对全网用电采集系统对时方法的流程图；
图3为扩展信标条目的结构图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，如图1至图3，包括如下步骤：
步骤1，将用电采集主站作为整个低压台区采集系统的时钟基准，使其与互联网时间服务器同步；
步骤2，将采集终端作为用电采集主站的下一级设备，通过4G通信模块周期性发起用电采集主站对采集终端校时，并设定时钟偏差阈值，同时启动用电采集主站周期性计算采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息的差值，并判断该差值是否超所述的时钟偏差阈值，以校准采集终端的时钟信息；
步骤3，将路由作为采集终端的下一级设备，启动路由操作功能：
步骤3.1，使路由周期性请求采集终端时钟信息并对自身时钟进行校对，并根据串口通信时长进行时钟补偿；其中，串口通信时长与串口速率、传输报文字节数相关；路由请求采集器终端时钟有小于1秒时间延时，路由请求采集终端的时间后可根据串口速率、传输报文字节数进行时钟补偿，例如通讯速率9600bps，假如响应报文长度20字节，响应通讯延时约为20ms，可将响应的时钟加上20ms以达到补偿的目的；
步骤3.2，使路由周期性下发携带时钟信息的中央信标至下一级设备，其中，中央信标包括扩展信标条目，所述扩展信标条目包括网络时钟NTB和万年历，如图3所示；路由实现全网所有节点通信组网会周期发送中央信标，根据网络中的节点数量周期约为2～10s；
步骤4，将STA模块作为路由的下一级设备，使STA模块接收步骤3中的中央信标，同时解析信标条目中的网络时钟NTB和万年历秒，以便达到微秒级时钟同步。
本申请中，用电采集主站与互联网时间服务器时钟同步，并能使采集终端时钟信息周期性校准，精度达到毫秒级，网络时钟NTB以40ns为计数单位，由于NTB在全网所有节点间的误差在±100个以内，且网络时钟NTB周期性进行全网同步，理论上可实现全网±4us的万年历同步，将NTB和万年历结合可实现路由和STA模块之间时钟误差精度达到微秒级，因此本申请的方法对时准确；此外，本申请无需安装设备增加成本，基于原HPLC通信协议的情况下，在HPLC协议基础上扩展信标内容，改动较小，容易实施。
步骤1中，将用电采集主站连接互联网，以便能够自动获取互联网时钟信息，使得用电采集主站与互联网时间服务器同步，校时简单、便捷。
步骤2中，当采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息差值超过所述的时钟偏差阈值时，电采集主站启动给4G模块时钟授时，使得采集终端与用电采集主站时钟信息同步，保证采集终端和用电采集主站时钟同步，保证对时精度。
步骤2中，通过4G通信模块完成用电采集主站对采集终端校时的同时，驱动采集终端发送确认报文至用电采集主站给予应答，用电采集主站确认授时成功。
本实施例中，扩展信标条目头为万年历同步条目头：0x0A；万年历同步条目长度：0x0A；当前万年历：32bit整数，其由万年历转化而来，表示从2000年1月1日00：00：00开始到当前的秒数；当前NTB:对应当前万年历的本地NTB。NTB是40ns的计数单位，但最多计数171s，万年历是s计数单位，万年历和网络时钟NTB结合起来就能很精准。
信标条目头相关信息对照表如表1所示。
表1
值 定义 对应信标条目长度字段大小
0x00 站点能力条目 1
0x01 路由参数条目 1
0x02 频段变更条目 1
0x03-0x09 保留 1
0x0A 万年历同步条目 1
0x0B-0xBF 保留 1
0xC0 时隙分配条目 2
0xC1-0xFF 保留 2
万年历同步条目相关信息如表2所示。
表2
Figure BDA0003081082620000041
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (6)

1.一种基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将用电采集主站作为整个低压台区采集系统的时钟基准，使其与互联网时间服务器同步；
步骤2，将采集终端作为用电采集主站的下一级设备，通过4G通信模块周期性发起用电采集主站对采集终端校时，并设定时钟偏差阈值，同时启动用电采集主站周期性计算采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息的差值，并判断该差值是否超所述的时钟偏差阈值，以校准采集终端的时钟信息；
步骤3，将路由作为采集终端的下一级设备，启动路由操作功能：
步骤3.1，使路由周期性请求采集终端时钟信息并对自身时钟进行校对，并根据串口通信时长进行时钟补偿；
步骤3.2，使路由周期性下发携带时钟信息的中央信标至下一级设备，其中，中央信标包括扩展信标条目，所述扩展信标条目包括网络时钟NTB和万年历；
步骤4，将STA模块作为路由的下一级设备，使STA模块接收步骤3中的中央信标帧，同时解析信标条目中的网络时钟NTB和万年历秒，以便达到微秒级时钟同步。
2.根据权利要求1所述的基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，将用电采集主站连接互联网，以便能够自动获取互联网时钟信息，使得用电采集主站与互联网时间服务器同步。
3.根据权利要求1所述的基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，步骤2中，当采集终端时钟信息与用电采集主站时钟信息差值超过所述的时钟偏差阈值时，电采集主站启动给4G模块时钟授时，使得采集终端与用电采集主站时钟信息同步，保证采集终端和用电采集主站时钟同步。
4.根据权利要求3所述的基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，步骤2中，通过4G通信模块完成用电采集主站对采集终端校时的同时，驱动采集终端发送确认报文至用电采集主站给予应答，用电采集主站确认授时成功。
5.根据权利要求1所述的基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，步骤3.1中，串口通信时长与串口速率、传输报文字节数相关。
6.根据权利要求1所述的基于HPLC载波的低压台区采集系统的对时方法，其特征在于，路由发送中央信标的周期为2～10s。
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