CN116469242B - 一种蓝牙校表系统的有效性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一些实施例涉及一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，蓝牙校表系统的蓝牙模块与待校电表蓝牙模块建立连接；待校电表发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块，蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号输出对应的时钟和电能信号；采集待校电表蓝牙模块上的时钟和电能输入信号和蓝牙校表系统的时钟和电能输出信号；逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列；逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列；基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值、均值和/或标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。实现了蓝牙校表系统的有效性评估，保证了校表后的电能表的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及智能电能表校准技术领域，尤其涉及一种蓝牙校表系统的有效性评估方法。
背景技术
随着IR46标准在中国的落地，国家电网和南方电网均开始推动物联电能表的研制工作。伴随低功耗蓝牙技术的发展，物联表的研制引进了低功耗蓝牙通信技术以替代传统的RS485通信方式，该通信方式的转换，直接催生了基于低功耗蓝牙的校表要求。
目前，基于低功耗蓝牙的校表方法仍在研发过程中，中国专利CN201910896533.5、CN202110459434.8、CN201911240531.7和CN202010705695.9提供了几种基于低功耗蓝牙的校表方法。由于蓝牙通讯的特殊性，信号在空间传播时，容易受到外界干扰，因而容易造成校表系统的不准确，通常蓝牙校表系统会采用重发机制或者其他方式来降低外界干扰的影响，但这种校表机制对电能表的时间精度和电能计量精度引入相应的系统误差，易导致校准的电能表不可靠。
现有的校表方法对该校表系统的有效性的判断只能依赖蓝牙校表方式和传统校表方式下电表的时钟误差/电能误差的比对，没有一种直接针对蓝牙校表系统有效性的定量化评估方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，提升电能表校表的准确度。
为达到上述目的，本发明提供了一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，包括：
蓝牙校表系统的蓝牙模块与待校电表蓝牙模块建立连接；
待校电表将输入的时钟和电能信号对应信号通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块，蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号输出对应的时钟和电能信号；
采集待校电表蓝牙模块上的时钟和电能输入信号和蓝牙校表系统的时钟和电能输出信号；
逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列；逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列；基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值、均值和/或标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。
进一步地，还包括待校电表将输入的时钟和电能信号输入端以及蓝牙校表系统的时钟和电能输出端分别连接至逻辑分析仪的采样端。
进一步地，蓝牙校表系统通过其蓝牙模块向所述待校电表发送校表命令，所述待校电表基于输入的时钟和电能信号，生成对应时钟和电能信号并通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块；蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号，输出对应的时钟和电能信号。
进一步地，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值评估蓝牙校表系统的可靠性，包括：如果时钟误差序列的最大值超过时钟信号周期，表明蓝牙校表系统存在时钟信号丢失问题；如果电能时间误差序列的最大值超过电能信号周期，表明蓝牙校表系统电能信号存在丢失问题。
进一步地，所述时钟信号周期为1s；电能信号周期为其中U为电压、I为电流、C为脉冲常数。
进一步地，如果时钟误差序列和电能时间误差序列的最大值均满足时间偏差阈值要求，则基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的均值评估蓝牙校表系统的可靠性，时钟误差序列和电能时间误差序列各自的均值越低，蓝牙校表系统的实时性越好。
进一步地，如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的均值低于设定的均值阈值，则蓝牙校表系统的实时性满足要求，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。
进一步地，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差评估蓝牙校表系统的可靠性，包括：时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差越小，蓝牙校表系统信号转换精度越高；
如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的标准差大于各自的标准差阈值，则蓝牙校表系统的转换精度不满足要求。
进一步地，所述标准差阈值为其中Δτk为时钟信号和电能信号单个周期内允许的时间误差最大值，下标k为1时表示时钟信号，下标k为2时表示电能信号，其中其中X为电表精度等级。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明所采集的信号来自蓝牙的校表系统中前后端信号，实现了对蓝牙校表系统的有效性评估，避免使用不可靠的蓝牙校表系统进行校表，导致校表后的电能表不准确。
(2)本发明通过对自蓝牙的校表系统中前后端信号进行处理，得到信号边沿的时间误差序列，根据该时间误差序列，通过计算得到时间误差序列的均值、最大值和标准差。依据计算得到时间误差序列的均值、最大值和标准差，与电能表时钟信号校表标准、电能校表标准进行比对分析，实现校表系统可靠性判断。
附图说明
图1是蓝牙校表系统可靠性评估方法流程图；
图2是蓝牙校表系统前后端信号采集方法示意图；
图3是蓝牙校表系统可靠性评估方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在一些实施例中提供一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，结合图1，包括如下步骤：
(1)蓝牙校表系统的蓝牙模块与待校电表蓝牙模块建立连接。
在一个实施例中，如图1，在蓝牙校表台体上，安装待校电表，将待校电表上蓝牙模块上的时钟/电能输入信号和台体蓝牙的时钟/电能输出信号分别接入高采样率的逻辑分析仪中。逻辑分析仪对各个接入的信号进行采集。
蓝牙校表系统发送台体蓝牙与电表蓝牙建立连接的命令，通道建立完毕后，发送进入校表模式命令，进入校表模式。
(2)待校电表将输入的时钟和电能信号对应信号通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块，蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号输出对应的时钟和电能信号。
蓝牙校表系统通过其蓝牙模块向所述待校电表发送校表命令，所述待校电表基于输入的时钟和电能信号，生成对应时钟和电能信号并通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块；蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号，输出对应的时钟和电能信号。
(3)采集待校电表蓝牙模块上的时钟和电能输入信号和蓝牙校表系统的时钟和电能输出信号。时钟信号和电能两个信号分别来自两个端口。
逻辑分析仪持续采集信号一段时间。
(4)逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列；逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列；基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值、均值和/或标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。
逻辑分析仪采集的信号导出，以信号的下降沿或上升沿为基准，逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列。对电能时间误差序列计算最大值、均值、标准差。类似地，逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列。对时钟误差序列计算最大值、均值、标准差。
如果时钟误差序列的最大值超过时钟信号周期，表明蓝牙校表系统存在时钟信号丢失问题；如果电能时间误差序列的最大值超过电能信号周期，表明蓝牙校表系统电能信号存在丢失问题。所述时钟信号周期为1s；电能信号周期为其中U为电压、I为电流、C为脉冲常数。
时钟误差序列和电能时间误差序列各自的均值越低，蓝牙校表系统的实时性越好；如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的均值低于设定的均值阈值，则蓝牙校表系统的实时性不满足要求。
时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差越小，蓝牙校表系统信号转换精度越高。如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的标准差大于各自的标准差阈值，则蓝牙校表系统的转换精度不满足要求。
所述标准差阈值为其中Δτk为时钟信号和电能信号单个周期内允许的时间误差最大值，下标k为1时表示时钟信号，下标k为2时表示电能信号，其中实施例
该实施例的流程如图3所示。如图1，在蓝牙校表台体上，安装待校电表，将待校电表上蓝牙模块上的时钟/电能输入信号和台体蓝牙的时钟/电能输出信号分别接入高采样率的逻辑分析仪中。
通过蓝牙校表系统软件控制电表上电，发送蓝牙校表系统台体蓝牙与电表蓝牙建立连接的命令，通道建立完毕后，发送进入校表模式命令，进入校表模式。
发送电表校表命令，开始校表，同时采集电表蓝牙模块上的时钟/电能输入信号sk(蓝牙校表系统前端信号)和台体蓝牙的时钟/电能输出信号s′k(蓝牙校表系统后端信号)。下标k为1时表示时钟信号，下标k为2时表示电能信号。
通过逻辑分析仪导出信号sk的下降沿/上升沿时间序列分别为(tk1，tk2，tk3，…，tki，…，tkn)，信号s′k下降沿/上升沿时间序列分别为(t′k1，t′k2，t′k3，…，t′ki，…，t′kn)。
令Δtki＝tki-tk′i,因而可得到信号sk和信号s′k之间每对下降沿/上升沿的绝对时间误差序列pk为(Δtk1，Δtk2，Δtk3，…，Δtki，…，Δtkn)；
根据绝对时间误差序列pk，计算其最大值βk为：βk≥Δtki，其中i∈[1，n]。
根据绝对时间误差序列pk，计算其平均值，其中i∈[1，n]；
根据绝对时间误差序列pk及其平均值，得到相对时间偏差序列qk为(Δtk1-μk，Δtk2-μk，Δtk3-μk，…，Δtki-μk，…，Δtkn-μk)；
根据绝对时间误差序列qk，计算其标准差，
根据βk，μk和σk，评估蓝牙校表系统的可靠性。电表时钟信号通常为以τ＝1s为周期的信号，电能脉冲是以为周期的信号，其中U为电压(单位V)、I为电流(单位为A)、C为脉冲常数(单位imp/kWh),τ单位为秒s。
根据βk评估蓝牙校表系统的可靠性：βk>＝τ，则说明蓝牙校表系统存在信号丢失问题，蓝牙校表系统进行电表校表时不可靠，βk<τ时，再结合μ和σ评估蓝牙校表系统可靠性。
根据μ评估蓝牙校表系统的可靠性：μ越小，则蓝牙校表系统还原脉冲信号越快，实时性越高，可靠性越高，反之则可靠性越低。通常要求μ可以小于ms级以下。
根据σ评估蓝牙校表系统的可靠性：σ直接反映了蓝牙校表系统引入的系统误差，如果当σ越大时，表示蓝牙校表系统信号转换精度越低，系统误差越大，蓝牙校表系统的可靠性越低，反之σ越小时，表示蓝牙校表系统信号转换精度越高，系统误差越小，可靠性的可靠性越高。σ对于时钟信号和电能信号的评价标准不一样。a)电能表每天的时钟误差绝对值要求为小于X s/d，换算到每秒时间的时钟误差约为要降低校表系统引入的系统误差，就要求蓝牙校表系统引入的误差应至少低于电表自身误差一个数量级，因此σ最大/>因此对于蓝牙校表系统校时时σ≤σmax，认为校时可靠，反之校时不可靠；b)对于X级精度的电表而言，电表自身每个脉冲周期内的信号最大误差要降低校表系统引入的系统误差，就要求蓝牙校表系统引入的误差应至少低于电表自身误差一个数量级，因此σ最大值/>因此对于蓝牙校表系统电能校表时σ≤σmax，认为电能校准可靠，反之电能校准不可靠。
如果根据βk，μ和σ判断蓝牙校表系统满足校表要求，则判定蓝牙校表系统可靠。
综上所述，本发明的一些实施例涉及一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，蓝牙校表系统的蓝牙模块与待校电表蓝牙模块建立连接；待校电表发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块，蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号输出对应的时钟和电能信号；采集待校电表蓝牙模块上的时钟和电能输入信号和蓝牙校表系统的时钟和电能输出信号；逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列；逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列；基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值、均值和/或标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。实现了蓝牙校表系统的有效性评估，保证了校表后的电能表的准确性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，包括：
蓝牙校表系统的蓝牙模块与待校电表蓝牙模块建立连接；
待校电表将输入的时钟和电能信号对应信号通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块，蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号输出对应的时钟和电能信号；
采集待校电表蓝牙模块上的时钟和电能输入信号和蓝牙校表系统的时钟和电能输出信号；
逐个采样点计算时钟输入信号和时钟输出信号的时间误差，形成时钟误差序列；逐个采样点计算电能输入信号和电能输出信号的时间误差，形成电能时间误差序列；基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值、均值和/或标准差评估蓝牙校表系统的可靠性；
蓝牙校表系统通过其蓝牙模块向所述待校电表发送校表命令，所述待校电表基于输入的时钟和电能信号，生成对应时钟和电能信号并通过其蓝牙模块发送给蓝牙校表系统的蓝牙模块；蓝牙校表系统基于接收到的时钟和电能信号，输出对应的时钟和电能信号。
2.根据权利要求1所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，还包括待校电表将输入的时钟和电能信号输入端以及蓝牙校表系统的时钟和电能输出端分别连接至逻辑分析仪的采样端。
3.根据权利要求1或2所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的最大值评估蓝牙校表系统的可靠性，包括：如果时钟误差序列的最大值超过时钟信号周期，表明蓝牙校表系统存在时钟信号丢失问题；如果电能时间误差序列的最大值超过电能信号周期，表明蓝牙校表系统电能信号存在丢失问题。
4.根据权利要求3所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，所述时钟信号周期为1s；电能信号周期为其中U为电压、I为电流、C为脉冲常数。
5.根据权利要求4所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，如果时钟误差序列和电能时间误差序列的最大值均满足时间偏差阈值要求，则基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的均值评估蓝牙校表系统的可靠性，时钟误差序列和电能时间误差序列各自的均值越低，蓝牙校表系统的实时性越好。
6.根据权利要求5所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的均值低于设定的均值阈值，则蓝牙校表系统的实时性满足要求，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差评估蓝牙校表系统的可靠性。
7.根据权利要求6所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，基于时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差评估蓝牙校表系统的可靠性，包括：时钟误差序列和电能时间误差序列各自的标准差越小，蓝牙校表系统信号转换精度越高；
如果时钟误差序列和/或电能时间误差序列的标准差大于各自的标准差阈值，则蓝牙校表系统的转换精度不满足要求。
8.根据权利要求7所述的蓝牙校表系统的有效性评估方法，其特征在于，所述标准差阈值为其中Δτk为时钟信号和电能信号单个周期内允许的时间误差最大值，下标k为1时表示时钟信号，下标k为2时表示电能信号，其中/> 其中X为电表精度等级。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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