用電信息采集系統(tǒng)自動精確對時(shí)方法研究

尚 瑩，趙宇東，康麗雁，劉馨然，曹 兵

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006； 2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

用電信息采集系統(tǒng)自動精確對時(shí)方法研究

尚 瑩1，趙宇東2，康麗雁1，劉馨然1，曹 兵1

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006； 2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

文中通過研究擴(kuò)展原有通信協(xié)議，對采集終端和電能表配置精確對時(shí)命令，使采集終端按周期主動與采集系統(tǒng)主站請求時(shí)間，并進(jìn)行自動對時(shí)，采集終端精確對時(shí)后再對電能表進(jìn)行精確對時(shí)，減輕了采集主站的對時(shí)壓力，減少了人工遠(yuǎn)程對時(shí)和人工現(xiàn)場對時(shí)的工作量，有效提高了計(jì)量準(zhǔn)確性。

用電信息采集系統(tǒng)；采集終端；電能表；精確對時(shí)

用電信息采集系統(tǒng)的對時(shí)系統(tǒng)主要是采用以NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘或GPS時(shí)鐘為時(shí)鐘源，由其對用電信息采集系統(tǒng)的主站及服務(wù)器進(jìn)行每天同步對時(shí)，而采集終端和電能表則以采集系統(tǒng)主站的時(shí)鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)對時(shí)或廣播對時(shí)[1]。原有的對時(shí)方法主要有以下幾種：一是利用采集主站后臺配置對時(shí)任務(wù)定期對采集終端和電能表進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)對時(shí)，但這種方法對時(shí)成功率低且影響采集主站的服務(wù)性能；二是采用采集主站前臺對采集終端進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)對時(shí)，對電能表進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)對時(shí)或廣播對時(shí)，這種方法雖然較第1種成功率高，但占用了采集終端的通信信道，打亂了采集終端對電能表的采集任務(wù)，有可能會造成漏抄或不抄表；三是人工現(xiàn)場利用掌機(jī)對時(shí)，這種方法較為浪費(fèi)人工成本，無法快速有效地解決大量的電能表和采集終端時(shí)鐘超差問題。在這種情況下本文提出一種新的對時(shí)方法，在國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW1376.1—2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第1部分:主站與采集終端通信協(xié)議》[2]、Q/GDW1376.2—2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第2部分:集中器本地通信模塊接口協(xié)議》[3]和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T645—2007 《多功能電能表通信協(xié)議》[4]基礎(chǔ)上，充分考慮通信延時(shí)，先由采集終端主動與采集主站精確對時(shí)，再由采集終端對電能表精確對時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)的自動化對時(shí)功能。

1 自動精確對時(shí)原理

1.1 主站與采集終端之間的精確對時(shí)

根據(jù)采集系統(tǒng)主站設(shè)置對采集終端的設(shè)置，啟動對時(shí)流程，先由采集終端向主站請求時(shí)間，再由主站向采集終端答復(fù)時(shí)間，通過請求和答復(fù)24組后進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，選取20組最優(yōu)值，參考NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議[5]工作原理，進(jìn)行均值計(jì)算，計(jì)算出主站與采集終端的通信延時(shí)時(shí)間ΔT。再由采集主站對采集終端進(jìn)行精確對時(shí)，對時(shí)時(shí)間減去計(jì)算出來的通信延時(shí)ΔT。對時(shí)流程如圖1所示。

圖1 采集終端精確對時(shí)流程

1.2 采集終端與電能表之間的精確對時(shí)

Q/GDW1376.2—2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第2部分:集中器本地通信模塊接口協(xié)議》中，包含查詢下行信道(載波)通信延時(shí)相關(guān)廣播通信時(shí)長ΔT[6]，采集終端進(jìn)行電能表校時(shí)前獲取該通信時(shí)長ΔT，將對時(shí)時(shí)間減去通信時(shí)長ΔT后再對電能表進(jìn)行精確對時(shí)。

2 擴(kuò)展規(guī)約

為實(shí)現(xiàn)上述功能，需要對原有采集終端上行和下行通信規(guī)約進(jìn)行功能擴(kuò)展，所涉及的參數(shù)項(xiàng)如表1—表5所示。

3 采集主站參數(shù)設(shè)置

3.1 F297：采集終端精確對時(shí)參數(shù)

采集終端對時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)單元格式見表6。

3.1.1 對時(shí)開關(guān)

0：關(guān)閉；1：開啟(開關(guān)對簡單對時(shí)有效) 。

3.1.2 對時(shí)周期

每隔1個(gè)周期自動開始1次完整終端對時(shí)操作，單位是d。

表1 參數(shù)設(shè)置(AFN=04H)

表2 參數(shù)查詢(AFN=0AH)

表3 一類數(shù)據(jù)(AFN=0CH)

表4 二類數(shù)據(jù)(AFN=0DH)

表5 三類數(shù)據(jù)(AFN=0EH)

表6 采集終端對時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)單元格式

3.1.3 對時(shí)開始時(shí)間

以此時(shí)間為基準(zhǔn)，在0～1 000 s內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)延時(shí)后，再開始執(zhí)行精確對時(shí)。

3.1.4 對時(shí)最短間隔

在開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間之間，上一次對時(shí)失敗后，允許間隔的時(shí)間后再次啟動對時(shí)操作，單位是min。

3.1.5 允許對時(shí)次數(shù)

在開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間之間，允許執(zhí)行幾次對時(shí)操作，每次對時(shí)后，檢查時(shí)鐘誤差，超出閾值，按照最短間隔，再啟動一次對時(shí)操作。

3.1.6 上電事件生成最大延時(shí)時(shí)間

上電后，在無線C網(wǎng)或無線G網(wǎng)不上線的情況下，產(chǎn)生停上電事件需要的最大等待時(shí)間。

3.2 F298：電能表對時(shí)參數(shù)

電能表對時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)單元格式見表7。

表7 電能表對時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)單元格式

3.2.1 對時(shí)開關(guān)

0：關(guān)閉；1：采用指定電能表地址的廣播對時(shí)命令；2：采用指定采集器的廣播對時(shí)命令；3：采用全終端的廣播對時(shí)命令；當(dāng)選擇全終端的廣播對時(shí)命令時(shí)，根據(jù)時(shí)鐘誤差最大電能表的誤差情況決定是否對時(shí)。默認(rèn)為關(guān)閉。

3.2.2 對時(shí)周期

每隔1個(gè)周期自動開始一次電能表對時(shí)操作，單位是d。

3.2.3 允許對時(shí)次數(shù)

允許對每個(gè)電能表執(zhí)行幾次對時(shí)操作，默認(rèn)3次。

3.2.4 時(shí)鐘誤差閾值

超過閾值才允許對電能表進(jìn)行校時(shí)，單位是s。

4 對時(shí)成果分析

當(dāng)采集終端精確對時(shí)成功后，會產(chǎn)生對時(shí)事件(ERC41)，當(dāng)采集終端對電能表對時(shí)成功后，會產(chǎn)生校時(shí)事件(ERC51)，通過采集主站將這2個(gè)事件配置成重要事件后，由采集終端主動上報(bào)至采集主站。全終端廣播方式的統(tǒng)計(jì)結(jié)果存入二類數(shù)據(jù)F321、F322?？衫蒙鲜龅囊活悢?shù)據(jù)(ERC41和ERC51)和二類數(shù)據(jù)(F321、F322)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析對時(shí)成果。

5 結(jié)束語

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司自2015年開始啟用該對時(shí)方案，歷經(jīng)2年多的時(shí)間，完成了采集終端的全性能檢測、主站聯(lián)調(diào)測試、遠(yuǎn)程升級、主站參數(shù)配置等工作，取得了良好的成效。電能表時(shí)鐘超差5 min的數(shù)量減少了170多萬只[7]，突破了原有窄帶低速載波方式對時(shí)成功率低的瓶頸，極大地減緩了采集主站的后臺對時(shí)壓力，節(jié)約了人工成本，為電能表的精準(zhǔn)計(jì)量和電能表、采集終端的全事件生成提供了有力的數(shù)據(jù)支撐[8]，尤其是對停上電事件的停電時(shí)間和上電時(shí)間給予了可靠的保障，保證了事件的真實(shí)有效。

[1] 祝 婧，劉 水，朱 亮，等.時(shí)鐘同步在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電測與儀表，2016，53(15)：157-159.

[2] 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第1部分:主站與采集終端通信協(xié)議：Q/GDW1376.1—2013 [S].

[3] 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第2部分:集中器本地通信模塊接口協(xié)議：Q/GDW1376.2—2013[S].

[4] 多功能電能表通信協(xié)議：DL/T645—2007 [S].

[5] 徐 晴，紀(jì) 峰，鮑 進(jìn)，等. 基于 DLPTP 時(shí)鐘同步機(jī)制的電力用電信息采集系統(tǒng)對時(shí)方法研究[J].電測與儀表，2014，51(13)：9-11.

[6] 王志斌，關(guān) 艷，康麗雁. 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2013，34(7)：1-4，43.

[7] 關(guān) 艷，王志斌，趙宇東，等.低壓用電臺區(qū)智能表瞬時(shí)凍結(jié)技術(shù)研究及應(yīng)用 [J].東北電力技術(shù)，2017，38(2)：25-28.

[8] 康麗雁，王志斌，孫飛躍. 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)不良數(shù)據(jù)分析及處理方法[J].東北電力技術(shù)，2012，33(11):46-48.

Research on Automatically Accurate Time Method of Electric Information Acquisition

SHANG Ying1，ZHAO Yudong2，KANG Liyan1，LIU Xinran1，CAO Bing1

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China； 2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

By studying the extension original communication protocol, it orders accurates time clock to data acquisition terminal and watt-hour meter which makes data acquisition terminal and asks for the time from information acquisition cyclely and automatical pair.It reduce the pressure of the collecting main pair after data acquisition terminal accurating time clock.It does the same to watt-hour meter.It also reduces the work of accurating time clock both in artificial remote and at scene of the artificial which improves the measurement accuracy effectively.

electric information acquisition；data acquisition terminal；watt-hour meter；accurate time clock

TM77

A

1004-7913(2017)10-0016-03

尚 瑩(1988)，女，學(xué)士，工程師，從事用電信息采集管理、運(yùn)行監(jiān)控等工作。

2017-07-01)