電力采集終端時鐘電池欠壓自動對時研究

摘要：隨著我國電力行業(yè)的發(fā)展，電力采集系統(tǒng)得到全面應(yīng)用?，F(xiàn)提出一種電力采集終端設(shè)備時鐘電池欠壓時自動在線校時的方法，結(jié)合應(yīng)用場景，解決因使用年限等原因?qū)е虏杉K端時鐘電池老化欠壓造成現(xiàn)場抄表異常的問題，從而提高電力采集終端運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：電力采集終端;時鐘電池欠壓;在線校時

0 引言

隨著電力采集設(shè)備的廣泛應(yīng)用[1]，電力采集系統(tǒng)通過電力采集終端對臺區(qū)電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而實現(xiàn)對居民用戶電量的每日監(jiān)控，以便把握臺區(qū)的供電情況[2]。

采集終端一般都配有時鐘芯片，由時鐘電池單獨(dú)供電，確保臺區(qū)停電后時鐘芯片的正常運(yùn)行。目前，市場上各集中器廠家所采用的時鐘芯片在容量、功率等方面存在差異，集中器現(xiàn)場運(yùn)行幾年后，由于高低溫老化和惡劣天氣環(huán)境等因素影響，會有個別設(shè)備出現(xiàn)時鐘電池欠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致終端時間出錯，從而引發(fā)臺區(qū)抄表異常。當(dāng)臺區(qū)停電時，時鐘芯片因供電不足不能正常運(yùn)作，等臺區(qū)恢復(fù)供電后，采集器時鐘日期發(fā)生錯誤[3]，影響集中器抄表時凍結(jié)數(shù)據(jù)時標(biāo)的判別。

本文從設(shè)計角度出發(fā)，提出了一種電力采集終端時鐘電池欠壓時，依托主站心跳和戶表時間，實現(xiàn)采集終端內(nèi)部時間自動在線校準(zhǔn)的方法，降低了終端時鐘錯亂對用戶采集率的影響，同時減少了維護(hù)人員現(xiàn)場作業(yè)解決故障的工作量。

1 電力采集終端對時問題概述

目前電力采集終端所采用的傳統(tǒng)校時方法是通過主站心跳獲取主站時間，然后給采集器對時，如圖1所示。

這種情況實現(xiàn)精準(zhǔn)對時的前提條件是主站的時間準(zhǔn)確，其存在以下弊端：

（1）若主站時間不準(zhǔn)確，集中器時間準(zhǔn)確，則對時后集中器時間出錯，影響抄表。

（2）隨著心跳的執(zhí)行，頻繁對時，會不停地觸發(fā)抄表任務(wù)的執(zhí)行時段更新。

（3）若主站時間與實際時間差異過大，集中器強(qiáng)行給自身對時，會導(dǎo)致任務(wù)執(zhí)行錯亂，抄表數(shù)據(jù)的存儲時標(biāo)出錯，進(jìn)而造成數(shù)據(jù)存儲出錯。

（4）按照傳統(tǒng)廣播校時方法，若時間差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過5 min，則無法完成對時，廣播校時的修正時間范圍是5 min[3]。

另外，電力采集終端還可以使用掌機(jī)通過紅外通信方式對集中器進(jìn)行校時，但需要維護(hù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行，而電力采集終端的使用環(huán)境一般比較惡劣，有的在電線樁上，有的在地下室，且常伴有高壓電路，存在安全風(fēng)險。這種對時方法效率很低，一般不采用。

以上校時方法并不是普遍使用的，有些廠家的集中器不采用主站時間進(jìn)行對時，這類集中器一旦出現(xiàn)時鐘電池欠壓的情況，就會直接導(dǎo)致集中器抄表出問題，進(jìn)而造成現(xiàn)場采集終端無法正常使用，只能及時到現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備更換;且內(nèi)置時鐘電池都是焊死在電路板上的圓柱形電池，無法在不損壞采集設(shè)備的情況下進(jìn)行更換，而各個廠家所采用的電池型號不統(tǒng)一，這樣的終端就只能走報廢流程，造成資源浪費(fèi)。

2 時鐘欠壓在線校時策略

2.1 ? ?技術(shù)思路

（1）采集終端上行：通過主站心跳獲取主站時鐘，根據(jù)自身時鐘和主站時鐘的差異以及采集器自身的時鐘電池電壓是否欠壓判斷自身時鐘是否有效。如果終端時間與主站時間相差不大，則終端時間有效，不必對時;如果終端時間與主站時間差大于設(shè)定閾值，而終端時鐘電池電壓正常，則主站和終端時鐘都無效，需要結(jié)合戶表時鐘綜合判斷;如果終端時間與主站時間差大于閾值且終端時鐘電池電壓欠壓，則終端時鐘無效，需進(jìn)一步根據(jù)戶表時鐘判斷主站時鐘是否有效。

（2）采集終端下行：集中器透抄戶表時鐘數(shù)據(jù)，根據(jù)戶表的時間和主站的時間綜合判斷主站時間是否有效，最終取有效時間對采集終端進(jìn)行對時，拓?fù)鋱D如圖2所示。如果終端時鐘電池電壓異常，戶表時間有效，則選用戶表時間進(jìn)行對時。

2.2 ? ?軟件設(shè)計

具體軟件實現(xiàn)終端在線自動校時的流程圖如圖3所示，對時函數(shù)由主站給采集終端的對時確認(rèn)幀觸發(fā)，具體實現(xiàn)步驟如下：

（1）主站回復(fù)采集終端心跳確認(rèn)幀，終端獲取到主站心跳時間。

（2）終端采集時鐘電池電壓，判斷是否欠壓，若沒有欠壓，表明終端時鐘芯片供電正常，結(jié)束對時。

（3）若終端時鐘電池欠壓，讀取本地時鐘，與主站時鐘進(jìn)行對比，相差大于5 min（傳統(tǒng)電力采集系統(tǒng)廣播校時以5 min為界限[4]，時間相差1～5 min采用廣播校時，若大于5 min采用點(diǎn)對點(diǎn)對時），說明終端時鐘無效，若相差小于5 min，則認(rèn)為終端時鐘有效，結(jié)束對時。

（4）若終端時鐘無效，則立即隨機(jī)讀取一塊戶表的時鐘。若讀回的戶表時間與主站時間一致（相差5 min以內(nèi)認(rèn)為時間一致），則認(rèn)為主站時間有效，此時用主站時間給終端進(jìn)行對時。

（5）若讀回的戶表時間與主站時間相差較大，則不可判斷主站時間和戶表時間的有效性，需要立即隨機(jī)讀取第二塊戶表的時間，如果兩只戶表的時間一致，則判斷戶表時間有效，此時用戶表時間給終端對時。

（6）若兩只戶表的時間不一致，則認(rèn)為戶表時間無效，此時認(rèn)為主站時間有效，采用主站時間給采集終端進(jìn)行對時。

以上軟件對時策略總結(jié)來說就是判斷3個時間參數(shù)的有效性，分別為主站時間、終端時間、戶表時間。判定條件與對應(yīng)的有效時間如表1所示，哪種時鐘判定為有效就采用哪個時鐘給終端進(jìn)行對時操作。

3 結(jié)語

本文介紹了電力采集系統(tǒng)常用對時方法和時鐘電池欠壓故障問題，針對該問題提出了更加完善的在線對時軟件策略，不僅可以降低電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集故障率，還能避免因時鐘電池老化造成的資源浪費(fèi)，且有效減少了設(shè)備現(xiàn)場維護(hù)工作量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 楊金偉，趙華，高文龍，等.終端抄表異常的原因分析和解決方法[J].農(nóng)村電工，2015，23（8）：43.

[2] 單來支，王慶，陳德偉.電力外業(yè)管理中智能移動終端的研究與應(yīng)用[J].管理觀察，2017（31）：27-28.

[3] 祝婧，劉水，朱亮，等.時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（S1）：157-159.

[4] 王鴻璽，李飛，高波，等.智能電能表時鐘精準(zhǔn)對時方法研究及應(yīng)用[J].河北電力技術(shù)，2020，39（2）：22-25.

收稿日期：2021-07-20

作者簡介：張書杰（1994—），男，河南鄭州人，碩士，研究方向：電力智能采集系統(tǒng)。