一种用于配电物联网端设备的对时方法及设备与流程

1.本发明属于配用电物联网技术领域，具体涉及一种用于配电物联网端设备的对时方法及设备。


背景技术：

2.在低压配电物联网不断发展的情况下，为提升低压配网运行可靠性，配网低压侧安装了大量的低压监测终端(low
‑
voltage terminal unit，ltu)以进行数据的实时采集并将实时采集的数据上送至低压配变终端(transformer terminal unit，ttu)进行融合分析后上传至云端。采集的数据需要一定的时间精准度，需要端设备具有对时能力。由于低压监测终端数量众多，受成本限制，不宜采用直接采用gps或北斗模块对时的方案。变电站使用的精确对时协议ptp，对时成本高，无法在配电物联网中实施。而采用tcp/ip协议族中的网络时间协议(network time protocol，ntp)实现设备之间的时间同步，其对时误差较大，不能满足配电物联网端设备对时需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在解决现有对时方案均不能满足配电物联网端设备对时需求的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
5.第一方面，本发明提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法，包括：
6.待对时低压配电监控终端在分钟内的预设时刻与上一级设备进行秒对时，以将上一级设备的时间作为待对时低压配电监控终端的基准时间；
7.待对时低压配电监控终端根据秒内对时启动命令检测相电压的相位并记录第一个电压相位为0
°
时的本地时间，记为第一本地时间，秒内对时启动命令由上一级设备在第二本地时间发出，第二本地时间为上一级设备检测相电压的相位为0
°
时所记录的本地时间；
8.待对时低压配电监控终端将第一本地时间发给上一级设备，以便上一级设备基于第一本地时间和第三本地时间计算得到时间偏差并将时间偏差发送给待对时低压配电监控终端，第三本地时间为上一级设备在第二本地时间后检测到的第一个电压相位为0
°
时的本地时间；
9.待对时低压配电监控终端根据时间偏差对基准时间进行修正并停止检测相位。
10.进一步的，待对时低压配电监控终端根据时间偏差对基准时间进行修正并停止检测相位之前还包括：
11.s1：判断时间偏差是否小于预设时间阈值，若是，则待对时低压配电监控终端根据时间偏差对基准时间进行修正并停止检测相位，若否，则执行步骤s2；
12.s2：重复执行待对时低压配电监控终端根据秒内对时启动命令检测相电压的相位并记录电压相位为0
°
时的本地时间，记为第一本地时间及其后续步骤，直至得到连续的3次
时间偏差；
13.s3：判断连续的3次时间偏差中任一次时间偏差与连续的3次时间偏差的平均值的差值是否均小于4ms，若是，则待对时低压配电监控终端根据第3次时间偏差进行修正并停止检测相位，若否，则将对时失败计数器加一并返回执行步骤s2，若对时失败计数器大于3时停止对时并发出告警。
14.进一步的，当待对时低压配电监控终端为第一级低压配电监控终端时，上一级设备为配变监测终端或边缘计算网关。
15.进一步的，配变监测终端和边缘计算网关均通过gps进行对时。
16.进一步的，时间偏差由下式计算得到：
17.δ＝t1‑
t
1*
18.式中，δ为时间偏差，t1为第三本地时间，t
1*
为第一本地时间。
19.进一步的，待对时低压配电监控终端在分钟内的预设时刻与上一级设备进行秒对时具体为：
20.上一级设备在分钟内的整10秒开始时发送秒对时数据包；
21.待对时低压配电监控终端根据秒对时数据包进行秒对时。
22.进一步的，秒对时数据包内的时间信息采用unix时间戳秒数表示。
23.进一步的，待对时低压配电监控终端与上一级设备之间通过wifi通道通信连接。
24.第二方面，本申请提供了一种用于配电物联网端设备的对时设备，设备包括处理器以及存储器：
25.存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；
26.处理器根据计算机程序的指令执行如第一方面的一种用于配电物联网端设备的对时方法。
27.第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的一种用于配电物联网端设备的对时方法。
28.综上，本发明提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法及设备，用于对各级的低压配电监控终端进行对时。本方法中待对时低压配电监控终端首先从上一级低压配电监控终端处获得基准时间，然后再根据上一级低压配电监控终端的秒内对时启动命令进行秒内对时，即待对时低压配电监控终端和上一级低压配电监控终端均检测相电压的相位，当电压相位为0
°
时，同时记录本地时间。由待对时低压配电监控终端将其记录的本地时间发送给上一级低压配电监控终端计算时间偏差，最终待对时低压配电监控终端根据该时间偏差对其基准时间进行修正然后停止检测相位。本方法在各级低压配电监控终端获取基准时间的基础之上，结合工频电压对基准时间进行进一步修正，降低了误差，使得各级端设备的时间均能够满足对时需求。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其它的附图。
30.图1为本发明实施例提供的一种用于配电物联网端设备的对时方法的流程示意图；
31.图2为本发明实施例提供的一种采用wifi通信的低压配电物联网监控系统的结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的一种对时流程的流程示意图；
33.图4为本发明实施例提供的一种典型低压配电物联网监控系统的结构示意图。
具体实施方式
34.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图4，图4为一种典型低压配电物联网监控系统。对于低压配电物联网，其主要监测配电变压器及其低压侧400v出线，配电低压侧出线一般是辐射状线路，各级分别安装低压配电监控终端ltu。配电变压器侧安装配变监测终端ttu(或边缘计算网关gw)，ttu收集ltu数据并上传云主站。
36.请参阅图1
‑
3，本实施例提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法，包括如下步骤：
37.s101：待对时低压配电监控终端在分钟内的预设时刻与上一级设备进行秒对时，以将上一级设备的时间作为待对时低压配电监控终端的基准时间。
38.需要说明的是，上一级设备指的是与待对时低压配电监控终端相邻的上级设备，两者之间只差一级。当上一级低压配电监控终端为第一级低压配电监控终端时，其在分钟内的第一预设时刻与上级设备(包括配变监测终端ttu和边缘计算网关gw)进行秒对时。各级设备之间均可以通过wifi进行通信。而配变监测终端和边缘计算网关均可以通过gps或其它对时方法进行对时。
39.秒对时具体指的是上级设备在分钟内的预设时刻发送秒对时数据包给下级设备，下级设备根据秒对时数据包内的时间信息进行秒对时。为减少数据包传输延时，时间信息采用unix时间戳秒数表示。
40.以图4所示的结构为例，各级设备之间进行秒对时具体为ttu(或gw)给第一级ltu在分钟内的整10秒开始时(即分钟内的第一预设时刻)发送秒对时数据包，以将ttu(或gw)的时间作为下一级的第一级ltu的基准时间；第一级ltu给第二级ltu在分钟内的整20秒开始时发送秒对时数据包；其他各级与此类似，但每一级比上一级延后10秒钟，上一级ltu作为下一级ltu的基准时间。一般常见的低压配电物联网ltu的配置不超过5级。
41.s102：待对时低压配电监控终端根据秒内对时启动命令检测相电压的相位并记录第一个电压相位为0
°
时的本地时间，记为第一本地时间，秒内对时启动命令由上一级设备在第二本地时间发出，第二本地时间为上一级设备检测相电压的相位为0
°
时所记录的本地时间。
42.需要说明的是，秒内对时在两级低压配电监控终端之间进行，当下一级的设备获取到基准时间后即可准备开始秒内对时，以便下一级设备进行基准时间修正。
43.请参阅图3，秒内对时具体的来说是第n级低压配电监控终端检测相电压的相位，当电压相位为0
°
时，即电压瞬时值从负半周到正半周变化时，此时的时刻为t0(即第二本地时间)，设备ltu
n
发送秒内对时启动命令给ltu
n 1
，ltu
n 1
根据该命令在本地时间t
a*
开始进行相电压相位检测。此时设备ltu
n
和设备ltu
n 1
均在检测同相电压的相位。当第一个电压相位为0
°
时，ltu
n
记录下自己的本地时间t1，ltu
n 1
记录下自己的本地时间t
1*
。
44.s103：待对时低压配电监控终端将第一本地时间发给上一级设备，以便上一级设备基于第一本地时间和第三本地时间计算得到时间偏差并将时间偏差发送给待对时低压配电监控终端，第三本地时间为上一级设备在第二本地时间后检测到的第一个电压相位为0
°
时的本地时间。
45.需要说明的是，ltu
n
在t2时刻接收到t
1*
，计算得到时间偏差后在t3时刻将其发送给ltu
n 1
。即上一级低压配电监控终端根据下述公式计算时间偏差，公式具体为
46.δ＝t1‑
t
1*
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
47.式中，δ为时间偏差，t1为第三本地时间，t
1*
为第一本地时间。
48.s104：待对时低压配电监控终端根据时间偏差对基准时间进行修正并停止检测相位。
49.本实施例提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法，用于对各级的低压配电监控终端进行对时。本方法中待对时低压配电监控终端首先从上一级设备，可以为上一级低压配电监控终端或者ttu(或gw)处获得基准时间，然后再根据上一级低压配电监控终端的秒内对时启动命令进行秒内对时，即待对时低压配电监控终端和上一级低压配电监控终端均检测相电压的相位，当电压相位为0
°
时，同时记录本地时间。由待对时低压配电监控终端将其记录的本地时间发送给上一级低压配电监控终端计算时间偏差，最终待对时低压配电监控终端根据该时间偏差对其基准时间进行修正然后停止检测相位。本方法通过gps或其他对时方法给ttu(或gw)进行对时，同时ttu(或gw)的时间作为基准时间给下一级ltu进行对时，该级ltu再对下一级ltu进行对时。通信方式采用wifi，通信通道，交互时间信息和控制命令。由于wifi通信有一定的时延，不能保证对时的精度，采用工频电压进行对时时刻的确定。对于低压配电线路，由于线路长度较短，各级ltu采样的电压相位差较小，其电压过零点可以作为对时点。此外，由于电压波形过零点的陡度最大，利于进行检测，可减少检测误差。
50.以上是对本发明提供的一种用于配电物联网端设备的对时方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明提供的一种用于配电物联网端设备的对时方法的另一个实施例进行详细的描述。
51.本实施例提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法，包括
52.s201：待对时低压配电监控终端在分钟内的预设时刻与上一级设备进行秒对时，以将上一级设备的时间作为待对时低压配电监控终端的基准时间。
53.可以理解的是，本步骤的具体实施与步骤s101相同，在此不再赘述。
54.s202：待对时低压配电监控终端根据秒内对时启动命令检测相电压的相位并记录第一个电压相位为0
°
时的本地时间，记为第一本地时间，秒内对时启动命令由上一级设备
在第二本地时间发出，第二本地时间为上一级设备检测相电压的相位为0
°
时所记录的本地时间。
55.可以理解的是，本步骤的具体实施与步骤s102相同，在此不再赘述。
56.s203：待对时低压配电监控终端将第一本地时间发给上一级设备，以便上一级设备基于第一本地时间和第三本地时间计算得到时间偏差并将时间偏差发送给待对时低压配电监控终端，第三本地时间为上一级设备在第二本地时间后检测到的第一个电压相位为0
°
时的本地时间。
57.可以理解的是，本步骤的具体实施与步骤s103相同，在此不再赘述。
58.s204：判断时间偏差是否小于预设时间阈值，若是，则执行步骤s2041，若否，则执行步骤s2042及其后续步骤。
59.需要说明的是，该预设时间阈值可以设置为20ms。
60.s2041：待对时低压配电监控终端根据时间偏差对基准时间进行修正并停止检测相位。
61.s2042：重复执行待对时低压配电监控终端根据秒内对时启动命令检测相电压的相位并记录电压相位为0
°
时的本地时间，记为第一本地时间及其后续步骤，直至得到连续的3次时间偏差。
62.s205：判断连续的3次时间偏差中任一次时间偏差与连续的3次时间偏差的平均值的差值是否均小于4ms，若是，则待对时低压配电监控终端根据第3次时间偏差进行修正并停止检测相位，若否，则将对时失败计数器加一并返回执行步骤s2042，若对时失败计数器大于3时停止对时并发出告警。
63.需要说明的是，每次计算时间偏差时待对时低压配电监控终端和其上一级设备均需要重新记录下一次电压相位为0
°
时的时间，连续记录三次时间并计算得到3个时间偏差。如果3个时间偏差的平均值满足
[0064][0065]
上一级设备将最后一次时间偏差发送给待对时低压配电监控终端，以进行时间偏差修正并停止检测电压相位，δ
n
为连续的3次时间偏差中任一次时间偏差。
[0066]
另外，为了防止故障导致对时一直不成功而陷入死循环，本实施例还进一步引进了对时失败计数器。当3个时间偏差的平均值不满足式(2)时，则认为上述过程中必定有wifi通信的延时超过了预估时间，则放弃本次对时，并将对时失败计数器failedcount＝1。如果满足式(2)则结束并将对时失败计数器failedcount清零；如仍不满足公式(2)则累加对时失败计数器failedcount。重复此过程，当failedcount大于3则停止对时操作并告警。
[0067]
本实施例提供了一种用于配电物联网端设备的对时方法，本方法在结合wifi对时和工频电压定时的基础上进一步的判断了时间偏差是否符合要求，若符合要求则进行时间修正，若不符合要求则进一步采集连续三次电压相位为0
°
时的时间并计算相应的时间偏差，当满足一定要求时则进行时间修正，否则认为对时失败并发出告警。本方法不仅可以对wifi对时的时间进行修正，还可以判断修正是否满足要求。防止各级设备误判断从而使得修正后的时间出现其他误差。
[0068]
下面结合图4所示的结构对本实施例做进一步详细阐述。
[0069]
图4为一典型低压配电物联网监控系统，配电变压器侧安装边缘计算网关gw，低压线路各级开关处分别安装低压配电监控终端ltu。通信方式采用wifi通信方式，边缘计算网关和ltu都在同一个wifi局域网内。
[0070]
1)通过gps或其他对时方法给边缘计算网关gw进行对时。
[0071]
2)通过wifi通道，gw给第一级ltu在分钟内的整10秒开始时发送秒对时数据包，为减少数据包传输延时，时间信息采用unix时间戳秒数表示；第一级给第二级进行秒对时在分钟内的整20秒开始时发送秒对时数据包；其他各级于此类似，但每一级比上一级延后10秒钟。
[0072]
3)gw启动下一级ltu1设备的秒内对时。设备gw检测相电压的相位，当电压相位为0o时，即电压瞬时值从负半周到正半周变化时，设备gw发送对时启动命令给第一级ltu1，其开始进行相电压相位检测。
[0073]
4)设备gw和ltu1同时检测同相电压的相位，当第一个电压相位为0
°
时，gw记下自己的本地时间t1，ltu1记下自己的本地时间t
1*
。ltu1将记录的本地时间t
1*
发送给gw。
[0074]
gw进行时间偏差计算：δ＝t1‑
t
1*
。如果时间偏差δ小于20ms，gw将时间偏差δ发送给ltu1。ltu1进行时间偏差修正并停止检测电压相位。
[0075]
5)如果时间偏差δ大于等于20ms，则重复计算步骤(3)，连续3次并计算时间偏差平均值如果则gw将最后一次时间偏差δ发送给ltu1，ltu1进行时间偏差修正并停止检测电压相位。
[0076]
6)如果不满足则上述过程中必定有wifi通信的延时超过了预估时间，则放弃本次对时，并将对时失败计数器failedcount＝1。继续步骤4和5，如满足公式则结束并将对时失败计数器failedcount清零；如仍不满足公式则累加对时失败计数器failedcount。重复此过程，当failedcount大于3则停止对时操作并告警。
[0077]
7)如果ltu1对时成功，则ltu1继续对下一级ltu进行对时，逐级对时到最后一级ltu。
[0078]
以上是对本发明提供的一种用于配电物联网端设备的对时方法的实施例进行详细的描述，以下将对本发明提供的一种用于配电物联网端设备的对时设备的实施例进行详细的描述。
[0079]
本实施例提供了一种用于配电物联网端设备的对时设备，设备包括处理器以及存储器：
[0080]
存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；
[0081]
处理器根据计算机程序的指令执行如前述实施例所述的一种用于配电物联网端设备的对时方法。
[0082]
以上是对本发明提供的一种用于配电物联网端设备的对时设备的实施例进行详细的描述，以下将对本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例进行详细的描述。
[0083]
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的一种用于配电物联网端设备的对时方法。
[0084]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。