基于HPLC通信网络的时钟边缘治理方法、系统及存储介质与流程

基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法、系统及存储介质
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.低压台区的采集系统主要包括集中器、分支箱监测终端、表箱监测终端、电能表等设备，上述设备之间通过hplc载波通信实现数据交互。目前低压台区的集中器与电能表之间的时钟同步及精确管理是依托于hplc低延时特性和广播校时机制，一般认为hplc的广播时延可以忽略不计。
3.此时钟精确管理方案基于hplc载波通信可以将低压台区的设备时钟同步到误差控制在十秒以内，能够满足目前分时电价、阶梯电价政策的技术需求，但广播校时仅能对时钟超差5分钟以内的进行校对，若现场超差大于5分钟，则广播校时无法校对。
4.目前正在大力推广的线损分段计算、回路阻抗计算及预警、大数据计算变线户拓扑关系等功能，都因各级设备内部时钟不能同步而导致计算结果存在偏差，对于台区变线户关系拓扑大数据计算、线损分段化精细化、回路阻抗的有效判定等功能实现，对于时钟精确度有更高的需求。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法、系统及存储介质，旨在hplc通信技术的基础上，实现低压台区所有采集设备的时钟精准同步与治理。
6.为了达到上述目的，本发明提出一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法，包括以下步骤：
7.步骤s10，集中器根据cco模块发起的时钟精确同步请求，向所述cco模块进行时钟精确同步：所述集中器通过串口向所述cco模块发送时钟同步指令，通过输出硬件秒脉冲信号到所述cco模块，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，从而实现微秒级时钟同步；
8.步骤s20，所述cco模块向sta模块进行时钟精确同步：基于hplc载波通信网络中的网络基准时间ntb，所述cco模块周期性以代理广播形式发送扩展的应用层命令，使每个sta模块与所述cco模块实现时间的微秒级同步；
9.步骤s30，所述sta模块向各类基表进行时钟精确同步：所述sta模块通过串口向电能表模块发出读取电能表时钟指令，通过输出硬件秒脉冲信号到基表，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步。
10.本发明进一步地技术方案是，所述基于hplc载波通信网络中的网络基准时间ntb，所述cco模块周期性以代理广播形式发送扩展的应用层命令，使每个sta模块与所述cco模块实现时间的微秒级同步的步骤包括：
11.所述cco模块将当前万年历与维护时钟命令绑定，并通过hplc通信将对时指令发送到各sta模块，sta模块基于网络基准时间ntb实现对万年历微秒单元的自动补偿及更新。
12.本发明进一步地技术方案是，所述sta模块通过串口向电能表模块发出读取电能表时钟指令，通过输出硬件秒脉冲信号到基表，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步的步骤包括：
13.所述sta模块将基表时钟与集中器时钟进行比对，计算得到基表时钟与集中器时钟的时钟差值；
14.所述sta模块和主站根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理。
15.本发明进一步地技术方案是，所述sta模块根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理的步骤包括：
16.所述sta模块将所述时钟差值的绝对值与第一设定阈值进行比对；
17.若所述时钟差值的绝对值小于或等于所述第一预设阈值，所述sta模块则根据所述集中器发起的广播校时命令进行校时；
18.若所述时钟差值的绝对值大于所述第一预设阈值，所述sta模块则生成时钟超差事件，上报超差事件。
19.本发明进一步地技术方案是，所述sta模块则根据所述集中器发起的广播校时命令进行校时的同时，修正hplc网络延时。
20.本发明进一步地技术方案是，所述主站根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理的步骤包括：
21.所述主站将所述时钟差值的绝对值与第一设定阈值进行比对；
22.若所述时钟差值的绝对值小于或等于所述第一设定阈值，所述主站则选择配置集中器每天进行的周期性广播校时命令；
23.若所述时钟差值的绝对值大于所述第一设定阈值，且小于或等于第二设定阈值，所述主站则选择所述sta模块每天自动对基表进行校时，
24.若所述时钟差值的绝对值大于所述第二设定阈值，所述主站则选择单表esam模块修改时间；
25.若基表时钟混乱且无法恢复正常，所述主站则选择所述sta模块辅助冻结数据。
26.本发明进一步地技术方案是，所述步骤s10和步骤s30中，根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步的步骤中，串口通信延时计算公式为：
[0027][0028]
其中，t为时间，微秒；α为通信波特率(bps)，即通信速率；s为报文字节长度即字节数。
[0029]
本发明进一步地技术方案是，所述集中器毫秒、微秒单元均为0时，输出硬件秒信号，所述cco模块根据串口波特率修正延时补偿。
[0030]
为实现上述目的，本发明还提出一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理系统，所述系统包括集中器向cco模块同步单元、cco模块向sta模块同步单元、sta模块向各类基表同步单元和时钟校时策略选择模块，所述时钟校时策略选择模块包括对比单元、sta模块校
时单元和主站校时单元，所述系统还包括以及存储器、处理器，所述存储器上存储有基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序，所述基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序被所述处理器运行时执行如上所述的方法的步骤。
[0031]
为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序，所述基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序被处理器运行时执行如上所述的方法的步骤。
[0032]
本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法、系统及存储介质的有益效果是：
[0033]
1、本发明可以将集中器的时钟精准同步到分支箱监测单元、表箱监测单元与电能表等各级采集设备，实现低压台区所有采集设备时钟的微秒级同步；
[0034]
2、本发明各级采集设备根据自身时钟采集并冻结电网参数，由此采集各时间点的曲线数据时间偏差远小于原采集系统的曲线数据时间偏差；
[0035]
3、本发明方法采集得到的曲线数据，计算变线户拓扑关系、分段线损、回路阻抗等结果数据将会更加可靠；
[0036]
4、本发明可以有效解决各种时钟异常场景的数据采集；
[0037]
5、本发明中功能、参数支持配置，可以灵活适配更多应用场景。
附图说明
[0038]
图1是本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法较佳实施例的流程示意图；
[0039]
图2是本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法的整体流程示意图；
[0040]
图3是本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法的sta时钟维护流程示意图；
[0041]
图4是本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法的时钟超差上报流程示意图；
[0042]
图5是本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法的精准校时流程示意图；
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
具体实施方式
[0044]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]
本发明提出一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法，本发明的目的在于在hplc通信技术的基础上，实现低压台区所有采集设备的时钟精准同步与治理，本发明可以将集中器时钟精确同步到台区各级采集设备中，同步误差可达到微秒级，满足台区变线户关系拓扑大数据计算、线损分段化精细化计算、回路阻抗有效判定等功能对数据采集同步时钟的需求，对因设备自身问题导致无法校时的现象进行辅助处理。
[0046]
一个hplc载波通信网络中的所有设备必须同步到一个共用时钟，本地载波通信模块cco必须维护一个32位定时器，叫做网络基准时间(network time base,ntb)，ntb由cco在中央信标中“信标时间戳”发送，hplc载波通信网络中的每个站点sta设备必须同步到这个ntb。
[0047]
信标时间戳是发送信标的设备在发送信标时标记的网络基准时间，网络基准时间由cco维护，全网站点需要和cco的网络基准时间保持同步。在中央信标中，信标时间戳是网
络基准时间，在代理信标中，信标时间戳是由代理节点(pco)评估出的网络基准时间，在发现信标中，信标时间戳是由sta评估出的网络基准时间。
[0048]
本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法应用于低压台区的采集系统，该采集系统包括集中器、分支箱监测终端、表箱监测终端和电能表。
[0049]
如图1至图5所示，本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法较佳实施例包括以下步骤：
[0050]
步骤s10，集中器根据cco模块发起的时钟精确同步请求，向所述cco模块进行时钟精确同步：所述集中器通过串口向所述cco模块发送时钟同步指令，通过输出硬件秒脉冲信号到所述cco模块，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，从而实现微秒级时钟同步。
[0051]
其中，当所述集中器毫秒、微秒单元均为0时，输出硬件秒信号，所述cco模块根据串口波特率修正延时补偿。
[0052]
本实施例中，所述集中器向所述cco模块进行时钟精确同步的具体流程如下：
[0053]
所述cco模块向所述集中器发起时钟同步请求，所述集中器向所述cco模块发送时钟同步指令，发送指令报文长度为21个字节，68 15 00 03 00 00 28 00 00 12 14 02 00 46 00 17 19 05 21 ef 16，通信波特率为9600bps，按照上述计算公式，计算方法为：(1/9600)*11*21＝0.024063秒＝24063微秒。因此，根据通信延时计算，所述cco模块采用整秒级加上延时时间t进行时钟延时修正即可。
[0054]
步骤s20，所述cco模块向sta模块进行时钟精确同步：基于hplc载波通信网络中的网络基准时间ntb，所述cco模块周期性以代理广播形式发送扩展的应用层命令(维护时钟信息)，使每个sta模块与所述cco模块实现时间的微秒级同步。
[0055]
具体的，本实施例中，所述基于hplc载波通信网络中的网络基准时间ntb，所述cco模块周期性以代理广播形式发送扩展的应用层命令，使每个sta模块与所述cco模块实现时间的微秒级同步的步骤包括：
[0056]
所述cco模块将当前万年历与维护时钟命令绑定，并通过hplc通信将对时指令发送到各sta模块，sta模块基于网络基准时间ntb实现对万年历微秒单元的自动补偿及更新。
[0057]
本实施例中，所述cco模块支持远程配置时钟同步周期，主站可以根据实际业务情况，配置适当的时钟同步周期，可以减小对载波信道的占用。
[0058]
步骤s30，所述sta模块向各类基表进行时钟精确同步：所述sta模块通过串口向电能表模块发出读取电能表时钟指令，通过输出硬件秒脉冲信号到基表，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步。
[0059]
本实施例中，在所述步骤s10至步骤s30的基于采集系统时钟同步基础上，根据基表时钟偏差值得大小来选择不同的时钟校准策略。
[0060]
本实施例中，所述sta模块向各类基表进行时钟精确同步的具体流程如下：
[0061]
所述sta模块获取基表时钟，基表回复时钟报文，通信波特率为(1200bps、2400bps、9600bps，根据基表类型不同，sta自适应基表通信波特率)9600bps，报文长度为18个字节，68 99 99 99 99 99 99 68 08 06 47 86 3c 36 3a 54 41 16，计算方法同上。基表进行设置，根据通信延时计算，提前发出校时命令进行时钟延时修正(因为校时报文只精确到秒级，因此sta发出校时报文需要根据通信延时计算，提前发出整秒级校时命令)。
[0062]
本实施例利用所述集中器向所述cco模块进行时钟精确同步，以及所述sta模块向各类基表进行时钟精确同步的过程中根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，从而实现微秒级时钟同步；同时，在所述cco模块向所述sta模块进行时钟精确同步的过程中，所述sta模块基于网络基准时间ntb实现对万年历微秒单元的自动补偿及更新。本实施例可以将所述集中器时钟精确同步到台区各级采集设备中，同步误差可达到微秒级，满足台区变线户关系拓扑大数据计算、线损分段化精细化计算、回路阻抗有效判定等功能对数据采集同步时钟的需求。
[0063]
本实施例中，在步骤10至步骤30的基于采集系统时钟同步基础上，根据电表时钟偏差值的大小来选择不同的时钟校时策略。
[0064]
具体地，所述步骤s30中，所述sta模块通过串口向电能表模块发出读取电能表时钟指令，通过输出硬件秒脉冲信号到基表，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步的步骤包括：
[0065]
步骤s301，所述sta模块将基表时钟与集中器时钟进行比对，计算得到基表时钟与集中器时钟的时钟差值。
[0066]
步骤s302，所述sta模块和主站根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理。
[0067]
进一步地，所述步骤s302中，所述sta模块根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理的步骤具体包括以下子步骤：
[0068]
步骤s3021，所述sta模块将所述时钟差值的绝对值与第一设定阈值进行比对。
[0069]
本实施例中，所述sta支持远程配置阈值大小，根据不同的应用场景，选择不同的阈值，更加灵活的控制时钟超差问题。
[0070]
作为一种实施方式，本实施例中，所述第一设定阈值设定为5分钟，这是考虑到广播校时命令不能大于5分钟，不然只能采取sta自动校时或者单表校时。
[0071]
步骤s3022，若所述时钟差值的绝对值小于或等于所述第一预设阈值，所述sta模块则根据所述集中器发起的广播校时命令进行校时。
[0072]
本实施例中，在所述sta模块则根据所述集中器发起的广播校时命令进行校时的同时，修正hplc网络延时，使之达到精准校时。
[0073]
步骤s3023，若所述时钟差值的绝对值大于所述第一预设阈值，所述sta模块则生成时钟超差事件，上报超差事件。
[0074]
所述步骤s302中，所述主站根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理的步骤具体包括以下子步骤：
[0075]
步骤s3024，所述主站将所述时钟差值的绝对值与第一设定阈值进行比对。
[0076]
步骤s3025，若所述时钟差值的绝对值小于或等于所述第一设定阈值，所述主站则选择配置集中器每天进行的周期性广播校时命令。
[0077]
作为一种实施方式，本实施例中，所述第一设定阈值设定为5分钟，这是考虑到广播校时命令不能大于5分钟，不然只能采取sta自动校时或者单表校时。
[0078]
需要说明的是，周期性广播校时命令在低压台区的采集系统中支持精准校时配置，可根据选择是否启用精准广播校时，即精准广播校时支持sta自动修正网络通信延时，去除广播校时带来的误差。
[0079]
步骤s3026，若所述时钟差值的绝对值大于所述第一设定阈值，且小于或等于第二设定阈值，所述主站则选择所述sta模块每天自动对基表进行校时。
[0080]
本实施例中，所述第二设定阈值可设定为20分钟，该第二设定阈值是根据客户可接收的范围进行设置的。
[0081]
本实施例中，所述sta模块每天自动校时可以有效减少广播校时带来的弊端，以及降低载波信道占用，增强其他业务开展。
[0082]
步骤s3027，若所述时钟差值的绝对值大于所述第二设定阈值，所述主站则选择单表esam模块修改时间。
[0083]
步骤s3028，若基表时钟混乱且无法恢复正常，所述主站则选择所述sta模块辅助冻结数据。
[0084]
本实施例中，所述sta模块支持主站配置冻结数据参数，即所述sta模块定时采取数据的内容供主站采集。
[0085]
在低压台区的采集系统中，所述sta模块与所述集中器保持绝对准确，因此，对于无法校时的设备，所述sta模块辅助冻结数据可以提升数据可靠性，提升数据质量。
[0086]
进一步地，本实施例中，所述步骤s10和步骤s30中，根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步的步骤中，串口通信延时计算公式为：
[0087][0088]
其中，t为时间，微秒；α为通信波特率(bps)，即通信速率；s为报文字节长度即字节数。
[0089]
本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法的有益效果是：
[0090]
1、本发明基于hplc通信网络的时钟边缘治理方法，可以将集中器的时钟精准同步到分支箱监测单元、表箱监测单元与电能表等各级采集设备，实现低压台区所有采集设备时钟的微秒级同步；
[0091]
2、本发明各级采集设备根据自身时钟采集并冻结电网参数，由此采集各时间点的曲线数据时间偏差远小于原采集系统的曲线数据时间偏差；
[0092]
3、本发明方法采集得到的曲线数据，计算变线户拓扑关系、分段线损、回路阻抗等结果数据将会更加可靠；
[0093]
4、本发明可以有效解决各种时钟异常场景的数据采集；
[0094]
5、本发明中功能、参数支持配置，可以灵活适配更多应用场景。
[0095]
为实现上述目的，本发明还提出一种基于hplc通信网络的时钟边缘治理系统，所述系统包括集中器向cco模块同步单元、cco模块向sta模块同步单元、sta模块向各类基表同步单元和时钟校时策略选择模块，所述时钟校时策略选择模块包括对比单元、sta模块校时单元和主站校时单元，所述系统还包括以及存储器、处理器，所述存储器上存储有基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序。
[0096]
其中，所述集中器向cco模块同步单元，用于集中器通过串口向cco模块发送时钟同步指令，通过输出硬件秒脉冲信号到cco模块，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，从而实现微秒级时钟同步。
[0097]
所述cco模块向sta模块同步单元，用于cco模块向sta模块进行时钟精确同步：基
于hplc载波通信网络中的网络基准时间ntb，cco模块周期性以代理广播形式发送扩展的应用层命令(维护时钟信息)，使每个sta模块与cco模块实现时间的微秒级同步，cco模块将当前万年历与维护时钟命令绑定，并通过hplc通信将对时指令发送到各sta模块，sta模块基于网络基准时间ntb实现对万年历微秒单元的自动补偿及更新。
[0098]
所述sta模块向各类基表同步单元，用于sta模块向各类基表进行时钟精确同步：sta模块通过串口向电能表模块发出读取电能表时钟指令，通过输出硬件秒脉冲信号到基表，并根据串口波特率计算串口通信延时，进行时钟延时修正，实现微秒级时钟同步。
[0099]
所述对比单元，用于将sta模块将基表时钟与集中器时钟进行对比，计算得到基表时钟与集中器时钟的时钟差值。
[0100]
所述sta模块校时单元，用于sta模块根据所述时钟差值进行校时判断与处理，若所述时钟差值的绝对值小于等于第一设定阈值，则根据集中器发起的广播校时命令进行校时；若所述时钟差值的绝对值大于第一设定阈值，则sta模块生成时钟超差事件，上报超差时间。
[0101]
所述主站校时单元，用于主站根据所述时钟差值，选取不同的校时策略进行校时处理：根据所述超差时间进行判断，若所述时钟差值的绝对值小于等于第一设定阈值，则主站选择配置集中器每天进行的周期性广播校时命令；若所述时钟差值的绝对值大于第一设定阈值且小于等于第二设定阈值，则主站选择sta模块每天自动对基表进行校时，sta模块每天自动校时可以有效减少广播校时带来的弊端，以及降低载波信道占用，增强其他业务开展；若所述时钟差值的绝对值大于第二设定阈值，则主站选择单表esam模块修改时间；若基表时钟混乱且无法恢复正常，则主站选择sta模块辅助冻结数据，在系统中，sta时钟与集中器保持绝对准确，因此对于无法校时的设备，sta辅助冻结数据可以提升数据可靠性，提升数据质量。
[0102]
本实施例中，主站根据不同的时钟超差场景，选择不同的校时方式，将命令下发至终端，通过cco模块与终端同步时钟，将自己时钟同步到下级所有采集设备，使整个低压台区的时钟同步于集中器。
[0103]
所述基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序被所述处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
[0104]
为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序，所述基于hplc通信网络的时钟边缘治理程序被处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
[0105]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。