專利名稱：智能電網分布、自治式廣域對時方法
技術領域：
本發明屬于電力系統領域，涉及一種智能電網分布、自治式廣域對時方法。
背景技術：
目前，電力系統中采用的時間同步方式多為離散型組網方式，離散型組網方式是 在一個地理位置相對獨立的一座電廠、變電站或調度中心配置一套獨立完整的時間同步系 統。電廠或變電站內，需要時間同步的二次設備往往分布在不同的地點，因此，離散型組網 方式的時間同步系統是由1臺或2臺GPS主時鐘與多臺二級時鐘構成一個站內的網絡時 鐘。該網絡時鐘僅實現廠站內的局部同步，而非系統的全局同步；而且各個電廠、變電站、調 度中心都是時間孤島，GPS信號一旦發生故障，則守時性能低，全網時間同步質量下降，甚至 無法繼續同步。為提高全網的時間同步性能，已有一些區域或省市電力公司開始建設廣域時間同 步系統。該時間同步系統僅配置少量的GPS時鐘或高穩定、高精度原子鐘作為一級時間服 務器。一級時間服務器之間采用準同步方式，即同步于衛星時鐘；然后利用已有的數據傳輸 網絡，將時間傳遞給大量安裝在廠站的二級時間服務器。二級時間服務器只接受一級時間 服務器提供的時間基準，以完成時間的分配和協議轉換功能，并為其所在網絡提供時間服 務，同時向下游的時間服務器傳送時間。依此類推，實現整個廣域系統的時間同步。該廣域 時間同步系統為提高廣域網內的時間同步提供了一種可行的方案，但其時間同步精度一方 面受主時鐘(GPS時鐘或原子鐘)精度的影響，另一方面還取決于網絡時鐘的時間精度，而 且一級時間服務器之間的時間同步技術也有待于進一步研究。
發明內容
本發明的目的是克服已有技術的不足之處，解決現有廣域時間同步系統時間同步 方法所存在的同步性差的技術問題。本發明借助于高速光纖通信網，將廣域時間同步系統 中所有時間節點聯接起來構成廣域時間同步系統，各時間節點間互發時間同步信息，在衛 星同步時鐘失效后，可有效保證各時間節點的時間同步，有效提高了廣域時間同步系統的 時間同步性能。本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟第一步、構建智能電網廣域時間同步系統，該系統中每個廠站和調度中心分別為 一個時間節點，各時間節點彼此獨立，無主從之分，通過光纖通信網互聯，并根據NTP或 IEEE1588網絡時間協議為本時間節點內所有電力設備提供時間同步信息。第二步、各時間節點具有獨立的衛星同步時鐘，在衛星同步時鐘工作正常時，利用 衛星同步時鐘的時間信息與其它時間節點保持時間同步；廣域時間同步系統中所有時間節 點每隔10 60秒(典型時間間隔為10秒、30秒和60秒)的固定時間間隔在同一時刻通 過光纖通信網向其它時間節點發布時間同步信息；各時間節點所發送的時間同步信息是帶 有幀周期指示信號和幀號的數據包，各時間節點所發送的數據包具有不同的優先級，優先級的設定可按時間節點的重要性或其它依據依次排定，本發明不限定具體的優先級設定方 法，設置優先級是使各時間節點間數據包的傳輸時延盡量固定。第三步、各時間節點接收其它時間節點發布的時間同步信息，對接收到的時間同 步信息進行有效性判斷若時間節點i在本地時間、接收到任意時間節點j發布的時間同 步信息、如果0 < (tj-tj) < X則時間同步信息、有效，否則無效。式中T為時間同步信息從時間節點j傳輸 到時間節點i的最大傳輸時延，可通過仿真和試驗測試獲得；然后根據有效時間同步信息 不斷調整其它時間節點與本時間節點間的傳輸時延如果時間節點i在本地時間、接收到 任意時間節點j發布的時間同步信息、有效，則時間節點j到時間節點i的傳輸時延Atij 為A tjj = t-tj然后將時間節點j到時間節點i的原傳輸時延用該傳輸時延替換。第四步、某時間節點的衛星同步時鐘失效后，一方面通過自身的晶振時鐘繼續提 供時間同步信息，同時通過接收的其它時間節點發布的時間同步信息實時修正晶振時鐘的 時間信息若時間節點i接收到其它任意時間節點j所發布時間同步信息、的本地時間為 tu，且相應的傳輸時延為Atu，則令ti = tj+ A tij+ x 0式中，T ^為接收到時間同步信息、到修正晶振時鐘時間信息結束瞬間所需時間； 然后利用、和第三步中的判別方法判斷時間同步信息、的有效性，若、有效，則用、替換 晶振時鐘的時間tu，修正成功，若、無效，則不改變晶振時鐘的時間信息，結束修正；此時 不再更換傳輸時延。本發明的技術效果在于本發明將智能電網廣域時間同步系統中每個廠站和調度 中心分別為一個時間節點，各時間節點具有獨立的衛星同步時鐘，負責本節點內所有電力 設備的時間同步，同時通過時間通信網與系統中其它時間節點互相發布時間同步信息；在 衛星同步時鐘工作正常時，通過衛星同步時鐘的時間信息保持各時間節點的時間同步，當 某時間節點的衛星同步時鐘失效后，通過時間通信網內其它時間節點的時間同步信息保持 本節點的時間與其它時間節點同步。本發明方法中的分布、自治式廣域對時技術，可消除各 時間節點對上級時間基準源的依賴，而且各時間節點間的時間同步信息傳輸時延的確定可 有效提高智能電網廣域時間系統的時間同步性能。下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1廣域時間同步系統模型。附圖標記GPS衛星1、北斗衛星2、變電站3、調度中心4、光纖通信網5、變電站6、 變電站7、高精度同步時鐘8、站內授時9。
具體實施例方式參見圖1，圖1為實施本發明的廣域時間同步系統模型，整個廣域時間同步系統中有3個變電站、一個發電廠和一個調度中心，即共有5個時間節點，各時間節點具有獨立的 衛星同步時鐘。各時間節點每隔10秒的固定時間間隔在同一時刻通過光纖通信網以數據包的形 式同步向其它時間節點發布時間同步信息，各時間節點所發布的數據包的優先級從高到低 分別為時間節點1、時間節點2、時間節點3、時間節點4、時間節點5。時間節點2、時間節點3、時間節點4和時間節點5到時間節點1之間的最大傳輸 時延分別如表1所示。表 1 若時間節點1接收時間節點2、時間節點3、時間節點4和時間節點5同時在15分 30秒000毫秒000微秒000納秒(省略分以上的時間信息)所發布的時間同步信息數據包 的時間如表2所示(表中數據省略分以上的時間信息)。表 2 由本發明的時間同步信息有效性判別方法知時間節點1所接收到的四個時間同 步信息都有效。則根據時間節點j到時間節點i的傳輸時延A tiJ的計算公式A tiJ = t-tj 可計算出時間節點2、時間節點3、時間節點4和時間節點5到時間節點1之間的傳輸時延 分別如表3所示。表 3 將時間節點2、時間節點3、時間節點4和時間節點5到時間節點1的傳輸時延用表3中的傳輸時延相應替換。假設時間節點1在15分31秒053毫秒650微秒740納秒(省略分以上的時間信 息)時衛星同步時鐘失效，此時時間節點1通過自身的晶振時鐘繼續提供時間同步信息，同 時利用接收的其它時間節點發布的時間同步信息實時修正晶振時鐘的時間信息設時間節 點1在晶振時鐘時間15分40秒011毫秒352微秒490納秒(省略分以上的時間信息)時 接收到時間節點2發布的時間同步信息為15分40秒000毫秒000微秒000納秒(省略分 以上的時間信息)，且時間節點1從接收到時間節點2的時間同步信息瞬間到修正結束瞬間 所需時間t ^為1納秒，則可計算出、為15分40秒011毫秒352微秒001納秒(省略分 以上的時間信息)；由本發明方法知時間節點1接收到的時間節點2發布的時間同步信息 有效，則晶振時鐘的時間從15分40秒011毫秒352微秒490納秒(省略分以上的時間信 息)修正為15分40秒011毫秒352微秒001納秒(省略分以上的時間信息)。如此，時間節點1不斷根據接收到的其它時間節點發布的時間同步信息實時修正 本地晶振時鐘的時間信息，可有效保證本時間節點與廣域時間同步系統內其它時間節點的 時間同步。從上述分析可以看出，本發明方法在衛星同步時鐘工作正常時，通過衛星同步時 鐘的時間信息保持各時間節點的時間同步，當某時間節點的衛星同步時鐘失效后，通過廣 域時間同步系統內其它時間節點發布的時間同步信息保持本節點的時間與其它時間節點 同步。該方法可有效提高智能電網中的時間同步性能，為智能電網的建設提供技術保障，有 望得到廣泛應用。
權利要求
一種智能電網分布、自治式廣域對時方法，包括如下步驟第一步、構建智能電網廣域時間同步系統，該系統中每個廠站和調度中心分別為一個時間節點，各時間節點彼此獨立，無主從之分，通過光纖通信網互聯，并根據NTP或IEEE1588網絡時間協議為本時間節點內所有電力設備提供時間同步信息；第二步、各時間節點具有獨立的衛星同步時鐘，在衛星同步時鐘工作正常時，利用衛星同步時鐘的時間信息與其它時間節點保持時間同步，廣域時間同步系統中所有時間節點每隔一固定時間間隔在同一時刻通過光纖通信網向其它時間節點發布時間同步信息，各時間節點所發送的時間同步信息是帶有幀周期指示信號和幀號的數據包，各時間節點所發送的數據包具有不同的優先級，優先級的設定可按時間節點的重要性或其它依據依次排定，本發明不限定具體的優先級設定方法，設置優先級是使各時間節點間數據包的傳輸時延盡量固定；第三步、各時間節點接收其它時間節點發布的時間同步信息，對接收到的時間同步信息進行有效性判斷，并根據有效時間同步信息不斷調整其它時間節點與本時間節點間的傳輸時延；第四步、某時間節點的衛星同步時鐘失效后，一方面通過自身的晶振時鐘繼續提供時間同步信息，同時通過接收其它時間節點發布的時間同步信息實時修正晶振時鐘的時間信息，此時不再更換傳輸時延。
2.根據權利要求1所述的智能電網分布、自治式廣域對時方法，其特征在于第二步中 各時間節點向其它時間節點發布時間同步信息的時間間隔為10 60秒，典型時間間隔為 10秒、30秒和60秒。
3.根據權利要求1所述的智能電網分布、自治式廣域對時方法，其特征在于第三步中 各時間節點對接收到的時間同步信息進行有效性判斷的方法為若時間節點i在本地時間 、接收到任意時間節點j發布的時間同步信息、，如果0< (、-、)< T，則時間同步信息 、有效，否則無效。式中，t為時間同步信息從時間節點j傳輸到時間節點i的最大傳輸 時延，可通過仿真和試驗測試獲得。
4.根據權利要求1所述的智能電網發布、自治式廣域對時方法，其特征在于第三步中 各時間節點根據接收到的有效時間同步信息調整其它時間節點與本時間節點間的傳輸時 延方法為若時間節點i在本地時間、接收到任意時間節點j發布的時間同步信息、，如 果時間同步信息、有效，則時間節點j到時間節點i的傳輸時延A tiJ為(t「tp，并將時間 節點j到時間節點i的原傳輸時延用該傳輸時延替換。
5.根據權利要求1所述的智能電網發布、自治式廣域對時方法，其特征在于第四步中 通過接收其它時間節點發布的時間同步信息實時修正晶振時鐘時間信息的方法為若時間 節點i接收到其它任意時間節點j所發布時間同步信息、的本地時間為tu，且相應的傳輸 時延為Atu，則令ti = tj+ △tij+ t 0式中，^為接收到時間同步信息、到修正晶振時鐘時間信息結束瞬間所需時間；然后 利用、和第三步中的判別方法判斷時間同步信息、的有效性，若、有效，則用、替換晶振 時鐘的時間，修正成功；若、無效，則不改變晶振時鐘的時間信息，結束修正。
全文摘要
本發明屬于電力系統領域，涉及一種智能電網分布、自治式廣域對時方法，本發明方法為構建智能電網廣域時間同步系統，該系統中每個廠站和調度中心分別為一個時間節點，各時間節點具有獨立的衛星同步時鐘，負責本節點內所有電力設備的時間同步，并通過時間通信網向廣域時間同步系統中其它時間節點發布時間同步信息；衛星同步時鐘工作正常時，通過衛星同步時鐘的時間信息保持各時間節點的時間同步，當某時間節點的衛星同步時鐘失效后，通過廣域時間同步系統內其它時間節點發布的時間同步信息實時修正本地晶振時鐘的時間信息，可保持本節點的時間同步。本發明方法為智能電網中的時間同步提供了一種新的思路，可有效提高智能電網中的時間同步性能。
文檔編號G04G7/00GK101860023SQ20101016488
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者李澤文, 謝單單, 馬曉軍 申請人:李澤文;馬曉軍;謝單單