专利名称：智能电网分布、自治式广域对时方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，涉及一种智能电网分布、自治式广域对时方法。
背景技术：
目前，电力系统中采用的时间同步方式多为离散型组网方式，离散型组网方式是 在一个地理位置相对独立的一座电厂、变电站或调度中心配置一套独立完整的时间同步系 统。电厂或变电站内，需要时间同步的二次设备往往分布在不同的地点，因此，离散型组网 方式的时间同步系统是由1台或2台GPS主时钟与多台二级时钟构成一个站内的网络时 钟。该网络时钟仅实现厂站内的局部同步，而非系统的全局同步；而且各个电厂、变电站、调 度中心都是时间孤岛，GPS信号一旦发生故障，则守时性能低，全网时间同步质量下降，甚至 无法继续同步。为提高全网的时间同步性能，已有一些区域或省市电力公司开始建设广域时间同 步系统。该时间同步系统仅配置少量的GPS时钟或高稳定、高精度原子钟作为一级时间服 务器。一级时间服务器之间采用准同步方式，即同步于卫星时钟；然后利用已有的数据传输 网络，将时间传递给大量安装在厂站的二级时间服务器。二级时间服务器只接受一级时间 服务器提供的时间基准，以完成时间的分配和协议转换功能，并为其所在网络提供时间服 务，同时向下游的时间服务器传送时间。依此类推，实现整个广域系统的时间同步。该广域 时间同步系统为提高广域网内的时间同步提供了一种可行的方案，但其时间同步精度一方 面受主时钟(GPS时钟或原子钟)精度的影响，另一方面还取决于网络时钟的时间精度，而 且一级时间服务器之间的时间同步技术也有待于进一步研究。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足之处，解决现有广域时间同步系统时间同步 方法所存在的同步性差的技术问题。本发明借助于高速光纤通信网，将广域时间同步系统 中所有时间节点联接起来构成广域时间同步系统，各时间节点间互发时间同步信息，在卫 星同步时钟失效后，可有效保证各时间节点的时间同步，有效提高了广域时间同步系统的 时间同步性能。本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤第一步、构建智能电网广域时间同步系统，该系统中每个厂站和调度中心分别为 一个时间节点，各时间节点彼此独立，无主从之分，通过光纤通信网互联，并根据NTP或 IEEE1588网络时间协议为本时间节点内所有电力设备提供时间同步信息。第二步、各时间节点具有独立的卫星同步时钟，在卫星同步时钟工作正常时，利用 卫星同步时钟的时间信息与其它时间节点保持时间同步；广域时间同步系统中所有时间节 点每隔10 60秒(典型时间间隔为10秒、30秒和60秒)的固定时间间隔在同一时刻通 过光纤通信网向其它时间节点发布时间同步信息；各时间节点所发送的时间同步信息是带 有帧周期指示信号和帧号的数据包，各时间节点所发送的数据包具有不同的优先级，优先级的设定可按时间节点的重要性或其它依据依次排定，本发明不限定具体的优先级设定方 法，设置优先级是使各时间节点间数据包的传输时延尽量固定。第三步、各时间节点接收其它时间节点发布的时间同步信息，对接收到的时间同 步信息进行有效性判断若时间节点i在本地时间、接收到任意时间节点j发布的时间同 步信息、如果0 < (tj-tj) < X则时间同步信息、有效，否则无效。式中T为时间同步信息从时间节点j传输 到时间节点i的最大传输时延，可通过仿真和试验测试获得；然后根据有效时间同步信息 不断调整其它时间节点与本时间节点间的传输时延如果时间节点i在本地时间、接收到 任意时间节点j发布的时间同步信息、有效，则时间节点j到时间节点i的传输时延Atij 为A tjj = t-tj然后将时间节点j到时间节点i的原传输时延用该传输时延替换。第四步、某时间节点的卫星同步时钟失效后，一方面通过自身的晶振时钟继续提 供时间同步信息，同时通过接收的其它时间节点发布的时间同步信息实时修正晶振时钟的 时间信息若时间节点i接收到其它任意时间节点j所发布时间同步信息、的本地时间为 tu，且相应的传输时延为Atu，则令ti = tj+ A tij+ x 0式中，T ^为接收到时间同步信息、到修正晶振时钟时间信息结束瞬间所需时间； 然后利用、和第三步中的判别方法判断时间同步信息、的有效性，若、有效，则用、替换 晶振时钟的时间tu，修正成功，若、无效，则不改变晶振时钟的时间信息，结束修正；此时 不再更换传输时延。本发明的技术效果在于本发明将智能电网广域时间同步系统中每个厂站和调度 中心分别为一个时间节点，各时间节点具有独立的卫星同步时钟，负责本节点内所有电力 设备的时间同步，同时通过时间通信网与系统中其它时间节点互相发布时间同步信息；在 卫星同步时钟工作正常时，通过卫星同步时钟的时间信息保持各时间节点的时间同步，当 某时间节点的卫星同步时钟失效后，通过时间通信网内其它时间节点的时间同步信息保持 本节点的时间与其它时间节点同步。本发明方法中的分布、自治式广域对时技术，可消除各 时间节点对上级时间基准源的依赖，而且各时间节点间的时间同步信息传输时延的确定可 有效提高智能电网广域时间系统的时间同步性能。下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1广域时间同步系统模型。附图标记GPS卫星1、北斗卫星2、变电站3、调度中心4、光纤通信网5、变电站6、 变电站7、高精度同步时钟8、站内授时9。
具体实施例方式参见图1，图1为实施本发明的广域时间同步系统模型，整个广域时间同步系统中有3个变电站、一个发电厂和一个调度中心，即共有5个时间节点，各时间节点具有独立的 卫星同步时钟。各时间节点每隔10秒的固定时间间隔在同一时刻通过光纤通信网以数据包的形 式同步向其它时间节点发布时间同步信息，各时间节点所发布的数据包的优先级从高到低 分别为时间节点1、时间节点2、时间节点3、时间节点4、时间节点5。时间节点2、时间节点3、时间节点4和时间节点5到时间节点1之间的最大传输 时延分别如表1所示。表 1 若时间节点1接收时间节点2、时间节点3、时间节点4和时间节点5同时在15分 30秒000毫秒000微秒000纳秒(省略分以上的时间信息)所发布的时间同步信息数据包 的时间如表2所示(表中数据省略分以上的时间信息)。表 2 由本发明的时间同步信息有效性判别方法知时间节点1所接收到的四个时间同 步信息都有效。则根据时间节点j到时间节点i的传输时延A tiJ的计算公式A tiJ = t-tj 可计算出时间节点2、时间节点3、时间节点4和时间节点5到时间节点1之间的传输时延 分别如表3所示。表 3 将时间节点2、时间节点3、时间节点4和时间节点5到时间节点1的传输时延用表3中的传输时延相应替换。假设时间节点1在15分31秒053毫秒650微秒740纳秒(省略分以上的时间信 息)时卫星同步时钟失效，此时时间节点1通过自身的晶振时钟继续提供时间同步信息，同 时利用接收的其它时间节点发布的时间同步信息实时修正晶振时钟的时间信息设时间节 点1在晶振时钟时间15分40秒011毫秒352微秒490纳秒(省略分以上的时间信息)时 接收到时间节点2发布的时间同步信息为15分40秒000毫秒000微秒000纳秒(省略分 以上的时间信息)，且时间节点1从接收到时间节点2的时间同步信息瞬间到修正结束瞬间 所需时间t ^为1纳秒，则可计算出、为15分40秒011毫秒352微秒001纳秒(省略分 以上的时间信息)；由本发明方法知时间节点1接收到的时间节点2发布的时间同步信息 有效，则晶振时钟的时间从15分40秒011毫秒352微秒490纳秒(省略分以上的时间信 息)修正为15分40秒011毫秒352微秒001纳秒(省略分以上的时间信息)。如此，时间节点1不断根据接收到的其它时间节点发布的时间同步信息实时修正 本地晶振时钟的时间信息，可有效保证本时间节点与广域时间同步系统内其它时间节点的 时间同步。从上述分析可以看出，本发明方法在卫星同步时钟工作正常时，通过卫星同步时 钟的时间信息保持各时间节点的时间同步，当某时间节点的卫星同步时钟失效后，通过广 域时间同步系统内其它时间节点发布的时间同步信息保持本节点的时间与其它时间节点 同步。该方法可有效提高智能电网中的时间同步性能，为智能电网的建设提供技术保障，有 望得到广泛应用。
权利要求
一种智能电网分布、自治式广域对时方法，包括如下步骤第一步、构建智能电网广域时间同步系统，该系统中每个厂站和调度中心分别为一个时间节点，各时间节点彼此独立，无主从之分，通过光纤通信网互联，并根据NTP或IEEE1588网络时间协议为本时间节点内所有电力设备提供时间同步信息；第二步、各时间节点具有独立的卫星同步时钟，在卫星同步时钟工作正常时，利用卫星同步时钟的时间信息与其它时间节点保持时间同步，广域时间同步系统中所有时间节点每隔一固定时间间隔在同一时刻通过光纤通信网向其它时间节点发布时间同步信息，各时间节点所发送的时间同步信息是带有帧周期指示信号和帧号的数据包，各时间节点所发送的数据包具有不同的优先级，优先级的设定可按时间节点的重要性或其它依据依次排定，本发明不限定具体的优先级设定方法，设置优先级是使各时间节点间数据包的传输时延尽量固定；第三步、各时间节点接收其它时间节点发布的时间同步信息，对接收到的时间同步信息进行有效性判断，并根据有效时间同步信息不断调整其它时间节点与本时间节点间的传输时延；第四步、某时间节点的卫星同步时钟失效后，一方面通过自身的晶振时钟继续提供时间同步信息，同时通过接收其它时间节点发布的时间同步信息实时修正晶振时钟的时间信息，此时不再更换传输时延。
2.根据权利要求1所述的智能电网分布、自治式广域对时方法，其特征在于第二步中 各时间节点向其它时间节点发布时间同步信息的时间间隔为10 60秒，典型时间间隔为 10秒、30秒和60秒。
3.根据权利要求1所述的智能电网分布、自治式广域对时方法，其特征在于第三步中 各时间节点对接收到的时间同步信息进行有效性判断的方法为若时间节点i在本地时间 、接收到任意时间节点j发布的时间同步信息、，如果0< (、-、)< T，则时间同步信息 、有效，否则无效。式中，t为时间同步信息从时间节点j传输到时间节点i的最大传输 时延，可通过仿真和试验测试获得。
4.根据权利要求1所述的智能电网发布、自治式广域对时方法，其特征在于第三步中 各时间节点根据接收到的有效时间同步信息调整其它时间节点与本时间节点间的传输时 延方法为若时间节点i在本地时间、接收到任意时间节点j发布的时间同步信息、，如 果时间同步信息、有效，则时间节点j到时间节点i的传输时延A tiJ为(t「tp，并将时间 节点j到时间节点i的原传输时延用该传输时延替换。
5.根据权利要求1所述的智能电网发布、自治式广域对时方法，其特征在于第四步中 通过接收其它时间节点发布的时间同步信息实时修正晶振时钟时间信息的方法为若时间 节点i接收到其它任意时间节点j所发布时间同步信息、的本地时间为tu，且相应的传输 时延为Atu，则令ti = tj+ △tij+ t 0式中，^为接收到时间同步信息、到修正晶振时钟时间信息结束瞬间所需时间；然后 利用、和第三步中的判别方法判断时间同步信息、的有效性，若、有效，则用、替换晶振 时钟的时间，修正成功；若、无效，则不改变晶振时钟的时间信息，结束修正。
全文摘要
本发明属于电力系统领域，涉及一种智能电网分布、自治式广域对时方法，本发明方法为构建智能电网广域时间同步系统，该系统中每个厂站和调度中心分别为一个时间节点，各时间节点具有独立的卫星同步时钟，负责本节点内所有电力设备的时间同步，并通过时间通信网向广域时间同步系统中其它时间节点发布时间同步信息；卫星同步时钟工作正常时，通过卫星同步时钟的时间信息保持各时间节点的时间同步，当某时间节点的卫星同步时钟失效后，通过广域时间同步系统内其它时间节点发布的时间同步信息实时修正本地晶振时钟的时间信息，可保持本节点的时间同步。本发明方法为智能电网中的时间同步提供了一种新的思路，可有效提高智能电网中的时间同步性能。
文档编号G04G7/00GK101860023SQ20101016488
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者李泽文, 谢单单, 马晓军 申请人:李泽文;马晓军;谢单单