專利名稱：智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法。
背景技術(shù)：
目前，電力系統(tǒng)中采用的時間同步方式多為離散型組網(wǎng)方式，離散型組網(wǎng)方式是 在一個地理位置相對獨(dú)立的一座電廠、變電站或調(diào)度中心配置一套獨(dú)立完整的時間同步系 統(tǒng)。電廠或變電站內(nèi)，需要時間同步的二次設(shè)備往往分布在不同的地點(diǎn)，因此，離散型組網(wǎng) 方式的時間同步系統(tǒng)是由1臺或2臺GPS主時鐘與多臺二級時鐘構(gòu)成一個站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)時 鐘。該網(wǎng)絡(luò)時鐘僅實現(xiàn)廠站內(nèi)的局部同步，而非系統(tǒng)的全局同步；而且各個電廠、變電站、調(diào) 度中心都是時間孤島，GPS信號一旦發(fā)生故障，則守時性能低，全網(wǎng)時間同步質(zhì)量下降，甚至 無法繼續(xù)同步。為提高全網(wǎng)的時間同步性能，已有一些區(qū)域或省市電力公司開始建設(shè)廣域時間同 步系統(tǒng)。該時間同步系統(tǒng)僅配置少量的GPS時鐘或高穩(wěn)定、高精度原子鐘作為一級時間服 務(wù)器。一級時間服務(wù)器之間采用準(zhǔn)同步方式，即同步于衛(wèi)星時鐘；然后利用已有的數(shù)據(jù)傳輸 網(wǎng)絡(luò)，將時間傳遞給大量安裝在廠站的二級時間服務(wù)器。二級時間服務(wù)器只接受一級時間 服務(wù)器提供的時間基準(zhǔn)，以完成時間的分配和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，并為其所在網(wǎng)絡(luò)提供時間服 務(wù)，同時向下游的時間服務(wù)器傳送時間。依此類推，實現(xiàn)整個廣域系統(tǒng)的時間同步。該廣域 時間同步系統(tǒng)為提高廣域網(wǎng)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)時鐘的時間精度，而 且一級時間服務(wù)器之間的時間同步技術(shù)也有待于進(jìn)一步研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足之處，解決現(xiàn)有廣域時間同步系統(tǒng)時間同步 方法所存在的同步性差的技術(shù)問題。本發(fā)明借助于高速光纖通信網(wǎng)，將廣域時間同步系統(tǒng) 中所有時間節(jié)點(diǎn)聯(lián)接起來構(gòu)成廣域時間同步系統(tǒng)，各時間節(jié)點(diǎn)間互發(fā)時間同步信息，在衛(wèi) 星同步時鐘失效后，可有效保證各時間節(jié)點(diǎn)的時間同步，有效提高了廣域時間同步系統(tǒng)的 時間同步性能。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟第一步、構(gòu)建智能電網(wǎng)廣域時間同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)中每個廠站和調(diào)度中心分別為 一個時間節(jié)點(diǎn)，各時間節(jié)點(diǎn)彼此獨(dú)立，無主從之分，通過光纖通信網(wǎng)互聯(lián)，并根據(jù)NTP或 IEEE1588網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議為本時間節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有電力設(shè)備提供時間同步信息。第二步、各時間節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的衛(wèi)星同步時鐘，在衛(wèi)星同步時鐘工作正常時，利用 衛(wèi)星同步時鐘的時間信息與其它時間節(jié)點(diǎn)保持時間同步；廣域時間同步系統(tǒng)中所有時間節(jié) 點(diǎn)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(wǎng)向其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布時間同步信息；各時間節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的時間同步信息是帶 有幀周期指示信號和幀號的數(shù)據(jù)包，各時間節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)包具有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級的設(shè)定可按時間節(jié)點(diǎn)的重要性或其它依據(jù)依次排定，本發(fā)明不限定具體的優(yōu)先級設(shè)定方 法，設(shè)置優(yōu)先級是使各時間節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包的傳輸時延盡量固定。第三步、各時間節(jié)點(diǎn)接收其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布的時間同步信息，對接收到的時間同 步信息進(jìn)行有效性判斷若時間節(jié)點(diǎn)i在本地時間、接收到任意時間節(jié)點(diǎn)j發(fā)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(jié)點(diǎn)j傳輸 到時間節(jié)點(diǎn)i的最大傳輸時延，可通過仿真和試驗測試獲得；然后根據(jù)有效時間同步信息 不斷調(diào)整其它時間節(jié)點(diǎn)與本時間節(jié)點(diǎn)間的傳輸時延如果時間節(jié)點(diǎn)i在本地時間、接收到 任意時間節(jié)點(diǎn)j發(fā)布的時間同步信息、有效，則時間節(jié)點(diǎn)j到時間節(jié)點(diǎn)i的傳輸時延Atij 為A tjj = t-tj然后將時間節(jié)點(diǎn)j到時間節(jié)點(diǎn)i的原傳輸時延用該傳輸時延替換。第四步、某時間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星同步時鐘失效后，一方面通過自身的晶振時鐘繼續(xù)提 供時間同步信息，同時通過接收的其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jié)點(diǎn)i接收到其它任意時間節(jié)點(diǎn)j所發(fā)布時間同步信息、的本地時間為 tu，且相應(yīng)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(jié)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(jié)束修正；此時 不再更換傳輸時延。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明將智能電網(wǎng)廣域時間同步系統(tǒng)中每個廠站和調(diào)度 中心分別為一個時間節(jié)點(diǎn)，各時間節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的衛(wèi)星同步時鐘，負(fù)責(zé)本節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有電力 設(shè)備的時間同步，同時通過時間通信網(wǎng)與系統(tǒng)中其它時間節(jié)點(diǎn)互相發(fā)布時間同步信息；在 衛(wèi)星同步時鐘工作正常時，通過衛(wèi)星同步時鐘的時間信息保持各時間節(jié)點(diǎn)的時間同步，當(dāng) 某時間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星同步時鐘失效后，通過時間通信網(wǎng)內(nèi)其它時間節(jié)點(diǎn)的時間同步信息保持 本節(jié)點(diǎn)的時間與其它時間節(jié)點(diǎn)同步。本發(fā)明方法中的分布、自治式廣域?qū)r技術(shù)，可消除各 時間節(jié)點(diǎn)對上級時間基準(zhǔn)源的依賴，而且各時間節(jié)點(diǎn)間的時間同步信息傳輸時延的確定可 有效提高智能電網(wǎng)廣域時間系統(tǒng)的時間同步性能。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1廣域時間同步系統(tǒng)模型。附圖標(biāo)記GPS衛(wèi)星1、北斗衛(wèi)星2、變電站3、調(diào)度中心4、光纖通信網(wǎng)5、變電站6、 變電站7、高精度同步時鐘8、站內(nèi)授時9。
具體實施例方式參見圖1，圖1為實施本發(fā)明的廣域時間同步系統(tǒng)模型，整個廣域時間同步系統(tǒng)中有3個變電站、一個發(fā)電廠和一個調(diào)度中心，即共有5個時間節(jié)點(diǎn)，各時間節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的 衛(wèi)星同步時鐘。各時間節(jié)點(diǎn)每隔10秒的固定時間間隔在同一時刻通過光纖通信網(wǎng)以數(shù)據(jù)包的形 式同步向其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布時間同步信息，各時間節(jié)點(diǎn)所發(fā)布的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級從高到低 分別為時間節(jié)點(diǎn)1、時間節(jié)點(diǎn)2、時間節(jié)點(diǎn)3、時間節(jié)點(diǎn)4、時間節(jié)點(diǎn)5。時間節(jié)點(diǎn)2、時間節(jié)點(diǎn)3、時間節(jié)點(diǎn)4和時間節(jié)點(diǎn)5到時間節(jié)點(diǎn)1之間的最大傳輸 時延分別如表1所示。表 1 若時間節(jié)點(diǎn)1接收時間節(jié)點(diǎn)2、時間節(jié)點(diǎn)3、時間節(jié)點(diǎn)4和時間節(jié)點(diǎn)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(fā)布的時間同步信息數(shù)據(jù)包 的時間如表2所示(表中數(shù)據(jù)省略分以上的時間信息)。表 2 由本發(fā)明的時間同步信息有效性判別方法知時間節(jié)點(diǎn)1所接收到的四個時間同 步信息都有效。則根據(jù)時間節(jié)點(diǎn)j到時間節(jié)點(diǎn)i的傳輸時延A tiJ的計算公式A tiJ = t-tj 可計算出時間節(jié)點(diǎn)2、時間節(jié)點(diǎn)3、時間節(jié)點(diǎn)4和時間節(jié)點(diǎn)5到時間節(jié)點(diǎn)1之間的傳輸時延 分別如表3所示。表 3 將時間節(jié)點(diǎn)2、時間節(jié)點(diǎn)3、時間節(jié)點(diǎn)4和時間節(jié)點(diǎn)5到時間節(jié)點(diǎn)1的傳輸時延用表3中的傳輸時延相應(yīng)替換。假設(shè)時間節(jié)點(diǎn)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(wèi)星同步時鐘失效，此時時間節(jié)點(diǎn)1通過自身的晶振時鐘繼續(xù)提供時間同步信息，同 時利用接收的其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布的時間同步信息實時修正晶振時鐘的時間信息設(shè)時間節(jié) 點(diǎn)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(jié)點(diǎn)2發(fā)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(jié)點(diǎn)1從接收到時間節(jié)點(diǎn)2的時間同步信息瞬間到修正結(jié)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(fā)明方法知時間節(jié)點(diǎn)1接收到的時間節(jié)點(diǎn)2發(fā)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(jié)點(diǎn)1不斷根據(jù)接收到的其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jié)點(diǎn)與廣域時間同步系統(tǒng)內(nèi)其它時間節(jié)點(diǎn)的 時間同步。從上述分析可以看出，本發(fā)明方法在衛(wèi)星同步時鐘工作正常時，通過衛(wèi)星同步時 鐘的時間信息保持各時間節(jié)點(diǎn)的時間同步，當(dāng)某時間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星同步時鐘失效后，通過廣 域時間同步系統(tǒng)內(nèi)其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布的時間同步信息保持本節(jié)點(diǎn)的時間與其它時間節(jié)點(diǎn) 同步。該方法可有效提高智能電網(wǎng)中的時間同步性能，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供技術(shù)保障，有 望得到廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法，包括如下步驟第一步、構(gòu)建智能電網(wǎng)廣域時間同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)中每個廠站和調(diào)度中心分別為一個時間節(jié)點(diǎn)，各時間節(jié)點(diǎn)彼此獨(dú)立，無主從之分，通過光纖通信網(wǎng)互聯(lián)，并根據(jù)NTP或IEEE1588網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議為本時間節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有電力設(shè)備提供時間同步信息；第二步、各時間節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的衛(wèi)星同步時鐘，在衛(wèi)星同步時鐘工作正常時，利用衛(wèi)星同步時鐘的時間信息與其它時間節(jié)點(diǎn)保持時間同步，廣域時間同步系統(tǒng)中所有時間節(jié)點(diǎn)每隔一固定時間間隔在同一時刻通過光纖通信網(wǎng)向其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布時間同步信息，各時間節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的時間同步信息是帶有幀周期指示信號和幀號的數(shù)據(jù)包，各時間節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)包具有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級的設(shè)定可按時間節(jié)點(diǎn)的重要性或其它依據(jù)依次排定，本發(fā)明不限定具體的優(yōu)先級設(shè)定方法，設(shè)置優(yōu)先級是使各時間節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包的傳輸時延盡量固定；第三步、各時間節(jié)點(diǎn)接收其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布的時間同步信息，對接收到的時間同步信息進(jìn)行有效性判斷，并根據(jù)有效時間同步信息不斷調(diào)整其它時間節(jié)點(diǎn)與本時間節(jié)點(diǎn)間的傳輸時延；第四步、某時間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星同步時鐘失效后，一方面通過自身的晶振時鐘繼續(xù)提供時間同步信息，同時通過接收其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法，其特征在于第二步中 各時間節(jié)點(diǎn)向其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法，其特征在于第三步中 各時間節(jié)點(diǎn)對接收到的時間同步信息進(jìn)行有效性判斷的方法為若時間節(jié)點(diǎn)i在本地時間 、接收到任意時間節(jié)點(diǎn)j發(fā)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(jié)點(diǎn)j傳輸?shù)綍r間節(jié)點(diǎn)i的最大傳輸 時延，可通過仿真和試驗測試獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)發(fā)布、自治式廣域?qū)r方法，其特征在于第三步中 各時間節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的有效時間同步信息調(diào)整其它時間節(jié)點(diǎn)與本時間節(jié)點(diǎn)間的傳輸時 延方法為若時間節(jié)點(diǎn)i在本地時間、接收到任意時間節(jié)點(diǎn)j發(fā)布的時間同步信息、，如 果時間同步信息、有效，則時間節(jié)點(diǎn)j到時間節(jié)點(diǎn)i的傳輸時延A tiJ為(t「tp，并將時間 節(jié)點(diǎn)j到時間節(jié)點(diǎn)i的原傳輸時延用該傳輸時延替換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)發(fā)布、自治式廣域?qū)r方法，其特征在于第四步中 通過接收其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jié)點(diǎn)i接收到其它任意時間節(jié)點(diǎn)j所發(fā)布時間同步信息、的本地時間為tu，且相應(yīng)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(jié)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(jié)束修正。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種智能電網(wǎng)分布、自治式廣域?qū)r方法，本發(fā)明方法為構(gòu)建智能電網(wǎng)廣域時間同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)中每個廠站和調(diào)度中心分別為一個時間節(jié)點(diǎn)，各時間節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的衛(wèi)星同步時鐘，負(fù)責(zé)本節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有電力設(shè)備的時間同步，并通過時間通信網(wǎng)向廣域時間同步系統(tǒng)中其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)布時間同步信息；衛(wèi)星同步時鐘工作正常時，通過衛(wèi)星同步時鐘的時間信息保持各時間節(jié)點(diǎn)的時間同步，當(dāng)某時間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星同步時鐘失效后，通過廣域時間同步系統(tǒng)內(nèi)其它時間節(jié)點(diǎn)發(fā)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(jié)點(diǎn)的時間同步。本發(fā)明方法為智能電網(wǎng)中的時間同步提供了一種新的思路，可有效提高智能電網(wǎng)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(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者李澤文, 謝單單, 馬曉軍 申請人:李澤文;馬曉軍;謝單單