專利名稱：時間同步監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電網(wǎng)時鐘設(shè)備時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，適用于廣域網(wǎng)內(nèi)對 多個時鐘精度、穩(wěn)定性及同步情況進(jìn)行實時監(jiān)測。屬于電力系統(tǒng)設(shè)備實時監(jiān)測 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)各節(jié)點時鐘的同步性在當(dāng)今大規(guī)模電網(wǎng)中顯得日益重要。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生 事故涉及多個電廠、變電站時，需要綜合全網(wǎng)的保護(hù)動作和故障錄波信息進(jìn)行 事故分析，如果各廠站所記錄時間及數(shù)據(jù)的時標(biāo)不同步，無法相互參考，將給 事故分析帶來極大困難。
目前，有些是通過人工巡視、電話聯(lián)系等方法來保證多個時鐘設(shè)備的同步， 此種方法比較困難， 一般僅僅只是簡單判斷時鐘設(shè)備鎖星，并不能知曉時鐘設(shè) 備所輸出的時間的精確性，而時間精確性又與設(shè)備穩(wěn)定性有關(guān)?；蛘卟捎靡粋€ 時鐘作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘，定時給其它時鐘進(jìn)行授時。目前的時間同步方法只是一種 簡單的對時，對時鐘輸出的精確性和穩(wěn)定性不能進(jìn)行監(jiān)測，無法實現(xiàn)統(tǒng)計分析， 當(dāng)失步時也不能告警，不方便統(tǒng)一管理，而且費時費力，工作效率低，成本較 高。

實用新型內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的目的在于提供一種可以同時實時 監(jiān)測多個時鐘設(shè)備的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，可用于電力系統(tǒng)監(jiān)測全網(wǎng)時鐘是否同 步，時間偏差狀況如何，并可實現(xiàn)統(tǒng)計分析、統(tǒng)一管理。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括NTP服務(wù)器端和NTP客戶端對
于支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的被監(jiān)測時鐘，直接將其設(shè)定為NTP服務(wù)器模式，作為NTP服 務(wù)器端，對于不支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的被監(jiān)測時鐘，通過時間同步監(jiān)測裝置實時采集 被監(jiān)測時鐘的時間，并作為服務(wù)器端；在調(diào)度中心設(shè)立NTP客戶端，NTP服務(wù)器端和NTP客戶端之間通過以太網(wǎng)按照NTP通信模式連接；當(dāng)NTP客戶端詢問被 監(jiān)測時鐘時間時，各個NTP服務(wù)器端實時將被監(jiān)測時鐘的時間通過NTP協(xié)議傳 給NTP客戶端，NTP客戶端獲得被監(jiān)測時鐘的時間信息后，與NTP客戶端設(shè)定的 基準(zhǔn)源時間比較出時間偏差。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)度中心與其他調(diào)度中心并 列，將轄區(qū)范圍內(nèi)的被監(jiān)測時鐘信息向上一級調(diào)度中心傳送，組成大系統(tǒng)。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的時間同步監(jiān)測裝置具有4個 串口加脈沖方式接口和2個IRIG-B接口 。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在所述的NTP客戶端安裝監(jiān)測軟件， 在監(jiān)測軟件中配置多個基準(zhǔn)源時間NTP服務(wù)器地址，每次以最接近多個基準(zhǔn)源 時間平均值的源作為唯一最優(yōu)基準(zhǔn)源時間；每隔5s判斷出一次最優(yōu)基準(zhǔn)源時間， 5s中內(nèi)靠計算機(jī)時間晶振維持守時精度。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的NTP客戶端向時間同步監(jiān)測 裝置周期性發(fā)出NTP請求，時間同步監(jiān)測裝置實時將被測時鐘設(shè)備時間通過NTP 協(xié)議上送，經(jīng)監(jiān)測軟件計算基準(zhǔn)源時間與被測時鐘時間偏差，繪制出時間偏差 圖，并統(tǒng)計分析。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)時間偏差連續(xù)超出一定次數(shù)的時 候，NTP客戶端發(fā)出告警。
前述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的時間同步監(jiān)測裝置在實時采 集被監(jiān)測時鐘設(shè)備時間時，進(jìn)行內(nèi)部守時處理，方法是當(dāng)經(jīng)過去抖的秒脈沖、 分脈沖發(fā)生電平翻轉(zhuǎn)的時候，鎖存當(dāng)前硬件時鐘計數(shù)器的計數(shù)值，同時發(fā)主CPU 的中斷請求；主CPU響應(yīng)中斷，利用當(dāng)前的時鐘計數(shù)器值和鎖存的計數(shù)器值及 串口得到的時間得到當(dāng)前精確的時間；其后，在下一個脈沖再次到來之前的間 隔內(nèi)，靠時鐘監(jiān)測裝置內(nèi)部晶振保持守時，確保NTP服務(wù)器端在任意時間獲得 被監(jiān)測時鐘的精確時間。
前述的時間設(shè)備精度和穩(wěn)定性監(jiān)測方法，其特征在于所述的當(dāng)前精確的時 間的精度誤差為2us。
本實用新型的有益效果是本實用新型可用于電力系統(tǒng)同時監(jiān)測電網(wǎng)中多個時鐘設(shè)備，判斷電網(wǎng)時鐘同步情況，將被監(jiān)測時鐘時間與基準(zhǔn)源時間進(jìn)行比 較，并記錄時間偏差曲線，用以評估時鐘設(shè)備的穩(wěn)定性與精度，進(jìn)而了解電網(wǎng) 時鐘是否處于同步狀態(tài)。

圖1是本實用新型實施例的應(yīng)用例示意圖2是本實用新型實施例的監(jiān)測軟件單線程邏輯圖。
圖中l(wèi)為省調(diào)度中心，2、 6、 8為GPS裝置，3、 5為以太網(wǎng)，4為某地區(qū) 調(diào)度中心，7、 9為時間同步監(jiān)測裝置。
具體實施方式

本實用新型通過建立時鐘設(shè)備同步監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測全省時鐘設(shè)備運行情況 以及與基準(zhǔn)源時間偏差情況，以提高對二次設(shè)備時間同步性的生產(chǎn)運行管理水 平，全網(wǎng)統(tǒng)一時鐘，為電網(wǎng)事故分析等建立可靠的時間基礎(chǔ)。
時間同步監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用提高了電網(wǎng)對時鐘設(shè)備運行管理水平，解決了時 鐘設(shè)備運行管理的難題，節(jié)約了人力成本，提高了工作效率，及時發(fā)現(xiàn)并解決 了現(xiàn)場時鐘設(shè)備運行中的 一些問題。
1) 時間同步監(jiān)測系統(tǒng)采用有效技術(shù)手段實現(xiàn)了對時鐘設(shè)備工況的實時監(jiān) 測，可對時鐘設(shè)備的失步等情況主動及時報警，實現(xiàn)了對時鐘設(shè)備的高效管理， 節(jié)約了人力成本與生產(chǎn)運行管理成本。
2) 時間同步監(jiān)測系統(tǒng)為時鐘設(shè)備的常態(tài)化精度監(jiān)測提供了技術(shù)手段。系統(tǒng) 可以同時監(jiān)測全省站內(nèi)時鐘設(shè)備，定時將現(xiàn)場時鐘與基準(zhǔn)源時鐘時間進(jìn)行比較， 并使用時間偏差歷史曲線記錄時鐘設(shè)備運行情況，提供了方便運行管理人員直 觀判斷時鐘設(shè)備時間精度的技術(shù)評估手段。
3) 時間同步監(jiān)測系統(tǒng)為時鐘設(shè)備日常管理積累了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為時鐘設(shè) 備的設(shè)備評價管理提供了驗證，為進(jìn)一步完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了重要的技術(shù)支持。
在電力n區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷比較均勻，經(jīng)測試來回延遲穩(wěn)定一致。采用
NTP協(xié)議實現(xiàn)"一客戶-多服務(wù)器"模式的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，對現(xiàn)場不支持 NTP功能的時鐘設(shè)備安裝時間同步監(jiān)測裝置，通過時間同步監(jiān)測裝置采集被監(jiān)測 時鐘時間，并作為NTP的服務(wù)器端。由調(diào)度中心監(jiān)測軟件作為NTP客戶端發(fā)起 NTP請求，通過將現(xiàn)場被監(jiān)測時鐘與調(diào)度中心基準(zhǔn)源時鐘時間進(jìn)行相互比較，評 估出被測時鐘設(shè)備的穩(wěn)定性與精度，并實時監(jiān)測電網(wǎng)時鐘是否處于同步狀態(tài)?？紤]到被監(jiān)測時鐘設(shè)備廠家眾多、型號各異，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場各類情況， 時間同步監(jiān)測裝置具有通用接口，主要有三種類型接入系統(tǒng)方式1)串口加脈
沖方式(分、秒脈沖)、2) IRIG-B (DC)接口方式、3) NTP接入方式。同時考慮 到一個站內(nèi)可能有多個時鐘設(shè)備的情況，因此，實現(xiàn)了一個裝置最大同時支持 監(jiān)測六個時鐘設(shè)備。
各時鐘設(shè)備采用的串口通信協(xié)議也各有不同，目前遇到規(guī)約有十余種，因 此在時間同步監(jiān)測裝置軟件設(shè)計時候考慮了規(guī)約接口的可擴(kuò)充性，可以根據(jù)現(xiàn) 場的需求及時的擴(kuò)展添加配置規(guī)約。
時間同步監(jiān)測裝置采用高性能A羅9工業(yè)級處理器，具有16MRAM，具有完善 的外設(shè)功能(雙以太網(wǎng)接口、 4串口、 FLASH電子盤)，運行實時操作系統(tǒng)，使NTP 有足夠高的時間精度。
裝置內(nèi)部時間處理主要機(jī)制是當(dāng)經(jīng)過去抖的秒脈沖、分脈沖等脈沖發(fā)生 電平翻轉(zhuǎn)的時候，鎖存當(dāng)前硬件時鐘計數(shù)器的計數(shù)值，同時發(fā)主CPU的中斷請 求，主CPU響應(yīng)中斷，利用當(dāng)前的時鐘計數(shù)器值和鎖存的計數(shù)器值及串口得到 的時間可以得到當(dāng)前精確的時間，時間精度誤差為2us。
其后在下一個脈沖再次到來之前的間隔內(nèi)靠時鐘監(jiān)測裝置內(nèi)部晶振保持守 時，這樣可以使NTP服務(wù)器在任意時間獲得被監(jiān)視時鐘設(shè)備的精確時間。時間 同步監(jiān)測裝置可以同時監(jiān)視4個串口+脈沖方式接入的時鐘設(shè)備和兩個IRIG一B 碼輸出的時鐘設(shè)備。
時間同步監(jiān)測裝置判斷守時時間超過一定時間后，即認(rèn)為脈沖已丟失，設(shè) 置相應(yīng)的狀態(tài)位，如脈沖丟失。其它時鐘設(shè)備的狀態(tài)通過串口報文或IRIG—B碼 中獲得，如鎖星。
在監(jiān)測軟件中可以配置多個時間基準(zhǔn)源NTP服務(wù)器地址，每次以最接近多 個基準(zhǔn)源時間的平均值的源作為唯一最優(yōu)基準(zhǔn)源時間。后臺每隔5s判斷出一次 最優(yōu)基準(zhǔn)源時間，5s中內(nèi)靠計算機(jī)時間晶振維持守時精度。這5s內(nèi)計算機(jī)本身 引起的基準(zhǔn)源時間偏移在us級別，對整個系統(tǒng)時間偏差計算影響較小。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述
圖1顯示了本實用新型實施例的一個應(yīng)用例示意圖，整個系統(tǒng)運行于電力系統(tǒng)II區(qū)網(wǎng)絡(luò)，時間同步監(jiān)測裝置通過串口規(guī)約加分/秒脈沖方式或IRIG-B(DC) 碼通信接口獲得被監(jiān)測時鐘設(shè)備的時間與運行狀態(tài)信息，時間同步監(jiān)測裝置最 多可同時監(jiān)測六個時鐘，各地調(diào)度中心監(jiān)測軟件作為NTP協(xié)議的客戶端，周期 性詢問時間同步監(jiān)測裝置所監(jiān)測變電站內(nèi)時鐘的時間，時間同步監(jiān)測裝置作為 一個NTP服務(wù)器端，通過NTP協(xié)議將現(xiàn)場時鐘設(shè)備的時間發(fā)給NTP客戶端。后 臺獲得被監(jiān)視時鐘設(shè)備的當(dāng)前時間后與調(diào)度基準(zhǔn)源時間進(jìn)行比較，得出被監(jiān)測 時鐘設(shè)備的相對時間偏差，并從時間同步監(jiān)測裝置獲得時鐘設(shè)備運行信息。對 時鐘設(shè)備信息進(jìn)行分層管理，在各個地區(qū)調(diào)度中心監(jiān)控本地區(qū)時鐘設(shè)備運行信 息，省調(diào)度中心對全省各個地區(qū)時鐘設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)一管理
在本實施例的時鐘同步監(jiān)測裝置CPU及以太網(wǎng)A 口電路中，ARM處理器采用 頻率為180MHz的ARM9200，外圍的動態(tài)RAM存儲空間為16M， NAND FLASH存儲 空間為16M。 CPU完成NTP時間協(xié)議的轉(zhuǎn)換。共提供六個NTP時間服務(wù)器。ARM 處理器內(nèi)核自帶MAC，與外圍的物理層芯片LXT971構(gòu)成以太網(wǎng)接口 A,通過該 以太網(wǎng)口可以輸出NTP時間。
在本實施例的時鐘同步以太網(wǎng)接口 B及電源電路中，ARM只提供一個MAC， 因此本裝置外擴(kuò)了一個以太網(wǎng)，以滿足雙獨立網(wǎng)口的需求。以太網(wǎng)控制器采用 LAN91C111。CPU板輸入電壓為5V，工作電壓為3. 3V，處理器的內(nèi)核電壓為1. 8V， 電源之間轉(zhuǎn)換采用功耗低、線性特性較好的低壓差穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)的。
在本實施例的時鐘同步監(jiān)測裝置接口電路中，本裝置共提供六個時間接入 接口。其中，四個串口加秒脈沖接口， 2個IRIG-B接口。串口與脈沖是一一對 應(yīng)關(guān)系。串口可以通過跳線來選擇232模式或485模式。所有接入信號均通過 光耦隔離回路接至CPU，提高了抗干擾能力。現(xiàn)場工程應(yīng)用表明時間同步監(jiān)測裝 置完全適用于現(xiàn)場各種接入情況，該裝置的主要特點有
1、 采用32位高性能ARM9處理器；
2、 可同時接入4組串口+秒脈沖時鐘設(shè)備和2個IRIG-B碼時鐘設(shè)備信號；
3、 輸入信號經(jīng)光電隔離，抗干擾能力強(qiáng)。
圖2顯示了本實用新型實施例的監(jiān)測軟件單線程邏輯圖。系統(tǒng)采用多線程 設(shè)計，以提高系統(tǒng)運行效率。每個地區(qū)作為一個線程與終端進(jìn)行通訊。本實用新型實施例的監(jiān)測軟件的主要功能特點有
1、 分層樹狀分組顯示各個地區(qū)變電站時鐘設(shè)備情況。；
2、 支持時間同步監(jiān)測裝置配置導(dǎo)入與導(dǎo)出，配置具有權(quán)限管理；
3、 告警輸出，導(dǎo)出偏差過大變電站時鐘設(shè)備信息等功能；
4、 各種時間偏差統(tǒng)計圖表、歷史數(shù)據(jù)檢索功能；
5、 WEB發(fā)布功能。
可以將本實用新型應(yīng)用于電力系統(tǒng)中監(jiān)測各個變電站內(nèi)時鐘設(shè)備，也可應(yīng) 用于其他場合。
上述實施例不以任何形式限定本實用新型，凡采取等同替換或等效變換的 形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括NTP服務(wù)器端和NTP客戶端對于支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的被監(jiān)測時鐘，直接將其設(shè)定為NTP服務(wù)器模式，作為NTP服務(wù)器端，對于不支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的被監(jiān)測時鐘，通過時間同步監(jiān)測裝置實時采集被監(jiān)測時鐘的時間，并作為服務(wù)器端；在調(diào)度中心設(shè)立NTP客戶端，NTP服務(wù)器端和NTP客戶端之間通過以太網(wǎng)按照NTP通信模式連接；當(dāng)NTP客戶端詢問被監(jiān)測時鐘時間時，各個NTP服務(wù)器端實時將被監(jiān)測時鐘的時間通過NTP協(xié)議傳給NTP客戶端，NTP客戶端獲得被監(jiān)測時鐘的時間信息后，與NTP客戶端設(shè)定的基準(zhǔn)源時間比較出時間偏差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)度中心 與其他調(diào)度中心并列，將轄區(qū)范圍內(nèi)的被監(jiān)測時鐘信息向上一級調(diào)度中心傳送， 組成大系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的時間同步 監(jiān)測裝置具有4個串口加脈沖方式接口和2個IRIG-B接口 。
專利摘要本實用新型涉及一種時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，包括NTP服務(wù)器端和NTP客戶端被監(jiān)測時鐘支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的直接設(shè)定為NTP服務(wù)器模式，不支持NTP標(biāo)準(zhǔn)的，通過時間同步監(jiān)測裝置作為服務(wù)器端實時采集時間；在調(diào)度中心設(shè)立NTP客戶端，與NTP服務(wù)器端通過以太網(wǎng)按照NTP通信模式連接；當(dāng)NTP客戶端詢問被監(jiān)測時鐘時間時，各個NTP服務(wù)器端實時通過NTP協(xié)議傳給NTP客戶端，NTP客戶端與設(shè)定的基準(zhǔn)源時間比較出時間偏差。本實用新型用于電力系統(tǒng)同時監(jiān)測電網(wǎng)中多個時鐘設(shè)備，判斷電網(wǎng)時鐘同步情況，將被監(jiān)測時鐘時間與基準(zhǔn)源時間進(jìn)行比較，并記錄時間偏差曲線，用以評估時鐘設(shè)備的穩(wěn)定性與精度，進(jìn)而了解電網(wǎng)時鐘是否處于同步狀態(tài)。
文檔編號H04L12/28GK201226521SQ200820032720
公開日2009年4月22日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者吳玉林, 朱書揚(yáng), 澄 李, 王伏亮, 葛永高, 偉 黃 申請人:江蘇電力調(diào)度通信中心;江蘇方天電力技術(shù)有限公司