智能电网中信息传输网络时间同步的研究

摘要

智能电网(smart grid)做为一种新的现代化的输电信息网络，通过利用通信技术把以模拟或数字信号收集到的使用端的电力使用信息和供应端的电力供应信息连通起来，然后再利用这些信息来调整电力的生产与输配，调整企业用户和个人用户的电器耗电量，从而达到降低损耗，节约能源，增强电网可靠性的目的。通信技术的实时性和高效性直接关系到整个电力网络系统的整体价值和安全性能，与国外智能电网通信安全研究相比，我国智能电网的通信安全研究起步稍晚。提高电网通信传输过程中链路延迟的精度与实际组网设计达到全网的时间同步已成为我国智能电网通信安全发展的一个极其重要的环节。因此，针对通信网络信息安全的研究对于实现整个电网系统的高效运行有着非常重要的意义。
　　目前电网通信所使用的光纤网络遍布全球，但不同国家所采取的光纤通信标准不一。SONET(Synchronous Optical Networking)和SDH(Synchronous DigitalHierarchy)两种技术体制都被广泛的应用;SONET应用在美国和加拿大，SDH应用在世界其他国家。我国采用SDH标准。时间报文的传输是实现全网时间同步的关键，而时间报文的传输大多是通过SDH光传输网络来实现的，因此研究IEEE1588精确时间同步协议（Precision Time Protocol，简称PTP）通过SDH网络传输过程中的精度对于通信的安全有着重要的意义。
　　本论文的主要贡献:
　　基于大量的调研分析产生通信链路时间延迟的原因，并进行理论推导进而提出了一种优化时间同步传输协议的算法;
　　分析广州试点地区现有的通信网络分布，设计出时间同步系统的总体方案，并在试点变电站安装采用本文提出改进算法的设备;
　　通过设备采集的实际数据来分析算法的可靠性以及该算法是否满足南方电网通信链路延迟性的要求，进而通过广州试点推广至整个南方电网，实现整网链路通信安全的时间同步。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 智能电网的发展现状

1．3 选题的目的及意义

1．4 论文的主要内容

第二章 电网通信安全现状及需求分析

2．1 电网通信安全现状

2．2 电网通信安全需求分析

2．2．1 通信链路安全需求分析

2．2．2 通信数据安全需求分析

2．3 现有电网通信网络安全技术分析

2．4 电网通信安全存在的问题

2．5 本章小结

第三章 电网通信安全中IEEE1588时间同步算法改进

3．1 电网通信链路时间同步的意义

3．2 南方电网通信时间同步协议的要求

3．3 IEEE1588时钟同步原理

3．4 同步算法问题与改进

3．4．1 传输链路的不对称性对同步的影响

3．4．2 其他的改进方案

3．4．3 本章介绍的时钟同步改进算法分析

3．5 IEEE1588时钟改进算法流程图

3．6 本章小结

第四章 采用IEEE1588改进算法的设备设计组网方案

4．1 组网设计的目的及其设计原则

4．2 广州地区时间同步系统试点总体方案

4．2．1 广州试点区域的光通道设备现状

4．2．2 广州试点区域的组网方案

4．2．3 系统组网方案

4．3 系统中心站时间同步接入方案及配置方案

4．4 变电站时间同步接入方案及配置方案

4．5 实际安装过程中遇到的问题

4．6 本章小结

第五章 IEEE1588改进算法的具体测试与结果分析

5．1 测试的环境与测试要求

5．1．1 测试环境

5．1．2 测试要求

5．2 测试结果与分析

5．2．1 测试结果

5．2．2 结果分析

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间的科研成果

声明

致谢

附表