无需交换机特别支持的网络时间同步方法

摘要

本发明涉及一种无需交换机特别支持的网络时间同步方法，应用于包括采样单元、合并单元、功能单元的保护与测控系统中，时间标准信号注入合并单元中并对各时钟进行同步，该方法应用于两个场景中：（1）时间标准信号与保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时，合并单元通过计算延迟时间的底部特性而动态修正设置于保护与测控系统中的时间延迟抖动滤波器，以实现时间同步；（2）时间标准信号与保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值大于或等于设定值时，合并单元采用优化算法跟踪调整各时钟以实现时间同步。本发明的方法实现保护与测控系统适用的功能约束下的高精度时间同步，且无需组网用网络设备提供专门的硬件支持，高效、灵活。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站保护与测控系统中采用的网络时间同步方法。

背景技术

适用于变电站测量与控制系统的精确时间协议为网络型保护与测控系统提供了可能满足功能要求的时间同步性能，但协议没有专门规定的跟踪调节算法，并要求组网的设备具有硬件层面的时间标识支持，因此为广泛地应用在变电站保护与测控系统设置了技术上以及实现成本上的限制。

保护与测控系统的为解决时间同步的方法主要有：

一、网络时间报文广播

系统中指定一接受外部时间标准注入的设备按照外部时间标准校准，在网络上以规定的时间间隔发布广播报文，系统内其它设备按照这个时间报文对准时间，实现同步。此方法因受网络传送报文延迟和各装置时间同步性能等影响，只能取得精度较低的时间同步，在常规的小规模低电压等级的测控系统有一些应用。

二、建立一套时间同步系统，以时间报文加同步脉冲

建立时间同步系统，以网络报文或者注入保护与测控系统中特定装置再由此装置为系统发布时间，同时以电缆或光纤连接线将同步脉冲接至每套装置，按固定规则发布同步脉冲，各装置作跟踪同步。此方式常见于各电压等级的保护与测控系统，可以实现较好的时间同步，但需要比较复杂的时间同步系统和大量的连接缆线，并且在分布式采样值网络中使用此方式就需要更高的时间同步性能和更多的连接缆线。

三、采用精确时间协议

在保护与测系统应用精确时间协议，可以实现较高水平的时间同步，但此协议的实现对系统硬件、软件有要求，应用于分布式采样值组网保护与测控系统需要专门定制。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需交换机特别支持、精度较高、同步性较好的网络时间同步方法以满足变电站保护与测控系统的功能要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无需交换机特别支持的网络时间同步方法，应用于变电站保护与测控系统中，所述的变电站保护与测控系统包括跟随电网周波进行采样的采样单元、与所述的采样设备相连接并传递采样数据的合并单元、与所述的合并单元相连接并接收所述的采样数据以实现相应功能的功能单元，时间标准信号注入所述的合并单元中并通过所述的合并单元对所述的变电站保护与测控系统中的各时钟进行同步，所述的无需交换机特别支持的网络时间同步方法应用于两个场景中，两个所述的场景分别为：（1）所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时；（2）所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值大于或等于所述的设定值时；

当所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时，所述的合并单元通过计算延迟时间的底部特性而动态修正设置于所述的变电站保护与测控系统中的时间延迟抖动滤波器，通过所述的时间延迟抖动滤波器过滤单边振动，以实现所述的变电站保护与测控系统中的各时钟的时间同步；

当所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值大于或等于所述的设定值时，所述的合并单元采用优化算法跟踪调整所述的变电站保护与测控系统中的各时钟以实现时间同步。

上述方案中，所述的变电站保护与测控系统采用分布式采样值组网。

所述的合并单元接收所述的时间标准信号，计算所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值，并比对所述的偏差值与所述的设定值。

当所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时，所述的合并单元利用所述的延迟时间的单边有限特性计算所述的延迟时间的底部特性。

当所述的时间标准信号与所述的变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时，所述的无需交换机特别支持的网络时间同步方法包括如下步骤：（1）所述的合并单元建立时间可跟踪标识，并做出时间延迟测试的响应，所述的合并单元的时钟根据所述的时间延迟的参数进行校准调节；（2）所述的合并单元根据所述的时间延迟测试所得的所述的延迟时间的底部特性，使用所述的时间延迟抖动滤波器过滤单边振动，以实现时间同步。

所述的时间标准信号通过交换机的网络口注入所述的合并单元中。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的无需交换机特别支持的网络时间同步方法，实现保护与测控系统适用的功能约束下的高精度时间同步，并且无需组网用网络设备提供专门的硬件支持，具有高效性、灵活性的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种无需交换机特别支持的网络时间同步方法，应用于采用分布式采样值组网变电站保护与测控系统中。变电站保护与测控系统包括跟随电网周波进行采样的采样单元、与采样设备相连接并传递采样数据的合并单元、与合并单元相连接并接收采样数据以实现相应功能的功能单元。

时间标准信号通过交换机的网络口注入合并单元中并通过合并单元对变电站保护与测控系统中的各时钟进行同步。具体的，无需交换机特别支持的网络时间同步方法应用于两个场景中，两个场景分别为：（1）时间标准信号与变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时；（2）时间标准信号与变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值大于或等于设定值时。

合并单元接收时间标准信号，计算时间标准信号与变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值，并比对偏差值与设定值。

当时间标准信号与变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值小于设定值时，合并单元利用延迟时间的单边有限特性而计算延迟时间的底部特性，进而动态修正设置于变电站保护与测控系统中的时间延迟抖动滤波器，通过时间延迟抖动滤波器过滤单边振动，以实现变电站保护与测控系统中的各时钟的时间同步。

此时包括如下步骤：（1）合并单元建立时间可跟踪标识，并做出时间延迟测试的响应，合并单元的时钟跟随网络上的时间标准报文，根据获得的时间延迟的参数进行校准调节；（2）合并单元根据在不同负荷强度下的时间延迟测试所得的延迟时间的底部特性，使用时间延迟抖动滤波器过滤单边振动，对以实现时间同步。

而当时间标准信号与变电站保护与测控系统中原有的时标之间的偏差值大于或等于设定值时，归位时间可跟踪标识，合并单元采用优化算法跟踪调整变电站保护与测控系统中的各时钟以实现时间同步。

上述方法不但可以为分布式采样值组的变电站保护与测控系统应用功能提供支撑，还可以为其他分布式组网的数据采集系统提供取得时间同步的方法，并不需要交换机为专门的硬件支持，实现功能的模块化，具有良好的可移植性。该方法对已有方法进行了研究处理整合，实现非特殊技术性能约束下的网络硬件软件系统中满足变电站保护与测控系统需求的时间同步，对传送数据的网络有广泛适应性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。