一种智能变电站应用的高精度同步系统检测装置

摘要

本发明提供一种智能变电站应用的高精度同步系统检测装置，包括：卫星时钟信号接收单元、同步装置的信号接入与分析单元、同步/误码信号仿真输出单元、被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元、被同步装置自守时能力检测单元。本发明的装置能够对同步信号进行解析与统计，通过利用对同步信号进行高精度的同步测量技术，给出源信号的正确率、稳定性与完整性，而且能够模拟输出同步信号，既可采取与同步信号的同步输出也可采取人为可控的误码输出方法，还能对被同步装置在收到同步或经配置的对时信号后所反馈的信号进行检测，从而对智能变电站中时钟同步系统完整的链路进行全面科学的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统智能变电站时钟同步技术领域，具体涉及到一种 智能变电站应用的高精度同步系统检测装置。

背景技术

相对于传统变电站，智能变电站对时间同步网络的要求更高更严格， 而市面上的各种时间同步装置却参差不齐：接口类型不规范、同步时间长、 同步信号稳定性差、自守时能力差、网络负载能力不足等问题屡有发生。 另外，智能变电站中时间同步装置出现异常和故障时，各类被同步装置应 该如何响应并没有统一的规范。所以，一旦时间同步装置在运行中出现故 障，被授时设备的运行将受到影响，严重时将导致整个电网时间混乱，给 电力系统带来损失。为了保障智能变电站的正常运行，必须对每一种入网 的时间同步装置和被同步装置进行全面的时间同步特性检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种智能变电站应用的高精度同步系统检测装 置，能够实现对智能变电站各种智能设备的同步特性检测。

本发明的一种智能变电站应用的高精度同步系统检测装置，包括：卫 星时钟信号接收单元、同步装置的信号接入与分析单元、同步/误码信号仿 真输出单元、被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元、被同步装置自守 时能力检测单元，其中，

所述卫星时钟信号接收单元，用于接收卫星时钟信号，并基于接收到 的卫星时钟信号对自身的时钟和守时精度进行校准；

所述同步装置的信号接入与分析单元，用于接收智能变电站的通用同 步信号，并对所述通用同步信号进行解析和同步分析，测量同步信号的质 量；

所述同步/误码信号仿真输出单元，用于对所述通用同步信号进行仿真 以生成模拟同步/误码信号，并将所述模拟同步/误码信号作为信号源输出 给被同步装置；

所述被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元，用于在所述同步/误 码信号仿真输出单元输出的模拟同步/误码信号的作用下，监测并分析被同 步装置的反馈信息，得到被同步装置的响应特性；

所述被同步装置自守时能力检测单元，用于检测被同步装置接收到同 步信号并校正本地时钟后，所述被同步装置在同步信号撤出的情况下的守 时能力及同步特性。

所述同步装置的信号接入与分析单元，检测所述通用同步信号的脉冲 信号、IRIG系列时间报文、串口对时报文的准确度，获得包括上升沿、时 间准确度、脉冲宽度、信号幅值、调制比、频率抖动、时间质量位的相关 参数，实时显示所述相关参数及信号波形；并对TTL、RS232、RS485、空接 点、光纤各接口类型的待测信号进行电平自动识别及输入电路切换。

所述同步装置的信号接入与分析单元，对所述通用同步信号进行高精 度采样，获取所述通用同步信号的低电平到高电平的上升时间以及信号幅 值；获取所述通用同步信号的上升时刻及下降时刻，计算所述通用同步信 号的脉冲宽度并通过比较所述通用同步信号上升时刻与装置的内部时钟分 频的1PPS时刻，得到所述通用同步信号的时间准确度；获取IRIG-B码的码 元周期，计算出信号调制比；对IRIG系列时间报文内容进行解析，获取包 括时间质量位、校验位的码元信息，并进行正误判断。

所述同步装置的信号接入与分析单元，对所述通用同步信号的PTP及 NTP/SNTP报文加盖硬件时间戳，实时发出响应报文并加盖发送时间戳，解 析并获取报文时间准确度、IP地址、MAC地址、路径延迟、端口号的信息。

所述同步/误码信号仿真输出单元生成误码信号包括：解析并修改同步 信号的时间，输出间隔；调整PPS/PPM/PPH脉冲，包括调整脉冲的间隔时间， 调高或调低脉冲电平，延展或缩短脉冲宽度，使脉冲边沿的爬升速率变陡 或变缓；调整IRIG系列时间报文特性及报文内容，包括对帧速、帧长、码 元长度、脉冲上升时间、脉冲抖动时间、秒准时沿的时间准确度的调整。

所述被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元，在被同步装置接收到 所述同步/误码信号仿真输出单元输出的模拟同步/误码信号后，检测所述 被同步装置输出的对时信号，通过同步/异步数据统计分析技术，对所述对 时信号的采样值报文、时间报文进行解析，提取时标信息并分析其稳定性、 完整性。

所述被同步装置自守时能力检测单元，通过对被同步装置进行授时/ 非授时对比测试，检测被同步装置的自守时能力。

所述被同步装置自守时能力检测单元，还用于同时监控多台被同步装 置，检测多台设备的协作同步性能。

本发明的方案能够对同步信号进行解析与统计，通过利用对同步信号 进行高精度的同步测量技术，给出源信号的正确率、稳定性与完整性，而 且能够模拟输出同步信号，既可采取与同步信号的同步输出也可采取人为 可控的误码输出方法，还能对被同步装置在收到同步或经配置的对时信号 后所反馈的信号进行检测，从而对智能变电站中时钟同步系统完整的链路 进行全面科学的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例给出的一种智能变电站应用的高精度同步系统 检测装置的结构方框图；

图2为本发明装置中同步/误码信号仿真输出单元在误码仿真输出时进 行脉冲同步信号调整的上升沿示意图；

图3为本发明装置中同步/误码信号仿真输出单元在误码仿真输出时进 行脉冲同步信号脉冲宽度调整的上升沿示意图；

图4为本发明装置中同步/误码信号仿真输出单元在误码仿真输出时进 行脉冲同步信号脉冲间隔调整的上升沿图；

图5为本发明装置中同步/误码信号仿真输出单元在误码仿真输出时进 行IRIG-B（DC）码元信号调整的示意图；

图6为本发明装置中同步/误码信号仿真输出单元在误码仿真输出时进 行IRIG-B（DC）秒准时沿的时间准确度调整的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本 发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描 述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一实施例提供的一种智能变电站应用的高精度同步 系统检测装置，包括：卫星时钟信号接收单元、同步装置的信号接入与分 析单元、同步/误码信号仿真输出单元、被同步装置的同步/误码效果反馈 检测单元、被同步装置自守时能力检测单元，其中，

所述卫星时钟信号接收单元，用于接收卫星时钟信号，并基于接收到 的卫星时钟信号对自身的时钟和守时精度进行校准；

所述同步装置的信号接入与分析单元，用于接收智能变电站的通用同 步信号，并对所述通用同步信号进行解析和同步分析，测量同步信号的质 量；

具体地，所述同步装置的信号接入与分析单元可以检测所述通用同步 信号的脉冲信号、IRIG系列时间报文、串口对时报文的准确度，获得包括 上升沿、时间准确度、脉冲宽度、信号幅值、调制比、频率抖动、时间质 量位的相关参数，实时显示所述相关参数及信号波形；并对TTL、RS232、 RS485、空接点、光纤各接口类型的待测信号进行电平自动识别及输入电路 切换。

具体地，所述同步装置的信号接入与分析单元还可以对所述通用同步 信号进行高精度采样，获取所述通用同步信号的低电平到高电平的上升时 间以及信号幅值；获取所述通用同步信号的上升时刻及下降时刻，计算所 述通用同步信号的脉冲宽度并通过比较所述通用同步信号上升时刻与装置 的内部时钟分频的1PPS时刻，得到所述通用同步信号的时间准确度；获取 IRIG-B码的码元周期，计算出信号调制比；对IRIG系列时间报文内容进行 解析，获取包括时间质量位、校验位的码元信息，并进行正误判断。

具体地，所述同步装置的信号接入与分析单元还可以对所述通用同步 信号的PTP及NTP/SNTP报文加盖硬件时间戳，实时发出响应报文并加盖发送 时间戳，解析并获取报文时间准确度、IP地址、MAC地址、路径延迟、端口 号的信息。

所述同步/误码信号仿真输出单元，用于对所述通用同步信号进行仿真 以生成模拟同步/误码信号，并将所述模拟同步/误码信号作为信号源输出 给被同步装置；

具体地，所述同步/误码信号仿真输出单元生成误码信号包括：解析并 修改同步信号的时间，输出间隔；调整PPS/PPM/PPH脉冲，包括调整脉冲的 间隔时间，调高或调低脉冲电平，延展或缩短脉冲宽度，使脉冲边沿的爬 升速率变陡或变缓；调整IRIG系列时间报文特性及报文内容，包括对帧速、 帧长、码元长度、脉冲上升时间、脉冲抖动时间、秒准时沿的时间准确度 的调整。

如图2所示，同步/误码信号仿真输出单元能够对脉冲同步信号的边沿 的爬升速率进行调整；

如图3所示，同步/误码信号仿真输出单元能够对脉冲同步信号的脉冲 宽度进行调整；

如图4所示，同步/误码信号仿真输出单元能够对脉冲同步信号脉冲间 隔进行调整；

如图5所示，同步/误码信号仿真输出单元能够对IRIG-B（DC）码元信 号进行调整；

如图6所示，同步/误码信号仿真输出单元能够对IRIG-B（DC）秒准时 沿的时间准确度进行调整。

所述被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元，用于在所述同步/误 码信号仿真输出单元输出的模拟同步/误码信号的作用下，监测并分析被同 步装置的反馈信息，得到被同步装置的响应特性；

具体地，所述被同步装置的同步/误码效果反馈检测单元可以在被同步 装置接收到所述同步/误码信号仿真输出单元输出的模拟同步/误码信号 后，检测所述被同步装置输出的对时信号，通过同步/异步数据统计分析技 术，对所述对时信号的采样值报文、时间报文进行解析，提取时标信息并 分析其稳定性、完整性。

所述被同步装置自守时能力检测单元，用于检测被同步装置接收到同 步信号并校正本地时钟后，所述被同步装置在同步信号撤出的情况下的守 时能力及同步特性。

具体地，所述被同步装置自守时能力检测单元可以通过对被同步装置 进行授时/非授时对比测试，检测被同步装置的自守时能力。

可选地，所述被同步装置自守时能力检测单元还可以用于同时监控多 台被同步装置，检测多台设备的协作同步性能。

本发明的方案能够对同步信号进行解析与统计，通过利用对同步信号 进行高精度的同步测量技术，给出源信号的正确率、稳定性与完整性，而 且能够模拟输出同步信号，既可采取与同步信号的同步输出也可采取人为 可控的误码输出方法，还能对被同步装置在收到同步或经配置的对时信号 后所反馈的信号进行检测，从而对智能变电站中时钟同步系统完整的链路 进行全面科学的检测。

本发明装置作为智能变电站关键测试设备，将填补我国智能变电站时 间同步特性检测全套解决方案方面的空白，对提高智能变电站基础理论研 究水平、保障智能变电站可靠运行具有重要意义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。