一种用于电力设备时间同步的精度监测系统的制作方法

本发明涉及电力领域，特别涉及一种用于电力设备时间同步的精度监测系统。

背景技术：

电力是重要的二次能源，其运营调度情况，已经与国计民生息息相关，电力电网行业的持续发展，必须以客户为立足之本，这样，也就决定了优质的服务，才是电力地区承担责任的保证和经济持续发展的重要途径。电力各种不同等级的变电站中存在大量的需要时间同步装置精确授时的设备，例如安全自动装置、电能量采集装置、线路行波故障测距装置、同步相量时间测量装置、故障录波器等。因此，时间同步装置对于变电站及电网的正常、可靠运行具有重要意义。然而，时间同步装置长时间运行后，由于器件的老化、程序的稳定性等因素，时间同步装置会出现不同步的现象，影响装置的正常工作，从而出现授时不准确或者设备故障等问题。

为了能够保证时间同步装置的时间源的同步性，需要对时间同步装置的时间源的同步性进行检测，一般都是定时或者不定时地人工采用示波器或者时间测试仪现场测量时间同步装置的输出，以确定偏差的大小。不仅极大地浪费人力，对测试仪器本身的精度要求很高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所解决的技术问题在于提供在一种用于电力设备时间同步的精度监测系统，其可以对各种不同的时间同步装置的同步精度进行监测，能够及时掌握时间同步装置的运行状态，有益于对故障的及时处理。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：

一种用于电力设备时间同步的精度监测系统，包括由中心控制系统和网管系统组成的监测中心和设置于变电站内的时间测量装置，所述时间测量装置设置在变电站内，与所在变电站内的主时钟模块、扩展时钟模块、被授时模块连接；

所述时间测量装置获取所在变电站内的主时钟模块的时间信号、该变电站内的扩展时钟模块的时间信号、该变电站内的被授时模块的时间信号；

所述时间测量装置将所述主时钟模块的时间信号转换为PTP报文后，通过站间同步数字体系传输给所述中心控制系统，所述中心控制系统根据所述PTP报文进行还原，获得变电站主时钟时间，并将该变电站主时钟时间与该中心控制系统自身的当前时间进行比较，获得第一时间差值，并将该第一时间差值传输给所述网管系统；

所述时间测量装置在变电站内确定所述主时钟模块的时间与所述扩展时钟模块、被授时模块的时间之间的第二时间差值，并将该第二时间差值传输给所述网管系统。

优选地，所述时间测量装置包括测量接口、PTP通信接口、时间比对单元；

所述时间测量装置通过所述测量接口获取所在变电站内的主时钟模块的时间信号、该变电站内的被授时模块和扩展时钟模块的被测时间信号，将所述主时钟模块的时间信号转换为用E1封装的PTP报文后，通过所述PTP通信接口经由站间同步数字体系E1通道传输给所述中心控制系统，并通过时间比对单元确定获取所述主时钟模块的时间信号与被测时间信号的第二时间差值，将该第二时间差值传输给所述网管系统。

优选地，所述时间测量装置还包括电力专用数据网通信接口，所述时间测量装置将所述第二时间差值通过所述电力专用数据网通信接口经由电力专用数据网传输给所述网管系统。

优选地，所述被授时模块包括安全自动装置、电能量采集装置、线路行波故障测距装置、同步相量时间测量装置、故障录波器中的任意一种或者任意组合。

优选地，所述测量接口包括光B码、电B码、NTP口、串口中的任意一项或者任意组合。

优选地，所述监测中心设置于设置在电力调度中心，该精度监测系统还包括工作站、以太网交换机。

优选地，所述中心控制系统通过中心站局域网将所述第一时间差值传输给所述网管系统。

优选地，所述时间测量装置包括一个或者两个以上，分别设置在各变电站内。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是在变电站内设置监测装置，可 以实时地对变电站内的各种时间信号进行监测，并且在进行站间测量时，是通过PTP的方式将主时钟模块的时钟信号传输至中心控制系统，实现了对主时钟模块授时精度的实时监测，而且，监测装置还可以同时对主时钟模块的时钟信号与被授时模块的被测时间信号进行对比，能够有效地实现对站内被授时模块的实时监测，且向中心控制系统传回的是对比后的第二时间差值，不存在被测量信号在传输中产生的延时和偏差问题，大幅度提高了测量精度，可以非常及时地监测到被授时模块与主时钟模块精度的细微偏差。从而能够及时掌握时间同步装置的运行状态，有益于对故障的及时处理。

附图说明

图1是本发明实施例的用于电力设备时间同步的精度监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:

为使本发明所解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图1中示出了本发明实施例的用于电力设备时间同步的精度监测系统的结构示意图。如图1所示，本实施例中的系统包括：中心控制系统201、网管系统202、时间测量装置104，其中，时间测量装置104设置在变电站100内，与所在变电站100内的主时钟模块101、被授时模块102连接。其中，该被授时模块102可以包括安全自动装置、电能量采集装置、线路行波故障测距装置、同步相量时间测量装置、故障录波器等设备中的任意一种或者任意组合。在一个实施例中，该时间测量装置104还与所在变电站内的扩展时钟模块103连接，以实现对变电站内的扩展时钟模块103的时间精度的监测。

工作时，时间测量装置104获取所在变电站100内的主时钟模块101的时间信号、该变电站100内的被授时模块102、扩展时钟模块103的被测时间信号。

然后，时间测量装置104将所述主时钟模块的时间信号转换为PTP(PTP:PrecisionTime Protocol，精确时钟同步协议)报文后，通过站间同步数字体系SDH(Synchronous DigitalHierarchy，同步数字体系)通道传输给 中心控制系统201。在一个具体示例中，时间测量装置104可以是将主时钟模块的时间信号转换为用E1(欧洲的30路脉码调制PCM的简称，速率为2.048Mbit/s)封装的PTP报文后，通过站间同步数字体系的E1通道传输该中心控制系统201。中心控制系统201根据所述PTP报文进行还原，获得变电站主时钟时间，并将该变电站主时钟时间与该中心控制系统201自身的当前时间进行比较，获得第一时间差值，并将该第一时间差值传输给网管系统202。

另一方面，时间测量装置104确定所述主时钟模块的时间与所述被测时间信号之间的第二时间差值，并将该第二时间差值传输给网管系统202。在一个实施例中，时间测量装置104可以通过电力专用数据网该第二时间差值传输给网管系统202。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是在变电站内设置监测装置，可以实时地对变电站内的各种时间信号进行监测，并且在进行站间测量时，是通过PTP over E1的方式将主时钟模块的时间信号传输至中心控制系统，实现了对主时钟模块授时精度的实时监测，而且，监测装置还可以同时对主时钟模块的时间信号与被授时模块、扩展时钟模块的被测时间信号进行对比，能够有效地实现对站内被授时模块、扩展时钟模块的实时监测，且向中心控制系统传回的是对比后的第二时间差值，不存在被测量信号在传输中产生的延时和偏差问题，大幅度提高了测量精度，可以非常及时地监测被授时模块、扩展时钟模块与主时钟模块精度的细微偏差。从而能够及时掌握时间同步装置的运行状态，有益于对故障的及时处理。

结合图1所示，上述中心控制系统201、网管系统202可设置在电力调度中心，此外，还可以设置有工作站、以太网交换机等。网管系统202可以将监测到的数据进行统计、分析和展示，是本发明系统最直观、最全面、最有效的监测管理平台。对电力系统工作人员来说，可以通过网管系统202的终端全面地掌握所有变电站的时钟运行状况，可以彻底查询和分析出被授时模块发生故障的顺序，及时了解时钟设备精度偏离值的重要信息，且可以对时间测量装置等监测单元进行必要的设置和管理。

上述时间测量装置104可以有多个，分别设置在各变电站。即，可以在各变电站分别设置一套时间测量装置104。结合上述内容，时间测量装置104可以完成两种工作状态的测量：站间测量和站内测量。

站间测量时，变电站内的时间测量装置104的逻辑角色为PTP时间传递的发起端，中心站的中心控制系统201为PTP时间传递的接受端。变电站的监测装置103将变电站内主时钟模块的时间信号转换为用E1封装的PTP报文，通过站间的同步数字体系E1通道进行时间报文交换。中心站监测系统101接收到PTP时间报文后，对变电站的时间信号进行高精度还原，获得变电站主时钟时间，该变电站主时钟时间是考虑了主时钟模块输出的时间信号以及PTP传输延时的时间，由于是通过PTP over E1方式将主时钟模块的时间信息传回至中心控制系统201，而PTP算法采用双向比对的方法，同步数字体系通道倒换后，会自动重新计算传输延迟，因此中心控制系统201可以基于PTP算法对时间信号进行高精度还原，同时由于E1通道本身具备可靠性高、线路专用、时延小的特点，从而实现了对主时钟授时精度的实时监测，监测精度达到us(微秒)级别，因此，获得的变电站时钟信号可以代表主时钟模块的时钟信号的精确时间。中心控制系统201将该变电站主时钟时间与该中心控制系统201自身的当前时间进行比较，获得与变电站的主时钟模块之间的时间差值(为便于与站内测量时的时间差值相区分，本发明实施例中称为第一时间差值)，并将该第一时间差值通过中心站局域网传到监测中心的网管系统202。

站内测量时，变电站内的时间测量装置104的逻辑角色为测量系统，时间测量装置104的基准时间源为变电站内主时钟模块的时间信号，被测信号为变电站内的其他各类设备，包括扩展时钟模块、被授时模块的各种时间信号。这里的被授时模块可以包括安全自动装置、电能量采集装置、线路行波故障测距装置、同步相量时间测量装置、故障录波器等设备。时间测量装置104获取变电站主时钟模块与扩展时钟模块、被授时模块间的时间差值(为与上述站间测量时的时间差值相区分，本发明实施例中称为第二时间差值)，并将第二时间差值通过电力专用数据网回传到监测中心的网管系统202。网管系统202会将测量数据存储在与其连接的服务器上，并针对这些测量数据做进一步的数据分析。在进行站内测量时，信息传送通道是用来将现场的时间测量装置104得到的测量数据送回网管系统202，由后台进行统计汇总和分析，因此，信息传送通道上的时延对后台的计算分析不产生任何影响，因此，在一个实施例中，通过电力专用数据网通道就可以实现。此外，由于传输到网管系统202的是比对后的测量数据(第二时间差值)，不存在被测量信号在传输中产生的延时和偏差问题， 大幅度提高测量精度，可以非常及时的发现扩展时钟、被授时模块与主时钟模块精度的细微偏差。

其中一个实施例中，上述时间测量装置104可以包括测量接口、PTP通信接口、电力专用数据网通信接口、时间比对单元。

工作时，时间测量装置104通过测量接口获取所在变电站内的主时钟模块的时间信号、该变电站内的被授时模块、扩展时钟模块的被测时间信号，将所述时钟信号转换为用E1封装的PTP报文后，通过所述PTP通信接口经由站间同步数字体系E1通道传输给所述中心控制系统201，并通过时间比对单元确定获取所述主时钟模块的时间信号与被测时间信号的第二时间差值，将该第二时间差值通过所述电力专用数据网通信接口经由电力专用数据网传输给所述网管系统202。

从而，放置在变电站内的监测装置103具有类型丰富的接口，可以实时监测变电站内的各种时间信号，实现全类型(包括新建的时间同步装置或已有的时间同步装置)监测。

基于如上所述的本发明实施例的方案，可以得知，本发明实施例方案可以根据目前电力系统在线运行的时间同步装置输出时间信号的特性，对各类时间同步装置所输出的时间信号进行微秒级精度测量，满足了对变电站不同类型的时间同步装置(主时钟模块、扩展时钟模块等)的授时精度的实时监测和管理的需求，提高了变电站时间同步装置的运行可靠性和可管理性。

综合上述内容，可以得知，本发明实施例的方案具有以下优点：

其是在变电站内设置监测装置，可以实时地对变电站内的各种时间信号进行监测，并且在进行站间测量时，是通过PTP的方式将主时钟模块的时钟信号传输至中心控制系统，实现了对主时钟模块授时精度的实时监测，而且，监测装置还可以同时对主时钟模块的时钟信号与被授时模块的被测时间信号进行对比，能够有效地实现对站内被授时模块的实时监测，且向中心控制系统传回的是对比后的第二时间差值，不存在被测量信号在传输中产生的延时和偏差问题，大幅度提高了测量精度，可以非常及时地监测到被授时模块与主时钟模块精度的细微偏差。从而能够及时掌握时间同步装置的运行状态，有益于对故障的及时处理。本发明的方案支持各类变电站内不同时间同步装置(包括主时钟模块、扩展时钟模块、被授时设备)的时间精度实时监测；在站间测量时，主时钟模 块的授时监测精度达到微秒级别；站内除主时钟模块以外的设备授时监测精度达到纳秒级别；通道可靠性高，不受同步数字体系自愈倒换的影响；系统可靠性高，监测基于地面链路实现，在GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、北斗等卫星系统失效时，可以继续监测。

以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。