一种换流站主时钟故障判断系统的制作方法

本发明属于电力系统高压直流输电技术领域，具体涉及一种换流站主时钟故障判断系统。

背景技术：

由于直流具有高度可控性、异步隔绝交流电网、直流线路无暂态稳定限制等优点，直流输电系统通常被应用于远距离输电、跨海送电和区域电网之间的联网，即直流输电系统一般都是连接两个不同电网的。当出现故障时，由于故障一般都有连锁反应，会导致其他故障的出现，因此，在处理和判断故障性质时，找到故障的起始点，即最开始出现的故障，有很重要的意义。目前电力系统中，主要是依据顺序事件记录中的时间标记来判断故障的初始，即根据故障出现的时间顺序来判断最开始出现的故障，在所有系统、设备和装置的时间保持同步时，这种方法很有效并且准确。因此保证所有系统、设备和装置的时间同步是有重要意义的。

在目前的换流站中，广泛使用NTP协议进行网络对时，所有换流站中的主时钟都支持NTP协议，但是NTP对时的准确性除与常见的网络状况有关外，还依赖于主时钟本身的时间是否准确。

在目前已有的对于主时钟的检测手段中，都是建立在主时钟与GPS或者北斗保持同步的假设上，一般都是检测网络延时等误差，从而对主时钟的网络状况或者冗余的两套主时钟之间的差异做故障判断和告警，如申请号201410325610.9，发明名称《一种监控以太网时钟同步的方法及装置》所公开的从时钟与主时钟之间的对时方法。但换流站主时钟实际运行时，由于信号源的原因或者干扰因素的影响，经常会导致主时钟本身的时间出现错误时(如时间跳跃)，主时钟对外表现并无异常(网络正常返回，延时误差满足规范要求)，因此这种故障不能够通过对时的方式消除，如此一来就会导致整个系统的时间发生错误，从而引起时间不同步现象，影响到含有时间戳的顺序事件记录，对故障时的判断和处理带来困扰。

技术实现要素：

本发明提供一种换流站主时钟故障判断系统，用于解决无法判断换流站主时钟故障的问题。

本发明提供一种换流站主时钟故障判断设备，包括处理器，以及与处理器相连接的通讯装置和本地时钟；所述通讯装置用于通讯连接换流站的主时钟，所述本地时钟用于对换流站主时钟故障提供基准计时，为主时钟时间的连续性提供判断依据。

本发明提供的一种换流站主时钟故障判断设备，为了消除外部信号对本地时钟的影响，本地时钟不通过外部天线与卫星对时，而是使用上一次与主时钟成功对时后的时间与本地时钟自走维持，从而保证短时间内时间的连续性和有效性，并以此作为下一次对时到来时判断对时是否成功和主时钟是否故障的依据。由于本发明提供的一种换流站主时钟故障判断设备与换流站主时钟进行通讯，能够实时获取换流站的主时钟时间，能够及时发现换流站主时钟所出现故障，保证换流站各设备之间时间的同步。

进一步的，所述通讯装置通过NTP网络与换流站的主时钟通讯连接。

采用NTP网络能够对故障判断设备与换流站的主时钟进行通讯连接，能够计算出两者之间的通讯延时和本地时钟与主时钟之间的时间偏差。

进一步的，所述处理器还连接有报警装置，用于对换流站的主时钟故障进行报警。

一种换流站主时钟故障判断方法，包括如下步骤：

(1)向换流站主时钟发送对时请求；

如果在对时响应设定时间内没有接收到换流站主时钟的对时响应，则判断为换流站主时钟与网络的通讯连接出现故障；

(2)接收到换流站主时钟对时响应后，获取换流站主时钟时间和本地时钟时间；

(3)计算本地时钟时间和主时钟时间之间的差值；

如果上述差值不超过对时设定值，则将本地时钟时间设置为主时钟时间；

如果上述差值超过对时设定值，判断为换流站的主时钟出现跳时故障。

本发明提供的一种换流站主时钟故障判断方法，能够对换流站主时钟的通讯连接故障和跳时故障进行判断，当换流站的主时钟出现故障时能够及时发现故障，从而解决无法判断换流站主时钟故障的问题，防止出现换流站时间不同步的现象。

进一步的，还包括如下步骤：当接收到换流站主时钟的对时响应时，计算本次对时请求的网络延时，然后计算出本次对时网络延时与本次对时之前所有对时网络延时平均值之间的差值；如果该差值大于延时设定时间值，则判断为换流站的主时钟出现延时故障。

正常情况下，对时过程中的网络延时虽然不是确定的值，但会稳定在一个区间内，如果网络延时突然增加时，则是由于换流站主时钟性能下降或者功能不正常引起的。

进一步的，还包括如下步骤：当判断换流站的主时钟出现故障时，向报警装置发送相应的报警信号。

一种换流站主时钟故障判断装置，包括通讯故障判断模块、时间获取模块和跳时故障判断模块；

所述通讯故障判断模块用于向换流站主时钟发送对时请求；

如果在对时响应设定时间内没有接收到换流站主时钟的对时响应，则判断为换流站主时钟与网络的通讯连接出现故障；

所述时间获取模块用于接收到换流站主时钟对时响应后，获取换流站主时钟时间和本地时钟的时间；

所述跳时故障判断模块用于计算本地时钟时间和主时钟时间之间的差值；

如果上述差值不超过对时设定值，则将本地时钟时间设置为主时钟时间；

如果上述差值超过对时设定值，判断为换流站的主时钟出现跳时故障。

还包括如延时故障判断模块下模块，用于当接收到换流站主时钟的对时响应时，计算本次对时请求的网络延时，然后计算出本次对时网络延时与本次对时之前所有对时网络延时平均值之间的差值；如果该差值大于延时设定时间值，则判断为换流站的主时钟出现延时故障。

进一步的，还包括报警模块，用于当判断换流站的主时钟出现故障时，向报警装置发送相应的报警信号。

附图说明

图1为设备实施例中故障判断设备的结构图；

图2为NTP网络通讯原理图；

图3为方法实施例中故障判断设备的连接图；

图4为方法实施例中故障判断方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种换流站主时钟故障判断系统，用于解决无法判断换流站主时钟故障的问题。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

设备实施例：

本实施例提供一种换流站主时钟故障判断设备，其结构原理图如图1所示，包括处理器，处理器连接有通讯装置、报警装置和本地时钟。通讯装置通过NTP网络与换流站主时钟之间通讯连接，可以连接一个换流站的主时钟，也可以连接多个换流站的主时钟，本地时钟用于对换流站主时钟故障提供基准计时，报警装置用于对换流站的主时钟故障进行报警。

NTP(Network Time Protocol)是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机与时钟源保持同步，其基本原理如图2所示：

由于T2＝T1+t+d/2；T2-T1＝t+d/2；T4＝T3-t+d/2；T3-T4＝t-d/2；

可得知d＝(T4-T1)-(T3-T2)；t＝((T2-T1)+(T3-T4))/2

其中：t为客户端和服务端的时间差，T1为客户端的发送时间戳，T2为服务端的接收时间戳，T3为服务端的发送时间戳，T4为客户端的接收时间戳，d为客户端和服务端的往返延时事件。

由以上公式可知，只要在一个发送和接收过程中，记录下发送和接收点的时标，即可完成对时过程。

在本实施例中，本地时钟为时钟芯片；作为其他实施方式，守时功能可以由处理器通过相应的软件模块实现。

在本实施例中，通讯装置通过NTP网络与换流站主时钟之间通讯连接；作为其他实施方式，通讯装置可以通过其他方式与换流站主时钟之间通讯连接。

作为其他实施方式，可以不设置报警装置，而采用一个显示装置现实出故障信息。

方法实施例：

本实施例提供一种换流站主时钟故障判断方法，故障判断装置与换流站主时钟的连接关系如图3所示，故障判断装置通过网络连接各换流站的主时钟，各换流站的主时钟与北斗或则GPS系统通讯连接进行对时，故障判断装置连接有继电器，当检测到主时钟出现故障时，控制相应的继电器动作，发出报警信号，具体的换流站主时钟故障判断方法流程如图4所示，步骤如下：

(1)向换流站主时钟发送对时请求，如在时间10:00:00.000时发送对时请求；

如果在对时响应设定时间内没有接收到换流站主时钟的对时响应，如对时响应设定时间为3s，在10:00:04时没有收到换流站主时钟的对时响应，则判断为换流站主时钟与网络的通讯连接出现故障，发出换流站主时钟通讯连接出现故障的报警；

(2)当接收到换流站主时钟的对时响应时，计算本次对时请求的网络延时，并计算出本次对时网络延时与本次对时之前指定对时次数网络延时平均值之间的差值；如果该差值大于延时设定时间值，则判断为换流站的主时钟出现延时故障；

如当前时间已经运行到10:00:00.000，设置延时时间窗口显示5次的对时网络延时时间，其中各个对时网络延时分别为3ms，2ms，4ms，3ms，3ms，则对时网络延时平均值为(3+2+4+3+3)/5＝3ms，如果本次通信延时大于3ms，则判断为主时钟故障，如果小于3ms，则更新对时网络延时时间数据；否则更新延时时间窗口；

(3)获取换流站主时钟时间和本地时钟的时间，计算本地时钟时间和主时钟时间之间的差值；

如果上述差值不超过对时设定值，则将本地时钟时间设置为主时钟时间；

如果上述差值超过对时设定值，判断为换流站的主时钟出现跳时故障；

如换流站主时钟时间为10:00:01.005，而本地时钟的时间为10:00:01.002，计算接收时间和本地时间之间的差值绝对值为|10:00:01.005-10:00:01.002|＝3毫秒，小于对时设定值10毫秒，设定自身时间为10:00:01.005，其差值为本地时钟守时误差；

如换流站主时钟时间为10:01:01.005，而本地时钟的时间为10:00:01.002，两者之间的时间差值的绝对值为|10:01:01.005-10:00:01.002|＝60秒又3毫秒，超过对时设定值10毫秒，判定时间跳跃60秒，换流站主时钟出现跳时故障，发出换流站主时钟出现跳时故障的报警信号。

在本实施例中，设有判断延时是否均匀的步骤；作为其他实施方式，可以不设置该步骤，或者通过其他方式判断延时是否均衡。

作为其他实施方式，当判断换流站的主时钟出现故障时可以不设置报警的步骤，而是采用显示装置将故障显示出来。

装置实施例：

本实施例一种换流站主时钟故障判断装置，包括通讯故障判断模块、时间获取模块和跳时故障判断模块；

所述通讯故障判断模块用于向换流站主时钟发送对时请求；

如果在对时响应设定时间内没有接收到换流站主时钟的对时响应，则判断为换流站主时钟与网络的通讯连接出现故障；

所述时间获取模块用于接收到换流站主时钟对时响应后，获取换流站主时钟时间和本地时钟的时间；

所述跳时故障判断模块用于计算本地时钟时间和主时钟时间之间的差值；

如果上述差值不超过对时设定值，则将本地时钟时间设置为主时钟时间；

如果上述差值超过对时设定值，判断为换流站的主时钟出现跳时故障。

本实施例所提供的一种换流站主时钟故障判断装置，其中各模块不是硬件模块，而是按照上述方法进行编程所的到的软件模块，运行在换流站主时钟故障判断装置的处理器中，可以存储在移动存储装置或固定存储装置中。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。