一种时钟同步及监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种时钟同步及监测系统，主要应用于智能变电站系统中，包括时钟源及节点，所述节点具有时钟同步模块、时钟监测模块及延时测量模块；时钟同步及监测系统中的所述节点有父节点时，该节点与父节点同步，并以父节点或者时钟源的时间修正本节点时间，其中时钟源的时间优先级大于父节点的时间；当所述节点有子节点时，向其子节点发送对时信息；以使整个系统中的时间进行校正、同步和监测。
【专利说明】一种时钟同步及监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电站自动化技术、在线监测和时钟同步领域。
【背景技术】
[0002]智能变电站测量、信号采集和控制输出经由网络实现，其采集的精度和控制的准确度将依赖与时钟同步的质量，当装置之间时钟不同步时，电压、电流的采集将不同步，造成功率、功率因数、电压、电流等误差较大甚至无效。当装置之间时钟不同步时，造成GOOSE信号延时，无法判断信号发生的先后顺序。这些将使继电保护装置失效甚至误动作，给变电站运彳丁和电网稳定带来危害。
[0003]因此，有效监测变电站甚至是电网节点的时钟同步情况，及时纠正设备的时钟同步错误，将极大提高设备运行水平和电网安全稳定能力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供了一种时钟同步及监测系统，能够校正时钟节点时间，判断变电站和电网智能设备节点时钟同步的有效性。
[0005]一种时钟同步及监测系统，包括时钟源及节点，所述节点具有时钟同步模块、时钟监测模块及延时测量模块。
[0006]时钟同步及监测系统中的所述节点有父节点时，该节点与父节点同步，并以父节点或者时钟源的时间修正本节点时间，其中时钟源的时间优先级大于父节点的时间；当所述节点有子节点时，向其子节点发送对时信息。
[0007]所述节点向子节点发送本节点或转发上级节点同步及监测请求，并向本节点或上级节点报告本节点时钟同步信息。
[0008]与现有技术相比，本发明时钟同步及监测系统通过设置节点，以父节点或者时钟源的时间修正本节点时间，并向其子节点发送对时信息以使整个系统中的时间进行校正和同步。
[0009]一个该时钟同步及监测系统在具体的智能变电站系统的应用的技术方案包括:
[0010]该智能变电站系统包括调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端以及时钟同步装置；时钟同步装置为时钟源；调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端均为系统中的节点，其中总控装置实现与调度主站互联；调控主站为根节点；总控装置为调控主站的子节点；后台机、测控装置及保护装置为总控装置的子节点；合并单元、智能终端为测控装置或保护装置的子节点；
[0011]调控主站通过时钟同步装置进行时钟同步，调控主站向总控装置发送时钟误差测量报文，获取总控装置的时钟误差进行告警；
[0012]总控装置接收时钟同步装置或者接收调控主站的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自调控主站的时钟误差测量请求，转发调控主站向站控层、间隔层、过程层装置的误差测量请求，总控装置作为测控装置、保护装置及后台机的父节点，测量保护装置、测控装置及后台机的时钟误差，并向主站和站内后台机报告；
[0013]后台机接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应总控装置的时钟误差测量请求；
[0014]测控装置及保护装置接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自总控装置的时钟误差测量请求，转发来自总控装置的向过程层设备发送的误差测量请求，并向总控装置和站内后台机报告；
[0015]合并单元及智能终端接收时钟同步装置、测控装置或保护装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应测控装置或保护装置的时钟误差测量请求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明时钟同步及监测系统的同步及监测流程示意图。
[0017]图2为【具体实施方式】中一个智能变电站系统的示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例，更清楚完整地说明本发明。
[0019]如图1所示，为本发明公开的一种时钟同步及监测系统，包括时钟源及节点，所述节点具有时钟同步模块、时钟监测模块及延时测量模块。当所述节点有父节点时，该节点与父节点同步，并以父节点或者时钟源的时间修正本节点时间，其中时钟源的时间优先级大于父节点的时间；当所述节点有子节点时，向其子节点发送对时信息。所述节点向子节点发送本节点或转发上级节点同步及监测请求，并向本节点或上级节点报告本节点时钟同步信息。时钟源为IRIG-B，或者脉冲，或者SNTP，或者IEEE 1588方式。
[0020]使用上述时钟同步及监测系统的获取时钟同步信息的方法包括:
[0021](I)、判断时钟数据有效的方法为:两次接收时钟数据的时间差值与该时段装置自保持的时间差值在预设范围内，如< I秒/分。
[0022](2)、判断时钟源有效的方法为:在规定时间(如I分钟)内能接收到时钟源数据，且时钟数据有效。
[0023](3)、子节点获取同步延时的方法为:tl向父节点发送请求延时测量报文，父节点接收后向子节点返回，t2收到父节点的返回报文，则同步延时为delay = (t2_tl)/2。其中tl、t2为子节点的时标。
[0024](4)、节点时钟同步的方法为:有时钟源时，采用时钟源数据，若有多个时钟源，需根据时钟源优先级选择时钟源数据；无时钟源时，采用父节点的对时报文，若父节点发送对时报文的时钟为t0，则子节点接收到对时报文时，需将自身时钟调整为tO+delay。其中t0为父节点时标。
[0025](5)、确定子节点时钟误差Λ t的方法为:父节点在时钟为t0时子节点发送延时测量报文，子节点在tl时刻接收到该报文，并在t2时刻向父节点发送响应报文，父节点在t3时刻接收到该子节点的响应报文，则时钟误差:Λ t = [(t3-t2) + (t0-tl)]/2 ;其中t0、t3为父节点时标，tl、t2为子节点时标。
[0026]上述步骤(3)、(4)、(5)中提及的父节点、子节点，同样适用于上级节点、任意下级节点。
[0027]再结合图2所示，为一种智能变电站系统，该智能变电站系统即应用了上述时钟同步及监测系统的设计特征，该智能变电站系统包括调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端以及时钟同步装置；时钟同步装置为时钟源；调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端均为系统中的节点，其中总控装置实现与调控主站互联；调控主站为根节点；总控装置为调控主站的子节点；后台机、测控装置及保护装置为总控装置的子节点；合并单元、智能终端为测控装置或保护装置的子节点；
[0028]调控主站一般为Iinux或unix操作系统，通过时钟同步装置进行时钟同步，调控主站向总控装置发送时钟误差测量报文，获取总控装置的时钟误差进行告警；
[0029]总控装置一般为Iinux系统，接收时钟同步装置或者接收调控主站的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自调控主站的时钟误差测量请求，转发调控主站向站控层、间隔层、过程层装置的误差测量请求，总控装置作为测控装置、保护装置及后台机的父节点，测量保护装置、测控装置及后台机的时钟误差，并向主站和站内后台机报告；
[0030]后台机一般为Iinux或windows系统，接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应总控装置的时钟误差测量请求；
[0031]测控装置及保护装置为专用系统或Iinux操作系统，测控装置及保护装置接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自总控装置的时钟误差测量请求，转发来自总控装置的向过程层设备发送的误差测量请求，并向总控装置和站内后台机报告；
[0032]合并单元及智能终端为专用系统或Iinux操作系统，接收时钟同步装置、测控装置或保护装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应测控装置或保护装置的时钟误差测量请求。
【权利要求】
1.一种时钟同步及监测系统，其特征在于:包括时钟源及节点，所述节点具有时钟同步模块、时钟监测模块及延时测量模块。
2.根据权利要求1所述的时钟同步及监测系统，其特征在于:当所述节点有父节点时，该节点与父节点同步，并以父节点或者时钟源的时间修正本节点时间，其中时钟源的时间优先级大于父节点的时间；当所述节点有子节点时，向其子节点发送对时信息。
3.根据权利要求1所述的时钟同步及监测系统，其特征在于:所述节点向子节点发送本节点或转发上级节点同步及监测请求，并向本节点或上级节点报告本节点时钟同步信息。
4.根据权利要求1所述的时钟同步及监测系统，其特征在于:时钟源为181(^8，或者脉冲，或者3阶？，或者1222 1588方式。
5.使用如权利要求1-4中任一项所述的时钟同步及监测系统的获取时钟同步信息的方法，其特征在于，包括: (1)、判断时钟数据有效的方法为:两次接收时钟数据的时间差值与该时段装置自保持的时间差值在预设范围内； (2^判断时钟源有效的方法为:在规定时间内能接收到时钟源数据，且时钟数据有效； (3^子节点获取同步延时的方法为向父节点发送请求延时测量报文，父节点接收后向子节点返回，1:2收到父节点的返回报文，贝I」同步延时为(16137 = (1:2-1:1)/2 ；其中1:1、1:2为子节点的时标； (4)、节点时钟同步的方法为:有时钟源时，采用时钟源数据，若有多个时钟源，需根据时钟源优先级选择时钟源数据；无时钟源时，采用父节点的对时报文，若父节点发送对时报文的时钟为切，则子节点接收到对时报文时，需将自身时钟调整为切+(161^17 ；其中切为父节点时标； (5)、确定子节点时钟误差八1:的方法为:父节点在时钟为切时向子节点发送延时测量报文，子节点在时刻接收到该报文，并在12时刻向父节点发送响应报文，父节点在13时刻接收到该子节点的响应报文，则时钟误差:厶七=[(^3-^2) + (^1)1/2 ；其中七0、七3为父节点时标，1:1、1:2为子节点时标； 上述步骤(3)、(4)、(5)提及的父节点、子节点，同样适用于上级节点、任意下级节点。
6.一种包括如权利要求1-4中所述的时钟同步及监测系统的智能变电站系统，其特征在于:包括调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端以及时钟同步装置；时钟同步装置为时钟源；调控主站、后台机、测控装置、保护装置、总控装置、合并单元、智能终端均为系统中的节点，其中总控装置实现与调度主站互联；调控主站为根节点；总控装置为调控主站的子节点；后台机、测控装置及保护装置为总控装置的子节点；合并单元、智能终端为测控装置或保护装置的子节点； 调控主站通过时钟同步装置进行时钟同步，调控主站向总控装置发送时钟误差测量报文，获取总控装置的时钟误差进行告警； 总控装置接收时钟同步装置或者接收调控主站的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自调控主站的时钟误差测量请求，转发调控主站向站控层、间隔层、过程层装置的误差测量请求，总控装置作为测控装置、保护装置及后台机的父节点，测量保护装置、测控装置及后台机的时钟误差，并向主站和站内后台机报告； 后台机接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应总控装置的时钟误差测量请求； 测控装置及保护装置接收时钟同步装置或者总控装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应来自总控装置的时钟误差测量请求，转发来自总控装置的向过程层设备发送的误差测量请求，并向总控装置和站内后台机报告； 合并单元及智能终端接收时钟同步装置、测控装置或保护装置的时钟同步信号进行时钟校正作，响应测控装置或保护装置的时钟误差测量请求。
【文档编号】H02J13/00GK104505934SQ201410717730
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】李熙春, 蔡丹, 陈西海, 尤欣 申请人:国电南瑞科技股份有限公司