一种配电网广域测量时间同步系统的制作方法

本发明涉及电力系统时间同步技术领域，尤其涉及一种面向配电网广域测量的时间同步系统。

背景技术：

随着分布式电源和电动汽车等规模化发展，使得配电网可观可控问题更加突出，基于同步相量测量单元pmu(phasormeasurementunit)的配电网广域测量技术，是提升配电网可量测性的重要手段，对于智能配电网的建设具有重要意义。

目前，pmu的时间同步一般是采用gps和ieee-1588协议相结合的方式实现，但是在配电网运行环境中，由于其网络结构复杂，地域环境差异大，测量点众多且分散，致使在某些特定区域内光纤敷设困难且gps信号不稳定，无法使用现有技术手段实现时间同步，严重影响pmu在配电网中的大规模部署应用，阻碍了配电网可观测性的提升。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种基于工业无线网络wia(wirelessnetworksforindustrialautomation)和ieee-1588技术的有线和无线混合网络时间同步系统，利用wia无线网络实现单点分散的pmu对时，是对ieee-1588对时方式的柔性补充，将有线对时和无线对时相融合，可有效解决复杂配电网地域环境下大规模部署pmu的全网时间同步问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种配电网广域测量时间同步系统，包括时间同步管理单元、wia对时网关、wia对时模块和ieee-1588从钟模块。

所述时间同步管理单元，用于接收北斗卫星或gps卫星传递的授时信号，转换成ieee-1588协议的同步时间信息，通过光纤以太网与网络内的各个ieee-1588从钟模块同步；

所述wia对时网关安装在光纤覆盖区域，通过ieee-1588协议从时间同步管理单元获取ieee-1588协议的同步时间信息，转换成wia无线网络的基准同步时钟源，通过wia无线网络与各个wia对时模块同步；

所述wia对时模块与pmu相连，通过wia无线网络与wia对时网关同步，将获取的wia无线网络的同步时间信息转换为时间信息和1pps脉冲信号提供给pmu，实现无光纤覆盖区域的时间同步；其中，pps(pulsepersecond)为秒脉冲。

所述ieee-1588从钟模块与pmu相连，通过光纤以太网与时间同步管理单元同步，将获取的ieee-1588协议的同步时间信息转换为时间信息和1pps脉冲信号提供给pmu，实现有光纤覆盖区域的时间同步。

进一步地，所述时间同步管理单元，包括gps/bds授时模块，用于接收北斗卫星或gps卫星的授时信号；铷原子钟守时模块，用于当接收不到北斗或gps授时信号时，依靠铷原子钟进行守时，使时间同步管理单元输出的时间同步信号仍能保持很高的精度；ieee-1588时钟模块，用于将接收到的北斗卫星或gps卫星授时信号，由处理器模块控制，转换成符合ieee-1588协议的时间信息输出；处理器模块，与其余各个模块连接，用于管理各个功能模块协调配合运行；热备份电源模块，用于在外接电源断开的情况仍能保证时间同步管理单元正常运行。其中，bds(beidounavigationsatellitesystem)为北斗卫星导航系统。

更进一步地，时间同步管理单元中的ieee-1588时钟模块工作在主钟模式。

进一步地，所述wia对时网关，包括wia无线通信模块，由处理器模块控制，管理wia无线网络实现网络内wia对时模块节点的高精度时间同步；铷原子钟守时模块，用于在失去ieee-1588时钟时，依靠铷原子钟进行守时，保持无线网络的高精度时间同步信号；ieee-1588时钟模块，用于从时钟同步管理单元获取ieee-1588协议的同步时间信息，然后由处理器模块控制，转换成wia无线网络的基准同步时钟源；处理器模块，与其余各个模块连接，用于管理各个功能模块协调配合运行；热备份电源模块，用于在外接电源断开的情况仍能保证wia对时网关正常运行。

更进一步地，wia对时网关中的ieee-1588时钟模块工作在从钟模式。

进一步地，所述wia对时模块，包括wia无线通信模块、微处理器模块和时间输出接口模块。

其中，wia无线通信模块，用于与wia对时网关通信，获取wia无线网络的同步时间信息；时间输出接口模块，由微处理器模块控制，用于将获取到的wia无线网络的同步时间信息转换为rmc语句的时间信息和1pps脉冲信号的形式传递给pmu。其中，rmc(recommendedminimumspecific)为最简定位信息语句。

进一步地，所述ieee-1588从钟模块，包括ieee-1588时钟模块、微处理器模块和时间输出接口模块。

其中，ieee-1588时钟模块工作在从钟模式，用于通过光纤以太网与时间同步管理单元同步，获取ieee-1588协议的同步时间信息；时间输出接口模块，由微处理器模块控制，用于将获取到的ieee-1588协议的同步时间信息转换为rmc语句的时间信息和1pps脉冲信号的形式传递给pmu。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

1、采用wia无线网络结合光纤以太网的混合网络时间同步策略，有效解决光纤敷设困难且gps/bds信号不稳定区域的pmu对时问题。

2、该系统成本低、易部署，便于推广，为pmu在配电网中大规模部署提供有利条件。

附图说明

图1是本发明实施例的系统架构示意图；

图2是本发明实施例中时间同步管理单元组成框图；

图3是本发明实施例中wia对时网关组成框图；

图4是本发明实施例中ieee-1588从钟模块组成框图；

图5是本发明实施例中wia对时模块组成框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

图1所示为系统的总体架构框图，包括时间同步管理单元、wia对时网关、多个wia对时模块和多个ieee-1588从钟模块。

对采用wia无线网络结合光纤以太网ieee-1588协议的混合网络时间同步系统解释如下：

配电网网络结构复杂，地域环境差异大，测量点众多且分散，全部实现光纤覆盖非常困难，有许多单点分散的pmu节点分布在没有光线覆盖的区域。本发明实施例中，在有光纤覆盖的区域采用传统ieee-1588时钟同步技术对时，时钟同步管理单元作为局域网内授时主时钟源，具备卫星授时和本地原子钟守时能力，从北斗卫星或gps卫星获取授时信号，转换成ieee-1588协议的同步时间信息，通过光纤以太网与局域网内的各个ieee-1588从钟模块同步，ieee-1588时间同步属于本领域技术人员的公知常识，本发明实施例在此不再赘述；

在无光纤覆盖的区域采用wia无线网络对时，wia网关安装在光纤以太网覆盖区域，内嵌有ieee-1588从钟模块，通过光纤以太网按照ieee-1588协议从时间同步管理单元获取ieee-1588协议的同步时间信息，转换成wia无线网络的基准同步时钟源，然后通过wia无线网络与网络内所有wia对时模块节点同步，wia技术是一种向工业自动化的高实时、高可靠无线通信技术，其协议标准中采用基于预测补偿的自适应时间同步技术，网络同步精度高于1us，wia标准属于本领域人员公知常识，本发明实施例在此不再赘述。

其中，所述时间同步管理单元，如图2所示，包括gps/bds授时模块、铷原子钟守时模块、ieee-1588时钟模块、处理器模块和热备份电源模块。gps/bds授时模块，支持同时接收北斗卫星和gps卫星的授时信号，解算出可供ieee-1588时钟模块使用的时间信息；铷原子钟守时模块，用于当接收不到北斗或gps授时信号时，依靠铷原子钟进行守时，使时间同步管理单元输出的时间同步信号仍能保持很高的精度，铷原子钟守时模块的时钟准确度应优于5×10^-9；ieee-1588时钟模块工作在主钟模式，用于将接收到的卫星授时信号，转换成符合ieee-1588协议标准的时间信息输出；处理器模块，与其余各个模块连接，用于管理各个功能模块协调配合运行；热备份电源模块，用于在外接电源断开的情况仍能保证设备正常运行，运行时间不少于5小时。

所述wia对时网关，如图3所示，包括wia无线通信模块、铷原子钟守时模块、ieee-1588时钟模块、处理器模块和热备份电源模块。wia无线通信模块，由处理器模块控制，管理wia无线网络实现网络内wia对时模块节点的高精度时间同步；铷原子钟守时模块，用于在失去ieee-1588时钟时，依靠铷原子钟进行守时，保持无线网络的高精度时间同步信号，铷原子钟守时模块的时钟准确度应优于5×10^-9；ieee-1588时钟模块工作在从钟模式，用于从时钟同步管理单元获取ieee-1588协议的同步时间信息，然后由处理器模块控制，转换成wia无线网络的基准同步时钟源；处理器模块，与其余各个模块连接，用于管理各个功能模块协调配合运行；热备份电源模块，用于在外接电源断开的情况仍能保证设备正常运行，运行时间不少于5小时。

所述ieee-1588从钟模块，如图4所示，包括ieee-1588时钟模块、微处理器模块和时间输出接口模块。ieee-1588时钟模块工作在从钟模式，用于通过光纤以太网与时间同步管理单元同步，获取ieee-1588协议的同步时间信息；时间输出接口模块，包括rs232串口电路和ttl电平输出电路，由微处理器模块控制，用于将获取到的ieee-1588协议的同步时间信息以rmc语句和1pps脉冲信号的形式传递给pmu。

ieee-1588从钟模块与pmu相连，和时间同步管理单元配合实现有光纤覆盖的区域的pmu时间同步。

所述wia对时模块，如图5所示，包括wia无线通信模块、微处理器模块和时间输出接口模块。wia无线通信模块，用于与wia对时网关通信，获取wia无线网络的同步时间信息；时间输出接口模块，包括rs232串口电路和ttl电平输出电路，由微处理器模块控制，用于将获取到的wia无线网络的同步时间信息以rmc语句和1pps脉冲信号的形式传递给pmu。

wia对时模块与pmu相连，和wia对时网关配合实现无光纤覆盖的区域的pmu时间同步。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：配电网运行环境复杂，测量点众多且分散，不是每个安装pmu的节点都能通过有线网络进行对时，如果采用gps/bds卫星对时，也会存在信号不稳定情况，本发明实施例为解决此问题，只需将wia对时网关安装在有光纤覆盖区域，即可通过无线技术实现光纤敷设困难且gps/bds信号不稳定区域的pmu对时，大大提高了pmu在配电网中的实用性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。