鐘由從時(shí)鐘I至從時(shí)鐘η組成，所有擴(kuò)展時(shí)鐘統(tǒng)一選擇主時(shí)鐘A為默認(rèn)時(shí)間源，當(dāng)主時(shí)鐘A失效后再統(tǒng)一切換到備用主時(shí)鐘B，保證全站所有的時(shí)間同步信號(hào)使用同一個(gè)時(shí)間源；北斗時(shí)間源作為主時(shí)鐘A，GPS時(shí)間源作為主時(shí)鐘B ;同時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整GPS時(shí)間源、北斗時(shí)間源、B碼時(shí)間源的優(yōu)先級(jí)；Β碼時(shí)間源為主時(shí)鐘和備用時(shí)鐘聯(lián)系的時(shí)間信號(hào)，通過(guò)的①和②傳輸。本發(fā)明采用的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為:北斗時(shí)間源油碼時(shí)間源>GPS時(shí)間源，這樣可以避免當(dāng)兩臺(tái)主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B因?yàn)樘厥庠虼嬖谳^大偏差時(shí)引起裝置不同步的問(wèn)題。即所有的擴(kuò)展時(shí)鐘在同一時(shí)間只與一臺(tái)主時(shí)鐘同步，保證被授時(shí)設(shè)備接收時(shí)間信息的統(tǒng)一性。
[0040]所有的擴(kuò)展時(shí)鐘(從時(shí)鐘I至從時(shí)鐘η)內(nèi)部都安裝銣原子鐘。當(dāng)確認(rèn)外部時(shí)間源正確且穩(wěn)定后，控制內(nèi)部銣原子鐘，使內(nèi)部銣原子鐘與外部時(shí)間源同步，從而達(dá)到輸出的時(shí)間同步信號(hào)與外部時(shí)間源同步的目的。如果外部時(shí)間源丟失或不穩(wěn)定，所有的擴(kuò)展時(shí)鐘能夠以內(nèi)部銣原子鐘進(jìn)行高精度守時(shí)，保證輸出穩(wěn)定。在時(shí)間源切換時(shí)，如果兩個(gè)時(shí)間源主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B之間存在較大偏差，裝置以一定步長(zhǎng)，該步長(zhǎng)最大值可設(shè)置，優(yōu)選步長(zhǎng)400ns，調(diào)整內(nèi)部銣原子鐘與外部時(shí)間源同步，保證輸出時(shí)間同步信號(hào)跳變不會(huì)超過(guò)這個(gè)步長(zhǎng)。
[0041]本發(fā)明采用北斗時(shí)間源作為主用主時(shí)鐘A，GPS時(shí)間源作為備用主時(shí)鐘B，優(yōu)先級(jí)設(shè)置為北斗時(shí)間源>B碼時(shí)間源>GPS時(shí)間源，兩主時(shí)鐘互連B碼作為互備源，即①和②為鏈路。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同情況，采用不同對(duì)時(shí)鏈路和策略，具體步驟如下:
[0042](I)無(wú)異常時(shí)
[0043]在無(wú)異常情況下，所有擴(kuò)展時(shí)鐘都以主時(shí)鐘A輸出的時(shí)間為時(shí)間源，即圖中的③和⑤。
[0044](2)北斗丟星或北斗出現(xiàn)異常
[0045]北斗異常時(shí)，主時(shí)鐘A會(huì)將時(shí)間源切換為主時(shí)鐘B，即以②為時(shí)間源，系統(tǒng)的其它時(shí)間與無(wú)異常時(shí)的情況一樣。所有擴(kuò)展時(shí)鐘的輸入時(shí)間源都切換到主時(shí)鐘B，即圖中的④和⑥，同時(shí)系統(tǒng)以一定步長(zhǎng)保證源切換時(shí)間不跳變。
[0046](3) GPS丟星或GPS出現(xiàn)異常
[0047]GPS異常時(shí)，主時(shí)鐘B會(huì)以①為時(shí)間源，將系統(tǒng)的時(shí)間源切換為主時(shí)鐘A。系統(tǒng)的其它時(shí)間與無(wú)異常時(shí)的情況一樣。
[0048](4) GPS和北斗都丟星或出現(xiàn)異常
[0049]此時(shí)主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B都進(jìn)入自守時(shí)狀態(tài)，以銣原子鐘保證輸出信號(hào)的精度。但主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B在系統(tǒng)中的作用并不改變，所有的擴(kuò)展時(shí)鐘仍然以之前的主時(shí)鐘A為時(shí)間源，保證所有擴(kuò)展時(shí)鐘與一臺(tái)處于自守時(shí)狀態(tài)的主用主時(shí)鐘同步，即圖中的③和⑤。
[0050](5)主時(shí)鐘與擴(kuò)展時(shí)鐘之間的通路出現(xiàn)故障
[0051](a)只有一條通路出現(xiàn)故障
[0052]以從時(shí)鐘I為例子，如鏈路③或④中的一條通路故障，如果出現(xiàn)故障的是擴(kuò)展時(shí)鐘與備用主時(shí)鐘B的通路，則擴(kuò)展時(shí)鐘繼續(xù)與主用主時(shí)鐘同步并輸出(即通路③)。
[0053]如果出現(xiàn)故障的是與主時(shí)鐘A之間的通路，則擴(kuò)展時(shí)鐘將輸入時(shí)間源切換到備用主時(shí)鐘B (即鏈路④)，此時(shí)備用主時(shí)鐘B仍然是與主時(shí)鐘A保持同步，即該擴(kuò)展裝置根本不會(huì)出現(xiàn)時(shí)間信號(hào)的跳變。
[0054](b)兩條通路出現(xiàn)故障
[0055]如鏈路③和④都出現(xiàn)故障，此時(shí)擴(kuò)展時(shí)鐘告警并進(jìn)入自守時(shí)狀態(tài)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展時(shí)鐘內(nèi)部的恒溫晶振仍然能保證輸出的時(shí)間信號(hào)具有很高準(zhǔn)確度。
[0056]目前，國(guó)內(nèi)外主流的時(shí)鐘源在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的方式是采用直接跳變的方式，即當(dāng)收到的衛(wèi)星數(shù)達(dá)到計(jì)算時(shí)間所需的衛(wèi)星數(shù)后，時(shí)鐘源的輸出的時(shí)間立即跳變?yōu)镚PS衛(wèi)星時(shí)間。采用這種方式容易導(dǎo)致時(shí)間的跳變，特別是在擾動(dòng)情況下。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)采樣的智能變電站，本發(fā)明為保證主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B時(shí)間的精確性，提出一種逐步逼近的方式跟蹤北斗衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星時(shí)間，步驟框圖如圖4所示。在對(duì)時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘穩(wěn)定后采用，防止擾動(dòng)情況下的時(shí)間跳變。在調(diào)試和對(duì)時(shí)裝置重啟時(shí)，為了避免長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法跟蹤到新時(shí)間，可以采取直接跳變的方式。圖中Tl為衛(wèi)星時(shí)間，T2為時(shí)鐘源守時(shí)時(shí)間；圖中△ ε為門(mén)檻值，其取值原則應(yīng)該以不影響智能變電站采樣值的正常運(yùn)行，同時(shí)也不易取的過(guò)小，過(guò)小容易導(dǎo)致北斗衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星信號(hào)閉鎖，建議取(1-10) μ s之間，優(yōu)選5 μ S。ΔΤ為步長(zhǎng)，應(yīng)比Δ ε小，建議取(0.5-1) Us之間，優(yōu)選0.5 μ S。
[0057]主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B在切換過(guò)程中可能存在無(wú)法切換、跳變等現(xiàn)象，無(wú)法切換屬于工程建設(shè)過(guò)程中調(diào)試不到位所導(dǎo)致的問(wèn)題，是可以避免的。但跳變是因?yàn)镚PS與北斗時(shí)間在切換過(guò)程中不判斷守時(shí)時(shí)鐘源時(shí)間，采用絕對(duì)衛(wèi)星時(shí)間引起的。為解決切換過(guò)程中問(wèn)題，確保對(duì)時(shí)系統(tǒng)時(shí)間的穩(wěn)定性及延續(xù)性，采用以下無(wú)縫切換策略，如圖5所示。當(dāng)北斗衛(wèi)星信號(hào)不滿足時(shí)間提取的計(jì)算要求時(shí)，判斷GPS衛(wèi)星信號(hào)是否滿足時(shí)間提取計(jì)算要求，若不滿足判斷雙時(shí)鐘源守時(shí)時(shí)間是否在門(mén)檻值之內(nèi)，如果在門(mén)檻值之內(nèi)，則輸出時(shí)間信號(hào)，否則閉鎖告警。在切換過(guò)程中引入了雙時(shí)鐘源的守時(shí)時(shí)間作為判據(jù)，在守時(shí)時(shí)間與衛(wèi)星時(shí)間相差大于門(mén)檻值△ ε時(shí)，以守時(shí)為準(zhǔn)，同時(shí)采用步進(jìn)的方式跟蹤衛(wèi)星時(shí)間，只有當(dāng)兩個(gè)守時(shí)源時(shí)間基本一致時(shí)，輸出時(shí)間信號(hào)，Λ ε建議取(1-10) μ s之間，優(yōu)選5 μ S。圖中Τ3為北斗源主時(shí)鐘A守時(shí)時(shí)間，Tl為提取北斗衛(wèi)星時(shí)間，Τ2為提取GPS衛(wèi)星時(shí)間，Τ4為GPS源主時(shí)鐘B守時(shí)時(shí)間。
[0058]現(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常故障樹(shù)結(jié)構(gòu)如圖6所示，GPS源切換北斗源、北斗源切換GPS源、衛(wèi)星丟失后再恢復(fù)或門(mén)關(guān)系后輸出至?xí)r間跳變，時(shí)間跳變、守時(shí)源模塊故障、GPS源模塊故障、北斗源模塊故障、對(duì)時(shí)插件故障、各插件時(shí)間不一致或門(mén)關(guān)系輸出對(duì)時(shí)異常。本發(fā)明使用的對(duì)時(shí)方法大大優(yōu)化了的現(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常故障樹(shù)結(jié)構(gòu)，如圖7所示，為GPS源模塊故障、北斗源模塊故障、守時(shí)源模塊故障與門(mén)關(guān)系，再與對(duì)時(shí)插件故障或門(mén)關(guān)系輸出對(duì)時(shí)異?！，F(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常故障樹(shù)每個(gè)基本事件的概率為0.01，對(duì)時(shí)異常的概率為0.08，本文發(fā)明的對(duì)時(shí)異常的概率為0.01，很大程度上提高了對(duì)時(shí)可靠性和穩(wěn)定性。
[0059]現(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)故障樹(shù)如圖8所示，合并單元閉鎖故障、對(duì)時(shí)光纖斷鏈與門(mén)關(guān)系，再與對(duì)時(shí)系統(tǒng)發(fā)生跳變、合并單元采樣跳變、接合并單元的插件損壞或門(mén)關(guān)系輸出時(shí)間異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。本發(fā)明使用的對(duì)時(shí)方法大大優(yōu)化了的現(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)，如圖9所示，為合并單元閉鎖故障、對(duì)時(shí)光纖斷鏈與門(mén)關(guān)系，與合并單元采樣跳變或門(mén)關(guān)系輸出各側(cè)合并單元采樣計(jì)數(shù)不一致，再與差動(dòng)在各側(cè)對(duì)時(shí)不一致未閉鎖與門(mén)關(guān)系輸出對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)故障樹(shù)每個(gè)基本事件的概率為0.01，保護(hù)誤動(dòng)的概率為0.0501，本發(fā)明的對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的概率為1.0lX 10_4，整個(gè)系統(tǒng)因同步誤動(dòng)的概率降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可靠性和精確性明顯提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種網(wǎng)絡(luò)采樣的智能變電站時(shí)鐘同步方法，其特征在于，采用雙主時(shí)鐘冗余備份，雙主時(shí)鐘由主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B組成；擴(kuò)展時(shí)鐘由從時(shí)鐘I至從時(shí)鐘η組成，所有擴(kuò)展時(shí)鐘統(tǒng)一選擇主時(shí)鐘A為默認(rèn)時(shí)間源，當(dāng)主時(shí)鐘A失效后再統(tǒng)一切換到備用主時(shí)鐘B ;北斗時(shí)間源作為主時(shí)鐘A，GPS時(shí)間源作為主時(shí)鐘B ;優(yōu)先級(jí)為北斗時(shí)間源>B碼時(shí)間源>GPS時(shí)間源，兩主時(shí)鐘互連B碼作為互備源，即鏈路①和②；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同情況，采用不同對(duì)時(shí)鏈路和策略，具體步驟如下: 步驟1:無(wú)異常時(shí) 在無(wú)異常情況下，所有擴(kuò)展時(shí)鐘都以主時(shí)鐘A輸出的時(shí)間為時(shí)間源，即鏈路③和⑤； 步驟2:北斗丟星或北斗出現(xiàn)異常 北斗異常時(shí)，主時(shí)鐘A會(huì)將時(shí)間源切換為主時(shí)鐘B，即以②為時(shí)間源，系統(tǒng)的其它時(shí)間與無(wú)異常時(shí)的情況一樣；所有擴(kuò)展時(shí)鐘的輸入時(shí)間源都切換到主時(shí)鐘B，即鏈路④和⑥，同時(shí)系統(tǒng)以一定步長(zhǎng)保證源切換時(shí)間不跳變； 步驟3:GPS丟星或GPS出現(xiàn)異常 GPS異常時(shí)，主時(shí)鐘B會(huì)以①為時(shí)間源，將系統(tǒng)的時(shí)間源切換為主時(shí)鐘A，系統(tǒng)的其它時(shí)間與無(wú)異常時(shí)的情況一樣； 步驟4:GPS和北斗都丟星或出現(xiàn)異常 此時(shí)主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B都進(jìn)入自守時(shí)狀態(tài)，以銣原子鐘保證輸出信號(hào)的精度；但主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B在系統(tǒng)中的作用并不改變，所有的擴(kuò)展時(shí)鐘仍然以之前的主時(shí)鐘A為時(shí)間源，保證所有擴(kuò)展時(shí)鐘與一臺(tái)處于自守時(shí)狀態(tài)的主用主時(shí)鐘同步，即鏈路③和⑤； 步驟5:主時(shí)鐘與擴(kuò)展時(shí)鐘之間的通路出現(xiàn)故障 (a)只有一條通路出現(xiàn)故障 鏈路③或④中的一條通路故障，如果出現(xiàn)故障的是擴(kuò)展時(shí)鐘與備用主時(shí)鐘B的通路，則擴(kuò)展時(shí)鐘繼續(xù)與主用主時(shí)鐘同步并輸出，即鏈路③； 如果出現(xiàn)故障的是與主時(shí)鐘A之間的通路，則擴(kuò)展時(shí)鐘將輸入時(shí)間源切換到備用主時(shí)鐘B，即通路④，此時(shí)備用主時(shí)鐘B仍然是與主時(shí)鐘A保持同步，即該擴(kuò)展裝置根本不會(huì)出現(xiàn)時(shí)間信號(hào)的跳變； (b)兩條通路出現(xiàn)故障 如鏈路③和④都出現(xiàn)故障，此時(shí)擴(kuò)展時(shí)鐘告警并進(jìn)入自守時(shí)狀態(tài)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展時(shí)鐘內(nèi)部的恒溫晶振仍然能保證輸出的時(shí)間信號(hào)具有很高準(zhǔn)確度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種網(wǎng)絡(luò)采樣的智能變電站時(shí)鐘同步方法，采用雙主時(shí)鐘冗余備份，雙主時(shí)鐘由主時(shí)鐘A和主時(shí)鐘B組成；擴(kuò)展時(shí)鐘由從時(shí)鐘1至從時(shí)鐘n組成，所有擴(kuò)展時(shí)鐘統(tǒng)一選擇主時(shí)鐘A為默認(rèn)時(shí)間源，當(dāng)主時(shí)鐘A失效后再統(tǒng)一切換到備用主時(shí)鐘B；等等。本發(fā)明解決了智能變電站同步系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)采樣的智能變電站的時(shí)鐘同步系統(tǒng)提出全面解決方案，提出智能變電站對(duì)時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘源的組合方式，并提出了跟蹤衛(wèi)星時(shí)間的方式及GPS時(shí)間源和北斗時(shí)間源的無(wú)縫切換策略，大大優(yōu)化了智能變電站對(duì)時(shí)異常故障樹(shù)結(jié)構(gòu)和對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)故障樹(shù)結(jié)構(gòu)，能有效提高智能變電站同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類(lèi)】H04L7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104579624
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410833550
【發(fā)明人】沈鑫, 曹敏, 王昕 , 張林山
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日