CN101242317B - 时钟设备精度与稳定性监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时钟设备精度与稳定性监测方法，包括：支持NTP标准的时钟直接设定为NTP服务器模式，不支持NTP标准的时钟，通过时间同步监测装置采集时间；调度中心设立NTP客户端，采用NTP通信模式与各个NTP服务器端连接；当NTP客户端询问被监测时钟时间时，各个NTP服务器端实时将时间通过NTP协议传给NTP客户端；NTP客户端与设定的最优基准时间源比较出时间偏差，进行评估被监测时钟设备的精度与稳定性。本发明采用NTP标准设立时间监测网络，NTP客户端将监测时钟时间与最优基准时钟源时间进行比较，判别是否一致，从而评估各个被监测时钟设备的精度和稳定性。本发明方便简捷，便于统一管理，节约了成本。
Description
技术领域
本发明是一种对多个时钟设备同时进行精度与稳定性监测与试验测试的一种方法，可用于各个领域需要对时钟设备监测的场合。属于时间同步监测技术领域。
背景技术
时钟设备的时间精度与稳定性评估在很多领域至关重要，时间同步是各个领域系统正常安全运行的重要保障。例如在电网中各节点时钟的同步性在当今大规模电网中显得日益重要。当电网发生事故涉及多个电厂、变电站时，需要综合全网的保护动作和故障录波信息进行事故分析，如果各厂站所记录时间及数据的时标不同步，无法相互参考，将给事故分析带来极大困难。
目前，有些是通过人工巡视、电话联系等方法来保证多个时钟设备的同步，此种方法比较困难，一般仅仅只是简单判断时钟设备锁星，并不能知晓时钟设备所输出的时间的精确性，而时间精确性又与设备稳定性有关。或者采用一个时钟作为标准时钟，定时给其它时钟进行授时。目前的时间同步方法只是一种简单的对时，对时钟输出的精确性和稳定性不能进行监测，不方便统一管理，而且费时费力。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过NTP标准来实现对多个时钟设备进行时间同步与时间稳定性比较评估的时钟设备精度与稳定性监测方法。
目前，一些性能较好的时钟设备可以直接支持NTP标准，本发明充分利用这一点考虑如何在节约经济成本情况下实现对多个时钟设备进行监测。
为实现上述发明目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：
一种时钟设备精度与稳定性监测方法，其特征在于包括：
(1)、对于支持NTP标准的被监测时钟，直接将时钟设定为NTP服务器模 式；对于不支持NTP标准的被监测时钟，通过时间同步监测装置来实时采集被监测的时钟时间，并作为NTP服务器端；
(2)、在调度中心设立NTP客户端，采用NTP通信模式与各个NTP服务器端连接，搭建时钟设备监测网络；
(3)、当NTP客户端询问被监测时钟时间时，各个NTP服务器端实时将被监测时钟的时间通过NTP协议传给NTP客户端；NTP客户端获得被监测时钟的时间信息后，与NTP客户端设定的最优基准时间源比较出时间偏差，进行评估被监测时钟设备的精度与稳定性；
(4)、所述的时间同步监测装置在实时采集被监测时钟设备时间时，进行内部守时处理，方法是：当经过去抖的秒脉冲、分脉冲发生电平翻转的时候，锁存当前硬件时钟计数器的计数值，同时发主CPU的中断请求；主CPU响应中断，利用当前的时钟计数器值和锁存的计数器值及串口得到的时间得到当前精确的时间；其后，在下一个脉冲再次到来之前的间隔内，靠时钟监测装置内部晶振保持守时，确保NTP服务器端在任意时间获得被监测时钟的精确时间
前述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于所述的时间同步监测装置，具有4个串口加脉冲方式的接口和2个IRIG-B接口。
前述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于所述的NTP客户端设定多个基准时间源，主要配置基准时间NTP服务器地址；NTP客户端每隔5s采集各个基准时间源时间一次，将最接近各个基准时间源平均值的时间源作为最优基准时间源；将被监测时钟的时间与每次确定的最优基准时间源时间进行比较。
前述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于NTP客户端在间隔的5s内，通过计算机晶振保持时间精度。
本发明的有益效果是：本发明采用NTP标准设立“瘦客户端多服务器”时间监测网络，NTP客户端选定最优基准时间源，周期性轮询向NTP服务器端发出时间请求，并通过返回时间与客户端最优基准时钟源时间进行比较，从而判别各个被监测的NTP服务器时间是否一致，评估各个被监测时钟设备的精度和稳定性。本发明的时钟设备精度与稳定性监测方法方便简捷，便于统一管理，节 约了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的应用例示意图；
图2本发明实施例的NTP客户端的监测软件单线程逻辑图；
图3是本发明采用的时间算法原理示意图。
本发明通过NTP标准，在一个网络延迟比较稳定的环境下，将被监测时钟作为NTP服务器，监测软件作为NTP客户端，形成同时监测多个时钟设备的“瘦客户端多服务器”模式；瘦客户端指的是客户端并非只能唯一，可以有少数几个。
具体实施方式
搭建时钟设备监测网络，对于支持NTP功能的时钟设备直接接入监测时钟设备的NTP客户端后台，对不支持NTP功能的则需要时间同步监测装置进行转换接入。时间同步监测装置具有常见时钟设备接口，如IRIG-B、串口加脉冲方式，可以实时获取时钟设备的时间，并具有良好的实时守时和处理能力。同时，支持NTP服务功能，可以作为NTP服务器端，供不支持NTP功能的时钟设备作为NTP扩展接口。
在调度中心设立NTP客户端，主要通过监测软件来实现，可以同时监测多个时钟设备并能实时选出最优基准时间源，通过相互比较得到各个被监测时钟设备的时间偏差。
以下结合附图对本发明作具体的介绍。
图1显示了本发明实施例的一个应用例示意图，整个系统运行于电力系统II区网络，时间同步监测装置通过串口规约加分/秒脉冲方式或IRIG-B(DC)码通信接口获得被监测时钟设备的时间与运行状态信息，时间同步监测装置最多可同时监测六个时钟。各地调度中心监测软件作为NTP协议的客户端，周期性询问现场监测装置所监测变电站内时钟的时间，时间同步监测装置作为一个NTP服务器端，通过NTP协议将现场时钟设备时间发给NTP客户端。后台获得被监视时钟设备的当前时间后与调度基准时间源进行比较，得出被监测时钟设备的相对时间偏差，并从监测装置获得时钟设备运行信息。对时钟设备信息进行分层管理，在各个地区调度中心监控本地区时钟设备运行信息，省调度中心对全省各个地区时钟设备信息进行统一管理
图2显示了本发明实施例的NTP客户端监测软件单线程逻辑图。系统采用多线程设计，以提高系统运行效率。每个地区作为一个线程与终端进行通讯。
图3显示了NTP时间算法原理示意图。具体算法如下：
T1：客户端请求时间(客户端时标)
T2：服务端接到请求(服务端时标)
T3：服务端发出时间(服务端时标)
T4：客户端接收到时间(客户端时标)
δ1：发出请求网络延时
δ2：请求返回网络延时
θ：时间偏差
δ：总网络延时
现已知T1、T2、T3、T4，希望求得θ以调整客户方时钟。
假设请求和回复在网上传播的时间相同，即δ1＝δ2，则可解得：
可以看到，θ、δ只与(T2-T1)、(T4-T3)相关，而与T2、T3差值无关，即最终的结果与服务器处理请求所需的时间无关。据此，客户方即可通过T1、T2、T3、T4计算出时间偏差θ。
采用这种时钟设备精度与稳定性监测方法，应选择在网络符合比较均衡的场合下使用，例如在电力II区网络中，网络负荷比较均匀，经测试来回延迟稳定一致，对整个系统时间偏差计算影响较小。在电力系统II区网络监测各个变电站时钟，以省调端作为监测NTP客户端，采用该方法监测精度可以达到5ms以内。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.时钟设备精度与稳定性监测方法，其特征在于包括：
(1)、对于支持NTP标准的被监测时钟，直接将时钟设定为NTP服务器模式；对于不支持NTP标准的被监测时钟，通过一个时间同步监测装置来实时采集被监测的时钟时间，并作为NTP服务器端；
(2)、在调度中心设立NTP客户端，采用NTP通信模式与各个NTP服务器端连接，搭建时钟设备监测网络；
(3)、当NTP客户端询问被监测时钟时间时，各个NTP服务器端实时将被监测时钟的时间通过NTP协议传给NTP客户端；NTP客户端获得被监测时钟的时间信息后，与NTP客户端设定的最优基准时间源比较出时间偏差，进行评估被监测时钟设备的精度与稳定性；
(4)、所述的时间同步监测装置在实时采集被监测时钟设备时间时，进行内部守时处理，方法是：当经过去抖的秒脉冲、分脉冲发生电平翻转的时候，锁存当前硬件时钟计数器的计数值，同时发主CPU的中断请求；主CPU响应中断，利用当前的时钟计数器值和锁存的计数器值及串口得到的时间得到当前精确的时间；其后，在下一个脉冲再次到来之前的间隔内，靠时钟监测装置内部晶振保持守时，确保NTP服务器端在任意时间获得被监测时钟的精确时间。
2.根据权利要求1所述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于所述的时间同步监测装置，具有4个串口加脉冲方式的接口和2个IRIG-B接口。
3.根据权利要求1所述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于所述的NTP客户端设定多个基准时间源，主要配置基准时间NTP服务器地址；NTP客户端每隔5s采集各个基准时间源时间一次，将最接近各个基准时间源平均值的时间源作为最优基准时间源；将被监测时钟的时间与每次确定的最优基准时间源时间进行比较。
4.根据权利要求3所述的时钟设备精度和稳定性监测方法，其特征在于NTP客户端在间隔的5s内，通过计算机晶振保持时间精度。
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