CN105372677A - 时间监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时间监测方法和装置。该方法包括：获取基准时间，其中，基准时间是由卫星获取的时间；获取待测设备的时间，其中，待测设备的时间监测精度优于10毫秒；计算待测设备的时间和基准时间的偏差；判断该偏差是否满足预设条件；以及如果判断出该偏差满足预设条件，则确定待测设备的时间同步状态满足工作需要。通过本发明，能够为电力系统等提供更高的时间监测精度。

Description

时间监测方法及装置

技术领域

本发明涉及时间监测领域，具体而言，涉及时间监测方法及装置。

背景技术

目前，时间监测技术普遍应用于各工程领域，包括电力系统领域以及其他领域。通过该技术可以对系统中的时钟、测控和保护装置等被授时设备的时间同步精度等实施集中监测、报警提示和运行管理。现有时间监测技术的目标在于能够达到10ms的监测精度，但在实际的工程领域中，有少数装置对于时间准确度的要求要远高于10ms。这样，当监测精度只在10ms时，是无法判断这些装置的工作情况的。

针对相关技术中监测精度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供时间监测方法及装置，以解决监测精度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种时间监测方法，该时间监测方法包括：获取基准时间，其中，基准时间是由卫星获取的时间；获取待测设备的时间，其中，待测设备的时间监测精度优于10毫秒；计算待测设备的时间和所述基准时间的偏差；判断所述偏差是否满足预设条件；以及如果判断出所述偏差满足所述预设条件，则确定所述待测设备的时间同步状态满足工作需要。

进一步地，计算待测设备的时间和基准时间的偏差包括：获取待测设备输出的IRIG-B码；获取IRIG-B码所代表的时间；以及计算IRIG-B码所代表的时间和基准时间的偏差。

进一步地，计算待测设备的时间和基准时间的偏差包括：获取待测设备输出的PPS和TOD码，其中，PPS是秒脉冲，TOD是时间信息；获取PPS和TOD码所代表的时间；以及计算PPS和TOD所代表的时间和基准时间的偏差。

进一步地，待测设备包括第一待测设备，其中，第一待测设备的监测精度为毫秒级，计算待测设备的时间与基准时间的偏差还包括：接收第一待测设备生成的SOE报文；根据SOE报文获取第一待测设备的时间；计算第一待测设备的时间与基准时间的偏差。

进一步地，待测设备包括第二待测设备，其中，第二待测设备监测精度低于毫秒级，计算待测设备的时间与基准时间的偏差还包括：接收第一待测设备生成的NTP报文；根据NTP报文获取第二待测设备的时间计算第二待测设备的时间与基准时间的偏差。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种时间监测装置，该时间监测装置包括：第一获取模块，用于获取基准时间，其中，基准时间是由卫星获取的时间；第二获取模块，用于获取待测设备的时间，其中，待测设备的时间监测精度优于10毫秒；计算模块，用于计算待测设备的时间和基准时间的偏差；判断模块，用于判断偏差是否满足预设条件；确定模块，用于在判断出偏差满足预设条件时，确定待测设备的时间同步状态满足工作需要。

进一步地，计算模块采用以下方式计算待测设备的时间和基准时间的偏差：获取待测设备输出的串行时间码-B码(IRIG-B码)；获取IRIG-B码所代表的时间；以及计算IRIG-B码所代表的时间和基准时间的偏差。

进一步地，计算模块采用以下方式计算待测设备的时间和基准时间的偏差：获取待测设备输出的PPS和TOD码，其中，PPS是秒脉冲，TOD是时间信息；获取PPS和TOD码所代表的时间；以及计算PPS和TOD所代表的时间和基准时间的偏差。

进一步地，待测设备包括第一待测设备，其中，第一待测设备的监测精度为毫秒级，计算模块采用以下方式计算待测设备的时间与基准时间的偏差还包括：接收第一待测设备生成的SOE报文；根据SOE报文获取第一待测设备的时间；计算第一待测设备的时间与基准时间的偏差。

进一步地，待测设备包括第二待测设备，其中，第二待测设备监测精度低于毫秒级，计算模块采用以下方式计算待测设备的时间与基准时间的偏差还包括：接收第一待测设备生成的NTP报文；根据NTP报文获取第二待测设备的时间计算第二待测设备的时间与基准时间的偏差。

通过本发明，采用获取基准时间和待测设备时间并计算待测设备的时间和基准时间的偏差的方法，解决了监测精度较低的问题，进而达到了提高监测精度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的时间监测流程图；

图2是根据本发明第一实施例的时间监测流程图；

图3是根据本发明第二实施例的时间监测流程图；

图4是根据本发明第三实施例的时间监测流程图；

图5是根据本发明第四实施例的时间监测流程图；

图6是根据本发明实施例的时间监测装置的结构框图；

图7是根据本发明优选实施例的时间监测装置的结构框图；

图8是根据本发明实施例的乒乓法测量钟差的原理图；以及

图9是根据本发明实施例的时间监测系统的结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的时间监测流程图，该流程包括如下步骤：

步骤S102，获取基准时间。

本实施例通过卫星获取基准时间，具有高精度、高效率的优点。优选的,可以通过GPS或者北斗卫星导航系统获取基准时间。这里的北斗卫星导航系统是中国第一代区域性卫星导航系统,也是世界上第三个卫星导航系统,可以为中国全境和周边部分邻国提供定位、导航、授时和简易通讯服务。GPS即全球定位系统，又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。

步骤S104，获取待测设备的时间。

该待测设备的时间监测精度优于10毫秒。同时，待测设备还可以包括能生成SOE报文的二次设备,即第一待测设备，该设备监测精度为毫秒级；待测设备还可以包括能生成NTP报文的二次设备,即第二待测设备，该设备监测精度低于毫秒级。

步骤S106，计算待测设备的时间和基准时间的偏差。

步骤S108，判断偏差是否满足预设条件。

步骤S110，如果判断出偏差满足预设条件，则确定待测设备的时间同步状态满足工作需要。

通过上述步骤S102至步骤S110，可以实现对监测精度优于10毫秒的待测设备的监测，相比于基于传统的乒乓原理的时间监测方法，提高了时间监测的精度。

可选地，在步骤S106中，计算待测设备的时间和基准时间的偏差可以通过如下步骤：

步骤S202：获取待测设备输出的IRIG-B码。

步骤S204：获取IRIG-B码所代表的时间

步骤S206：计算IRIG-B码所代表的时间和基准时间的偏差。

这里，待测设备可以是变电站内时间同步装置或能够输出IRIG-B码的二次设备，也可以是PMU、行波测距装置、雷电定位装置等对于时间准确度的要求远高于10ms的设备。图2是本实施例的时间监测流程图。

可选地，计算待测设备的时间和基准时间的偏差还可以通过如下步骤实现：

步骤S302：获取待测设备输出的PPS和TOD码。

步骤S304：获取PPS和TOD码所代表的时间。

步骤S306：计算PPS和TOD码所代表的时间和基准时间的偏差来。

这里，PPS是秒脉冲，TOD是时间信息。图3是本实施例的时间监测流程图。

可选地，当待测设备为第一待测设备时，计算待测设备的时间和基准时间的偏差可以通过还可以通过如下步骤实现：

步骤S402：接收第一待测设备生成的SOE报文。

步骤S404：根据SOE报文获取第一待测设备的时间。

步骤S406：计算第一待测设备的时间与基准时间的偏差。

这里，第一待测设备可以为电力系统的测控装置等。图4是本实施例的时间监测流程图。

可选地，当待测设备为第二待测设备时，计算待测设备的时间和基准时间的偏差可以通过还可以通过如下步骤实现：

步骤S502：接收第二待测设备生成的NTP报文。

步骤S504：根据NTP报文获取第二待测设备的时间。

步骤S506：计算第二待测设备的时间与基准时间的偏差。

这里，第二待测设备可以为电力系统中变电站站控层计算机、服务器，以及支持NTP的其他二次设备。图5是本实施例的时间监测流程图。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：针对不同时间准确度要求的设备，分别用不同的方法获取时间偏差。对高准确度的时钟及PMU等二次设备，采用IRIG-B码或者PPS+TOD方式。对毫秒级精度的二次设备，采用SOE报文。对计算机等低准确度要求的设备，采用NTP方式。

在本实施例中，还提供了一种时间监测装置，图6是根据本发明实施例的时间监测装置结构框图，如图6所示，该装置包括：第一获取模块62、第二获取模块64，计算模块66，判断模块68，确定模块610。

第一获取模块62，用于获取基准时间，其中，基准时间是由卫星获取的时间。

第二获取模块64，用于获取待测设备的时间，其中，待测设备的时间监测精度优于10毫秒。

计算模块66，用于计算待测设备的时间和基准时间的偏差。

判断模块68，用于判断偏差是否满足预设条件。

确定模块610，用于在判断出偏差满足预设条件时，确定待测设备的时间同步状态满足工作需要。

第一获取模块62通过卫星获取基准时间，具有高精度、高效率的优点。优选的,可以通过GPS定位卫星或者北斗卫星导航系统获取基准时间。

第二获取模块64包括码获取模块72和时间获取模块74，将获取的IRIG-B码或者PPS+TOD、SOE报文、NTP报文转化为等效的时间点，在计算模块中和基准时间比较，计算二者的时间偏差，从而达到监测的目的。图7是根据本发明优选实施例的时间监测装置的结构框图

计算模块66，可以通过获取待测设备输出的IRIG-B码、获取IRIG-B码所代表的时间以及计算IRIG-B码所代表的时间和基准时间的偏差来实现计算待测设备的时间和基准时间的偏差的目的。可选地，还可以通过获取待测设备输出的PPS和TOD码、获取PPS和TOD码所代表的时间以及计算PPS和TOD码所代表的时间和基准时间的偏差来实现计算待测设备的时间和基准时间的偏差的目的。其中，PPS是秒脉冲，TOD是时间信息。

可选地，计算模块66可以通过接收第一待测设备生成的SOE报文、根据SOE报文获取第一待测设备的时间、计算第一待测设备的时间与基准时间的偏差来计算待测设备的时间和基准时间的偏差。该第一待测设备可以是电力系统的测控装置等毫秒级精度的二次设备。

可选地，计算模块66可以通过接收第二待测设备生成的NTP报文、根据NTP报文获取第二待测设备的时间、计算第二待测设备的时间与基准时间的偏差来计算待测设备的时间和基准时间的偏差。第二待测设备可以为电力系统中变电站站控层计算机、服务器，以及支持NTP的其他二次设备。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

下面结合可选实施例进行说明，该优选实施例结合了上述实施例及可选实施方式。

目前对时状态测量方法是在应用层基于软件时标的乒乓原理，是在传统变电站或智能站的现有协议基础上实现，性能上应至少能保证SOE记录有效性的要求。

如图8所示是乒乓法测量钟差的原理图。其中，T0,T1,T2,T3为装置时标,△t为钟差,即要要测量的对象。NTP建立在网络链路延迟对称的假设上，因此：

(T1+△t)-T0＝T3-(T2+△t)

△t＝[(T3-T2)+(T0-T1)]/2

其中T0，T3存在于测量发起端，测量必须被测对象返回的是T1，T2时标。

对时状态测量的核心工作原理是经典的乒乓原理，通过问答时标实现对传输延迟的补偿。此方案需要被授时装置都具备NTP功能，并在NTP的基础上，修改协议，将原本只有响应端知道的时间偏差变成请求端也能知道。

但是该方法目标在于能够达到10ms的监测精度，但在电力系统有少数装置如PMU、行波测距装置、雷电定位装置对于时间准确度的要求要远高于10ms，这样，当监测精度只在10ms时，是无法判断这些装置的工作情况的。

针对时间单向传递，授时正确性及精度无法获取的问题，本优选实施例采取以下环节处理，以获取被授时设备的时间准确度：

1、采用卫星接收单元获取基准时间，比较变电站内时间同步装置(或能够输出IRIG-B码的二次设备)输出的IRIG-B码，以校验站内时间同步装置的时间准确度。

2、采用遥信触发的方式，使测控装置产生含时间戳的SOE事件，以获取测控装置的时间准确度。

3、采用NTP方式监测变电站站控层计算机、服务器，以及支持NTP的其他二次设备的时间准确度。

如图9所示是时间监测系统结构图。时间监测的核心装置是时间监测单元TMU(Timingmonitorunit)，TMU以北斗/GPS为时间源，可以接收IRIG-B码输入，进行IRIG-B码监测。也可以输出空节点触发脉冲，引起二次设备SOE事件，并接收SOE报文，分析其中的时间戳，以获取二次设备的时间，用来比较偏差。还可以通过NTP报文分析，获取计算机的时间偏差。

整个时间监测系统在中心部署集中监控管理系统，并在站端部署被监测时钟、二次设备等，时钟输出IRIG-B码给TMU装置，TMU装置输出空节点脉冲到二次设备，二次设备产生SOE报文，经由RTU装置转发给TMU，TMU获取的时钟偏差，二次设备偏差由数据网发回给集中监控管理系统。

本实施例采用的以北斗/GPS为基准比较IRIG-B码的方式，对于高精度时间要求的设备可以达到监测的目地。由于北斗/GPS的时间输出准确度一般能够达到200ns左右，而IRIG-B码的输出准确度一般是1us，以分辨率为10ns的振荡器去比较IRIG-B码相对基准的偏差，相对于基准的监测准确度一般可以达到20ns，这样，设备是否可用就可以判断了。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时间监测方法，其特征在于，包括：

获取基准时间，其中，所述基准时间是由卫星获取的时间；

获取待测设备的时间，其中，所述待测设备的时间监测精度优于10毫秒；

计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差；

判断所述偏差是否满足预设条件；以及

如果判断出所述偏差满足所述预设条件，则确定所述待测设备的时间同步状态满足工作需要。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差包括：

获取所述待测设备输出的IRIG-B码；

获取所述IRIG-B码所代表的时间；以及

计算所述IRIG-B码所代表的时间和所述基准时间的偏差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差包括：

获取所述待测设备输出的PPS和TOD码，其中，所述PPS是秒脉冲，所述TOD是时间信息；

获取所述PPS和TOD码所代表的时间；以及

计算所述PPS和TOD所代表的时间和所述基准时间的偏差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测设备包括第一待测设备，其中，所述第一待测设备的监测精度为毫秒级，计算所述待测设备的时间与所述基准时间的偏差还包括：

接收所述第一待测设备生成的SOE报文；

根据所述SOE报文获取所述第一待测设备的时间；以及

计算所述第一待测设备的时间与所述基准时间的偏差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测设备包括第二待测设备，其中，所述第二待测设备监测精度低于毫秒级，计算所述待测设备的时间与所述基准时间的偏差还包括：

接收所述第一待测设备生成的NTP报文；

根据所述NTP报文获取所述第二待测设备的时间；以及

计算所述第二待测设备的时间与所述基准时间的偏差。

6.一种时间监测装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取基准时间，其中，所述基准时间是由卫星获取的时间；

第二获取模块，用于获取待测设备的时间，其中，所述待测设备的时间监测精度优于10毫秒；

计算模块，用于计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差；

判断模块，用于判断所述偏差是否满足预设条件；以及

确定模块，用于在判断出所述偏差满足所述预设条件时，确定所述待测设备的时间同步状态满足工作需要。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块采用以下方式计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差：

获取所述待测设备输出的IRIG-B码；

获取所述IRIG-B码所代表的时间；以及

计算所述IRIG-B码所代表的时间和所述基准时间的偏差。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块采用以下方式计算所述待测设备的时间和所述基准时间的偏差：

获取所述待测设备输出的PPS和TOD码，其中，所述PPS是秒脉冲，所述TOD是时间信息；

获取所述PPS和TOD码所代表的时间；以及

计算所述PPS和TOD所代表的时间和所述基准时间的偏差。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述待测设备包括第一待测设备，其中，所述第一待测设备的监测精度为毫秒级，所述计算模块采用以下方式计算所述待测设备的时间与所述基准时间的偏差还包括：

接收所述第一待测设备生成的SOE报文；

根据所述SOE报文获取所述第一待测设备的时间；以及

计算所述第一待测设备的时间与所述基准时间的偏差。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述待测设备包括第二待测设备，其中，所述第二待测设备监测精度低于毫秒级，所述计算模块采用以下方式计算所述待测设备的时间与所述基准时间的偏差还包括：

接收所述第一待测设备生成的NTP报文；

根据所述NTP报文获取所述第二待测设备的时间；以及

计算所述第二待测设备的时间与所述基准时间的偏差。