CN109873693A - 一种变电站时钟同步态势感知方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机通信技术领域，特别是涉及一种变电站时钟同步态势感知方法。变电站通过规约传输SOE记录给主站；主站对SOE记录进行分析发现对时问题，并打印生成变电站时钟同步系统异常告警信息；主站通过计算动态采集延时方式对变电站进行时钟同步，实现主站与变电站的联动，形成闭环管理。本发明解决调度目前存在的变电站依靠GPS时钟同步的技术瓶颈问题，使自动化班组人员无需通过分析报文的方式进行问题追踪，并可通过主站采用规约进行时钟同步，大大提高了变电站对时故障发现的及时性和故障处理效率，满足可持续发展和新技术发展的要求。

Description

一种变电站时钟同步态势感知方法

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，特别是涉及一种变电站时钟同步态势感知方法。

背景技术

当前电网安全运行工作高度精细化管理，变电站内的系统时钟单纯依靠站内卫星钟进行对时，在实际工作中通常是运行维护人员发现事件的时间出现偏差，才会检查装置对时的情况，存在极大的运行风险及隐患。

随着智能变电站的推广和自动化程度的提高，信息实时性要求越来越高，时间品质描述越来越详细，主网和变电站时间的精确和统一是保证电力系统安全性和可靠性的重要措施。目前对于变电站的时钟管理仅仅依靠站内卫星钟实现，如果站内卫星钟出现故障，无法与主站时间保持一致，导致带时标信号如SOE信号时标错乱、事件时间出现偏差，影响到调度运行控制。

目前传统主站与变电站的对时都是通过各自的时钟同步系统(GPS)进行对时，没有实现互联互通，由于主站每天都有人值班巡视检查，GPS对时出现问题能及时发现和处理，而变电站基本都处于无人值守的情况，GPS对时出现问题没有相应的监测手段不能及时发现。

发明内容

本发明解决调度目前存在的变电站依靠GPS时钟同步的技术瓶颈问题，使自动化班组人员无需通过分析报文的方式进行问题追踪，并可通过主站采用规约进行时钟同步，大大提高了变电站对时故障发现的及时性和故障处理效率，满足可持续发展和新技术发展的要求。

本发明的技术方案是：

一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：变电站通过规约传输SOE记录给主站；

S2：主站对SOE记录进行分析发现对时问题，并打印生成变电站时钟同步系统异常告警信息；

S3：主站通过计算动态采集延时方式对变电站进行时钟同步，实现主站与变电站的联动，形成闭环管理。

其中，SOE是指：事件顺序记录系统或事件顺序记录分辨率,用于记录故障发生的时间和事件的类型。

进一步，在步骤S2中，当一条事件发生时，变电站会向主站发送一条该事件的SOE记录，当前调度主站通过专线通道或网络光纤通道进行通信；不发生故障时，变电站的SOE记录上送到调度主站的传输延时在2s以内；在故障情况下，会在短时间上送大量变化数据，考虑变化数据优先上送，主站收到SOE时间会稍晚些，传输延时在2s以上但不大于10秒；因此根据该特点，比对主站系统接收到SOE记录的时间与SOE记录自身时间的时间差，可以在第一时间发现变电站内时钟同步系统的异常，从而为主站是否给变电站进行时钟同步提供科学依据，变电站内时钟同步系统异常存在以下两种情况：

X1：变电站SOE记录的时间T1晚于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1<0，则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常；

X2：变电站SOE记录的时间T1早于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1>10,则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常。

进一步，步骤S3中，采用主站对时，必须考虑传输延时问题和系统反映时间问题；主站通过计算动态采集延时方式进行时钟同步，由主站发送收集传输延时的规约数据单元，此规约包含发送规约数据单元的第一瞬间的时钟时间SDT，变电站接收的时间来同步其内部时钟，变电站的时间就和时间SDT同步；变电站返回一个数据单元，此规约数据单元包含的时间为发送此帧的第一瞬间的变电站的时钟时间为SDT+tr，tr为延时误差，主站在接收了变电站响应规约的数据单元的瞬间读取系统时间RDT,整个流程总共包含两个传输延时SDT和SDT+tr，一个系统反映时间RDT，所以总的延时时间Tp可以由主站按照公式计算：

Tp＝[RDT–(SDT+tr)]/2

主站将延时时间Tp反馈给变电站的时钟同步系统进行修正，使变电站与主站实现对时准确和时钟同步。

进一步，该主站还设有内存数据库，内存数据库保存所有动态交换数据，为报文处理、变电站延时数据管理、变电站时钟同步系统异常数据展示提供动态数据交换，内存数据库所有的数据都保存在内存中，利用内存具有快速访问的特点，实现动态数据交换的高吞吐量和高吞吐性能。

进一步，步骤S1中变电站通过光纤、局域网或串口等将SOE记录传输给主站。

进一步，步骤S2中的变电站时钟同步系统异常告警信息可上传到显示屏中进行可视化展示。

本发明的有益效果是；本发明提出的变电站时钟同步态势感知方法，充分利用了现有信息和系统，不需要额外增加硬件设备投资，只需在主站进行相关功能加装即可。本发明主要具备以下优势：

1、该方法简便明晰，方便运行维护人员使用，无需进行培训；

2、本发明建立了变电站对时异常检测体系，实现对变电站对时状态的在线监测及时钟同步闭环管理，大大提高了变电站时钟同步故障发现的及时性和故障处理效率，并进一步提高了调度主站系统的可靠性；

3、本发明利用主站与变电站通讯规约，实现对变电站对时状态的监测，将所有变电站的对时情况直观、准确地呈现给自动化运行维护人员，提高了电网运行安全。

附图说明

图1是变电站时钟同步态势感知整体架构。

图2是变电站GPS故障判断流程。

图3是变电站时钟同步流程。

图4是内存数据库数据读写及同步流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

本发明采用QT嵌入式开发跨平台应用框架，结合人机界面技术、内存数据库技术、ODBC关系库访问技术、多线程技术等先进的互联网技术相结合，对传统主站与变电站时钟同步互相独立部署方式进行改进，通过变电站时钟同步态势可视化软件决解当前变电站GPS故障时不能及时感知、主站与变电站对时过程中无法联动的问题。

如图1所示，本发明建立了变电站时钟同步异常检测体系，实现了变电站对时异常的闭环管理，主站通过变电站规约上送的SOE记录，分析发现对时问题，并生成打印变电站GPS异常告警信息，通过可视化展示界面通知运行维护人员及时发现变电站对时异常情况，同时主站通过计算动态采集延时方式对变电站进行时钟同步，实现主站与变电站的联动。一方面在主站采用相关技术手段先手动对异常变电站进行对时，从而不影响主站对变电站的告警监视，另一方面及时通知变电站现场运行人员对GPS故障进行排查，实现整个故障过程的闭环管理。

其中，变电站通过光纤、局域网或串口将SOE记录传输给主站。

当一条事件发生时，变电站一般会向主站发送一条该事件的SOE记录，当前调度主站一般通过四线专线通道或网络光纤通道进行通信，波特率不低于1200b/s。正常情况变电站不会有大量信息上送到调度主站，一般每帧报文不会超过256个字节，所以正常情况下变电站的SOE记录上送到调度主站的传输延时一般在2s以内；在故障情况下，会在短时间上送大量变化数据，考虑变化数据优先上送，主站收到SOE时间会稍晚些，但是根据实际运行情况，传输延时一般大于2秒，小于10秒。因此根据该特点，比对主站系统接收到SOE记录的时间与SOE记录自身时间的时间差，可以在第一时间发现变电站内时钟同步系统(GPS)的异常，如图2所示，从而为主站是否给变电站进行时钟同步提供科学依据。变电站内时钟同步系统异常存在以下两种情况：

X1：变电站SOE记录的时间T1晚于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1<0，则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常；

X2：变电站SOE记录的时间T1早于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1>10(s),则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常。

同时生成异常告警记录并打印生成变电站时钟同步系统异常告警信息存储在内存数据库中。

当变电站发生以上两种情况时，即可判断站内GPS异常，从而提醒运行维护人员及时进行问题处理，在故障排查完之前，通过主站对变电站进行对时。采用主站对时，必须考虑传输延时问题和系统反映时间问题。本发明通过计算动态采集延时方式进行时钟同步，如图3所示，由主站发送收集传输延时的规约数据单元，此规约包含发送规约数据单元的第一瞬间的时钟时间SDT，变电站接收的时间来同步其内部时钟，变电站的时间就和时间SDT同步；变电站返回一个数据单元，此规约数据单元包含的时间为发送此帧的第一瞬间的变电站的时钟时间为SDT+tr,tr为延时误差，主站在接收了变电站响应规约的数据单元的瞬间读取系统时间RDT,整个流程总共包含两个传输延时SDT和SDT+tr、一个系统反映时间RDT，所以总的延时时间Tp可以由主站按照公式计算：

Tp＝[RDT–(SDT+tr)]/2

主站将延时时间Tp反馈给变电站的时钟同步系统进行修正，使变电站与主站实现对时准确和时钟同步。

内存数据库访问及数据同步流程如图4所示，内存数据库保存所有动态交换数据，为报文处理、变电站延时数据管理、变电站GPS异常可视化展示等提供动态数据交换，内存数据库所有的数据都保存在内存中，利用内存具有快速访问的特点，实现动态数据交换的高吞吐量和高吞吐性能。为了提高内存数据库的高可靠和高可用性，内存数据库设置主从数据备份，可设置一主多从，主内存数据库提供数据读写，从内存数据库提供数据读，主内存数据库实时将变化数据同步到从内存数据库中，在主内存数据库崩溃时，从内存数据库升级为主内存数据库，直到原主内存数据库恢复，从内存数据库再次降级为从内存数据库。为了提升主内存数据库的性能，一般主内存数据库不设置数据同步写到磁盘文件保存，而在从数据库设置数据同步磁盘策略，将内存数据保存到磁盘上，避免在节点发生故障时，可从磁盘恢复数据。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：变电站通过规约传输SOE记录给主站；

S2：主站对SOE记录进行分析发现对时问题，并打印生成变电站时钟同步系统异常告警信息；

S3：主站通过计算动态采集延时方式对变电站进行时钟同步，实现主站与变电站的联动，形成闭环管理。

2.根据权利要求1所述的一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，在步骤S2中，当一条事件发生时，变电站会向主站发送一条该事件的SOE记录，当前调度主站通过专线通道或网络光纤通道进行通信；不发生故障时，变电站的SOE记录上送到调度主站的传输延时在2s以内；在故障情况下，会在短时间上送大量变化数据，考虑变化数据优先上送，主站收到SOE时间会稍晚些，传输延时在2s以上但不大于10秒；因此根据该特点，比对主站系统接收到SOE记录的时间与SOE记录自身时间的时间差，可以在第一时间发现变电站内时钟同步系统的异常，从而为主站是否给变电站进行时钟同步提供科学依据，变电站内时钟同步系统异常存在以下两种情况：

X1：变电站SOE记录的时间T1晚于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1<0，则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常；

X2：变电站SOE记录的时间T1早于主站系统接收到该条SOE记录的时间T2，即时间差Td：Td＝T2-T1>10,则可判断SOE记录的时间异常，从而得出结论该变电站GPS对时异常。

3.根据权利要求1所述的一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，步骤S3中，采用主站对时，必须考虑传输延时问题和系统反映时间问题；主站通过计算动态采集延时方式进行时钟同步，由主站发送收集传输延时的规约数据单元，此规约包含发送规约数据单元的第一瞬间的时钟时间SDT，变电站接收的时间来同步其内部时钟，变电站的时间就和时间SDT同步；变电站返回一个数据单元，此规约数据单元包含的时间为发送此帧的第一瞬间的变电站的时钟时间为SDT+tr，主站在接收了变电站响应规约的数据单元的瞬间读取系统时间RDT,整个流程总共包含两个传输延时SDT和SDT+tr、一个系统反映时间RDT，所以总的延时时间Tp可以由主站按照公式计算：

Tp＝[RDT–(SDT+tr)]/2

主站将延时时间Tp反馈给变电站的时钟同步系统进行修正，使变电站与主站实现对时准确和时钟同步。

4.根据权利要求1所述的一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，该主站还设有内存数据库，内存数据库保存所有动态交换数据，为报文处理、变电站延时数据管理、变电站时钟同步系统异常数据展示提供动态数据交换，内存数据库所有的数据都保存在内存中，利用内存具有快速访问的特点，实现动态数据交换的高吞吐量和高吞吐性能。

5.根据权利要求1所述的一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，步骤S1中变电站通过光纤、局域网或串口将SOE记录传输给主站。

6.根据权利要求1所述的一种变电站时钟同步态势感知方法，其特征在于，步骤S2中的变电站时钟同步系统异常告警信息可上传到显示屏中进行可视化展示。