CN109889293A - 一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法及系统，方法包括：S1，采用IEC61850分层级建模方式构建时间同步装置信息模型，分别定义时间同步装置中智能装置、逻辑设备及逻辑节点；S2，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取网络拓扑关系。本发明通过对时间同步装置IEC61850分层级建模可实现自动网络拓扑，更清晰直观的看清各时钟与被授时设备之间的连接关系，以便后续根据此网络拓扑进行授时，提高授时效率，解决了变电站授时设备和被授时设备对时网络拓扑的自动生成问题。

Description

一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，还涉及一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统。

背景技术

随着智能变电站的发展，变电站时间同步系统发挥着日益重要的作用。变电站时间同步系统是电力系统运行控制和故障分析的重要基础条件，其核心功能是为电网运行设备提供授时服务，为电网的数据采集和故障分析提供统一的时间基准。

然而，目前的时间同步系统只有单向的授时功能，缺少了相应的管理功能和直观的可视化展示，授时设备与被授时设备的连接关系只能通过人工方式得出，亟待通过技术手段去解决变电站授时设备和被授时设备对时网络自动生成的问题，以提升变电站时间同步管理水平。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法及系统，解决了变电站授时设备和被授时设备对时网络拓扑的自动生成问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，包括以下过程：

S1，采用IEC61850分层级建模方式对时间同步装置构建时间同步装置信息模型；

S2，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置信息模型的网络拓扑关系。

进一步的，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备。

进一步的，所述采用IEC61850分层级建模方式对时间同步装置构建时间同步装置信息模型，包括：

将主时钟一、主时钟二和各从时钟定义为智能装置；

将与从时钟相连的每一个被授时设备定义为一个逻辑节点LTSM；

将从时钟定义为两个逻辑设备，分别是自身本体信息LD0和监测信息TMU，LD0包含从时钟自检信息逻辑节点LCSM，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM，

将主时钟一定义为一个逻辑设备LD0，

将主时钟二定义为多个逻辑设备，包括自身本体信息LD0和监测信息TMU，还包含主时钟一的逻辑设备LD0、各个从时钟设备的本体信息LD0和监测信息TMU。

进一步的，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中包括2个数据对象，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点，如果对时监测模块运行正常，则DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

如果两个数据对象均置0，则说明被授时设备处于监测状态，可以正确的自动生成拓扑连接图。

进一步的，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中包括3个数据对象，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码。

进一步的，所述按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型获取网络拓扑关系的过程包括：

第一步：通过主时钟逻辑设备辨识出主时钟的数量，通过从时钟逻辑设备辨识出从时钟的数量；

第二步：通过主时钟和从时钟的逻辑节点LN辨识出与各时钟相连的被授时设备的数量；

第三步：通过从时钟自检信息逻辑节点辨识出被授时设备是否处于监测状态，如果被授时设备处于监测状态，此时可以进行自动网络拓扑；

第四步：通过从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM辨识出被授时设备；

第五步：通过所建模型的分层结构确定时间同步装置与被授时设备的连接关系。

相应的，本发明还提供了一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，其特征是，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备；

系统包括时间同步装置信息模型建模模块和时间同步装置信息模型解析模块；

时间同步装置信息模型建模模块，采用IEC61850分层级建模方式构建时间同步装置信息模型；

时间同步装置信息模型解析模块，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置的网络拓扑关系。

进一步的，所述时间同步装置信息模型建模模块包括：

智能装置模块，用于将主时钟一、主时钟二和各从时钟定义为智能装置；

逻辑节点模块，用于将与从时钟相连的每一个被授时设备定义为一个逻辑节点LTSM；

逻辑设备模块，用于将从时钟定义为两个逻辑设备，分别是自身本体信息LD0和监测信息TMU，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM，将主时钟一定义为一个逻辑设备LD0，将主时钟二定义为多个逻辑设备，包括自身本体信息LD0和监测信息TMU，还包含主时钟一的逻辑设备LD0、各个从时钟设备的本体信息LD0和监测信息TMU。

进一步的，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中包括2个数据对象，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点，如果对时监测模块运行正常，DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，则WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

进一步的，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中包括3个数据对象，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明通过对时间同步装置信息进行建模，实现了变电站授时设备和被授时设备对时网络的自动生成，提高了系统对时效率。

附图说明

图1为本发明方法的整体流程图；

图2为本发明构建的变电站时间同步装置信息模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，如图1所示，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备，此时间同步装置(各时钟)是用来对多个被授时设备进行授时实现时间同步，因此此时间同步装置也可以称为“授时设备”。

获取时间同步装置的网络拓扑关系包括以下过程：

S1，采用IEC61850分层级建模方式构建时间同步装置信息模型，时间同步装置信息模型包括智能装置、逻辑设备及逻辑节点；

S2，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置的网络拓扑关系。

本发明方法，通过对时间同步装置IEC61850分层级建模可实现自动网络拓扑，更清晰直观的看清各时钟(包括主时钟一、主时钟二和从时钟)与被授时设备之间的连接关系，以便后续根据此网络拓扑对被授时设备进行授时，提高授时效率。

实施例1

一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，参见图1所示，包括含监测功能的主时钟一和主时钟二，以及多个从时钟；

实际变电站中根据相关标准，须配备两个主时钟(分别记为主时钟一和主时钟二)，主时钟一和主时钟二可以采用现有技术中“四统一”II型时钟，具备时间同步监测功能，主时钟一和主时钟二互为备用，主时钟二作为主监测时钟，通过主时钟二的监测模块搜集各时钟信息并通过IEC61850上送至时间同步监测主站。

主时钟一和主时钟二通过北斗卫星导航系统(BD)和全球定位系统(GPS)接收时钟信号；

主时钟一和主时钟二之间通过光纤B码进行时间信息的交互；

主时钟一通过光纤B码对其他从时钟进行授时；

主时钟二通过光纤B码对其他从时钟进行授时；

每个从时钟可连接多个被授时设备，通过光纤B码对与其连接的多个被授时设备进行授时；

从时钟通过网络时间协议(NTP)对间隔层设备进行时钟同步监测；

从时钟通过GOOSE协议对过程层设备进行时钟同步监测。

为了获取上述时间同步系统的网络拓扑关系，采用IEC61850分层级建模对象的方式构建时间同步装置信息模型，对变电站时间同步装置信息模型的智能装置(IED)、逻辑设备(LD)及逻辑节点(LN)进行了定义。

1)智能装置为：含监测功能的主时钟一、主时钟二和从时钟。

智能装置(IED)命名如下：主时钟一命名为TMDev01，主时钟二命名为TMDev02，从时钟按照TMDev03，TMDev04……序号依次递增的方式对各从时钟依次命名。

2)逻辑节点为：与从时钟相连的每一个被授时设备监测信息视为一个逻辑节点。

与时钟相连的每一个被授时设备监测信息定义为一个逻辑节点(LN)，各从时钟下的被授时设备按照LTSM1，LTSM2……序号依次递增的方式依次命名。例如参见图1所示，从时钟TMDev03下连接的被授时设备依次命名为LTSM1、LTSM2……LTSM50，从时钟TMDev04下连接的被授时设备依次命名为LTSM1、LTSM2……LTSM50。

3)逻辑设备为：将从时钟视为两个逻辑设备，将主时钟一视为一个逻辑设备，将主时钟二视为多个逻辑设备，数量根据从时钟个数确定，如果有N个从时钟，则含监测功能的主时钟视为2N+3个逻辑设备。

为将设备信息分类上传监控主站，便于实现自动网络拓扑，将从时钟设备根据所含信息的不同定义为两个逻辑设备，实例名分别为自身本体信息LD0和监测信息TMU，LD0包含从时钟自检信息逻辑节点LCSM，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM；

将主时钟一TMDev01的本体信息定义为一个逻辑设备，实例名为LD0，此逻辑设备包含主时钟一TMDev01的自检信息逻辑节点LCSM；

对主时钟TMDev02进行定义，其应包含全站时间同步装置的对时检测信息，主时钟二TMDev2应继承从时钟的逻辑设备(LD)，各LD添加从时钟设备名称(IED)以示区分，具体来说，应包含其自身本体信息LD0和监测信息TMU，还应包含主时钟一TMDev01的本体信息TMDev01_LD0，各个从时钟设备的本体信息和监测信息，并以TMDev03_LD0，TMDev03_TMU，TMDev04_LD0，TMDev04_TMU等的方式依次命名。

最后，利用所得到的时间同步装置模型通过IEC61850标准解析得到时间同步装置(各时钟)和被授时设备之间的网络连接关系。

为解析出时间同步装置(各时钟)和被授时设备的连接情况，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中新增2个数据对象，如表1所示，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点(SPS)，如果对时监测运行正常，则DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点(SPS)，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

此处被监测装置在本实施例中是指被授时设备，此监测工作是指监测从时钟下所连接的被授时设备。

如果两个数据对象的值均置0，则表明被授时设备处于监测状态且监测工作正常，可以正确的自动生成拓扑连接图(拓扑网络关系)。

表1逻辑节点LCSM新增的数据对象表

为自动获取各被授时设备的名称，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中新增3个数据对象，如表2所示，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点(SPS)；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串(VString)；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码(Unicode255)。

这三个数据对象详细的描述了被监测装置(即被授时设备)的名称。

表2逻辑节点LTSM的数据对象表

属性名	属性类型	中文语义	获取方式
				IsInst	SPS	是否实例化，若为true则表示有监测对象	监测模块配置时生成
IEDName	VString	被监测装置的IEDName	从SCD中获取
				IEDDesc	Unicode255	被监测装置的中文描述	从SCD中获取

根据图1所示的时间同步装置，在创建模型时，按照IEC61850规定的方法扩展逻辑节点和数据对象(数据对象是对一个功能的抽象，LN是对包含多个数据对象的一组功能的抽象)，通过对逻辑设备、逻辑节点的建模，构建了变电站时间同步装置信息模型，如图2所示。

在该模型的基础上，通过以下过程对时间同步装置和被授时设备的连接关系进行拓扑：

第一步：通过主时钟逻辑设备LD辨识出主时钟的数量，通过从时钟逻辑设备LD辨识出从时钟的数量；

第二步：通过主时钟和从时钟的逻辑节点LN辨识出与各时钟相连的被授时设备的数量；

第三步：通过从时钟自检信息逻辑节点LCSM辨识出被授时设备是否处于监测状态，如果对时监测工作状态DevSelfAlarm和所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm均置0，则说明被授时设备处于监测状态，此时可以进行下一步来实现自动网络拓扑；

第四步：通过从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM辨识出被授时设备的名称和中文描述；

第五步：通过所建模型的分层结构确定授时设备与被授时设备的连接关系。

本发明方法，可实现自动网络拓扑，更清晰直观的看清各时钟与设备之间的连接关系，以便后续根据此网络拓扑进行授时，提高授时效率。

实施例2

基于与上述方法同样的发明构思，本发明的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备；

系统包括时间同步装置信息模型建模模块和时间同步装置信息模型解析模块；

时间同步装置信息模型建模模块，采用IEC61850分层级建模方式构建时间同步装置信息模型，时间同步装置信息模型中包括智能装置、逻辑设备及逻辑节点；

时间同步装置信息模型解析模块，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置的网络拓扑关系。

进一步的，所述时间同步装置信息模型建模模块包括：

智能装置模块，用于将主时钟一、主时钟二和各从时钟定义为智能装置；

逻辑节点模块，用于将与从时钟相连的每一个被授时设备定义为一个逻辑节点LTSM；

逻辑设备模块，用于将从时钟定义为两个逻辑设备，分别是自身本体信息LD0和监测信息TMU，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM，将主时钟一定义为一个逻辑设备LD0，将主时钟二定义为多个逻辑设备，包括自身本体信息LD0和监测信息TMU，还包含主时钟一的逻辑设备LD0、各个从时钟设备的本体信息LD0和监测信息TMU。

进一步的，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中包括2个数据对象，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点，如果对时监测模块运行正常，DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，则WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

进一步的，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中包括3个数据对象，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码。

本发明通过对时间同步装置IEC61850分层级建模可实现自动网络拓扑，更清晰直观的看清各时钟与设备之间的连接关系，以便后续根据此网络拓扑进行授时，提高授时效率，解决了变电站授时设备和被授时设备对时网络拓扑的自动生成问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，包括以下过程：

S1，采用IEC61850分层级建模方式对时间同步装置构建时间同步装置信息模型；

S2，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置的网络拓扑关系。

2.根据权利要求1所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备。

3.根据权利要求2所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，所述采用IEC61850分层级建模方式对时间同步装置构建时间同步装置信息模型，包括：

将主时钟一、主时钟二和各从时钟定义为智能装置；

将与从时钟相连的每一个被授时设备定义为一个逻辑节点LTSM；

将从时钟定义为两个逻辑设备，分别是自身本体信息LD0和监测信息TMU，LD0包含从时钟自检信息逻辑节点LCSM，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM，

将主时钟一定义为一个逻辑设备LD0，

将主时钟二定义为多个逻辑设备，包括自身本体信息LD0和监测信息TMU，还包含主时钟一的逻辑设备LD0、各个从时钟设备的本体信息LD0和监测信息TMU。

4.根据权利要求3所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中包括2个数据对象，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点，如果对时监测运行正常，则DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，则WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

5.根据权利要求3所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中包括3个数据对象，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码。

6.根据权利要求3所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现方法，其特征是，所述按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型获取网络拓扑关系的过程，包括：

通过主时钟逻辑设备辨识出主时钟的数量，通过从时钟逻辑设备辨识出从时钟的数量；

通过主时钟和从时钟的逻辑节点LN辨识出与各时钟相连的被授时设备的数量；

通过从时钟自检信息逻辑节点辨识出被授时设备是否处于监测状态，如果被授时设备处于监测状态，则进行下一步；

通过从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM辨识出被授时设备；通过所建模型的分层结构确定时间同步装置与被授时设备的网络拓扑关系。

7.一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，其特征是，时间同步装置包括主时钟一、主时钟二和多个从时钟，主时钟一与各从时钟相连以监测各从时钟，主时钟二与主时钟一连接并且两者互为主备，每个从时钟连接多个被授时设备；

系统包括时间同步装置信息模型建模模块和时间同步装置信息模型解析模块；其中；

时间同步装置信息模型建模模块，采用IEC61850分层级建模方式构建时间同步装置信息模型；

时间同步装置信息模型解析模块，按照IEC61850规则解析时间同步装置信息模型，获取时间同步装置的网络拓扑关系。

8.根据权利要求7所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，其特征是，所述时间同步装置信息模型建模模块包括：

智能装置单元，用于将主时钟一、主时钟二和各从时钟定义为智能装置；

逻辑节点单元，用于将与从时钟相连的每个被授时设备定义为一个逻辑节点LTSM；

逻辑设备单元，用于将从时钟定义为两个逻辑设备，分别是自身本体信息LD0和监测信息TMU，LD0包含从时钟自检信息逻辑节点LCSM，TMU包含从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM，将主时钟一定义为一个逻辑设备LD0，将主时钟二定义为多个逻辑设备，包括自身本体信息LD0和监测信息TMU，还包含主时钟一的逻辑设备LD0，各个从时钟设备的本体信息LD0和监测信息TMU。

9.根据权利要求8所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，其特征是，从时钟自检信息逻辑节点LCSM中包括2个数据对象，分别为：

对时监测工作状态DevSelfAlarm，数据属性类型为单点，如果对时监测运行正常，则DevSelfAlarm置0；

所有被监测装置时间偏差状态总告警WholeAlarm，数据属性类型为单点，如果所有被监测装置对时偏差值都没有超过设定门限值，则WholeAlarm置0，说明被监测装置时间不存在异常。

10.根据权利要求8所述的一种时间同步装置的网络拓扑关系实现系统，其特征是，从时钟对被授时设备的监测信息逻辑节点LTSM中包括3个数据对象，分别为：

是否实例化标志IsInst，数据属性为单点；

被监测装置名称IEDName，数据属性类型为可见字符串；

被监测装置中文描述IEDDesc，数据属性类型为255位长字符统一编码。