CN110492963B - 一种风电场对时系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电场对时系统，其包括以下单元：虚拟端口映射单元、对时服务器自身对时client单元、对时报文监测单元、对时报文异常记录单元、对时报文分析单元、重启对时服务器自身对时Server单元、重启对时服务器自身对时client单元、其他设备对时软件异常报警单元。本发明为通过将对时服务器的A和B端口都虚拟映射给端口C来实现对时服务器同时作对时client端和服务端的功能，同时通过对时报文监测单元实时监听对时报文、对时报文异常记录单元记录异常报文、对时报文分析单元对异常报文进行分类归属分析得出引起对时异常的原因，根据具体原因及时进行处理，最大程度上保证整个风电场设备时间统一精准。

Description

一种风电场对时系统
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风电场对时系统。
背景技术
NTP(Net Time Protocol)网络时间协议，用于互联网中时间同步的标准网络协议，其作用是把网络中计算机时间同步到UTC(协调世界时)。
NTP采用无连接的UDP协议，包含数据报文和控制报文都封装在UDP报文中，此协议网络开销少，充分考虑互联网上时间的复杂度，提供的机制严格、实用、有效。支持MD5加密等验证算法充分保证网络安全，这些措施使NTP可以在互联网上获取可靠和精确的时间同步，使得NTP协议成为一种公认的网络时间同步工具。通常情况下，NTP协议提供的时间精度为毫秒级。
传统的NTP协议有4种工作模式，对等体模式、客户/服务器模式、广播模式和组播模式。风电场使用的为客户端/服务端工作模式，此工作模式下，一台设备只能作服务端或者客户端，不能同时既作服务端又作客户端。
对时现有的工作模式是风电场所有设备（每台风机的PLC、本地数据采集单元等）都设置为NTP协议的对时client端，对时服务器设置为对时服务端来保证风电场设备在时间上的统一，但是对时服务器无法再同时作为客户端与GPS时钟源去对时，这样风电场设备就无法与其他系统保持时间统一，比如风功率预测系统、AGC/AVC系统等。为了解决对时问题，有两种方案：
1、所有设备都作为NTP协议的客户端去与GPS时钟源对时，但此方案无法实现，主要原因为， GPS时钟源支持的客户端数量上有限制，超过一定数量，则无法实现对时。
2、风电场所有设备（每台风机的PLC、本地数据采集单元等）都设置为NTP协议的对时client端，对时服务器设置为对时服务端先保证我司风电设备在时间上的统一，同时，对时服务器作为客户端与GPS时钟源去对时。
方案2为目前最为理想方案。但NTP协议本身是无法实现同台设备既作对时服务端又作对时client端。传统的风电场对时系统由于没有对对时软件的进行实时监控，当该软件异常关闭后，风场设备的的时间就无法保持一致。附图1为传统的风电场对时系统，具体包括风电场前端对时模1、对时服务器自身对时Server2。模块1为风电场每台风机需要对时的所有设备，具体到每台风机，包含风机侧对时client101，风机侧对时client102，风机侧对时client10N。
发明内容
为了解决风电场对时的上述技术问题，本发明提供一种既可作NTP对时协议客户端又可作服务端的风电场对时系统。
本发明解决上述技术问题蝗技术方案是：一种风电场对时系统，包括：
虚拟端口映射单元，用于将对时服务器中的对时服务器自身对时client单元对时端口B和对时服务器自身对时Server端口A都映射成NTP协议默认对时端口C对外发送和接收对时报文来完成对时；
以及对时服务器自身对时client单元，用于与模块GPS时钟源进行对时；
以及对时报文监测单元，用于为对对时服务中发送和接收的每一条对时报文进行实时监测；
以及对时报文异常记录单元，用于为对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行记录与存储；
以及对时报文分析单元，用于为对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行分类分析；
以及重启对时服务器自身对时Server单元，用于为对对时服务中自身对时Server进行重新启动；
以及重启对时服务器自身对时client单元，用于为对对时服务中自身对时client端对时重新启动。
上述的风电场对时系统中，还包括其他设备对时软件异常报警单元，用于根据对时报文分析单元分析结果，如果是由于与对时服务器的其他对时设备对时软件异常而导致的无法对时，此时本单元将报出具体的异常报警信息提示现场工程师进行处理。
本发明的技术效果在于：本发明为通过将对时服务器的A和B端口都虚拟映射给端口C来实现对时服务器同时作对时client端和服务端的功能，同时通过对时报文监测单元实时监听对时报文、对时报文异常记录单元记录异常报文、对时报文分析单元对异常报文进行分类归属分析得出引起对时异常的原因，根据具体原因及时进行处理，最大程度上保证整个风电场设备时间统一精准。
附图说明
图1为传统风电场对时系统框图。
图2为本发明的结构框图。
图3为本发明的流程图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细。
如图2所示，本发明包括具体包括风电场前端对时模块1、对时服务器自身对时Server模块2、映射模块3。模块1为风电场每台风机需要对时的所有设备，具体到每台风机，包含风机侧对时client101，风机侧对时client102，风机侧对时client10N等，对时Client为包括每台风机的本地数据采集单元、每台风机的PLC，每台风机的其他对时设备等。这些对时设备设置为NTP协议对时客户端与模块2-对时服务器自身对时Server实现对时。映射模块3包含以下单元：虚拟端口映射单元301、对时服务器自身对时client单元302、对时报文监测单元303、对时报文异常记录单元304、对时报文分析单元305、重启对时服务器自身对时Server单元306、重启对时服务器自身对时client单元307、其他设备对时软件异常报警单元308。上述虚拟端口映射单元功能301就是为了解决对时服务器无法既做为客户端又做为服务端对时问题，该单元通过将模块3中的对时服务器自身对时client单元302对时端口B和对时服务器自身对时Server2端口A都映射成NTP协议默认对时端口C对外发送和接收对时报文来完成对时，对时服务器自身对时client单元302和对时服务器自身对时Server2相应的对时报文都是通过映射端口C来完成对时数据交换。上述对时报文监测单元303主要功能为对对时服务中发送和接收的每一条对时报文进行实时监测，这些实时报文包括对时服务器自身对时Server2中对时软件发送和接收的报文及对时服务器自身对时client单元302中对时软件发送和接收的对时报文。上述对时报文异常记录单元304主要功能为对对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行记录与存储。上述对时报文分析单元305主要功能为对对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行分类分析。分为4类，分别为对时服务器自身对时Server2中对时发送报文、对时服务器自身对时Server2中对时接收的报文、对时服务器自身对时client单元302发送的对时报文、自身服务器对时client单元302接收的对时报文。上述重启自身对时服务器自身对时Server306单元主要功能为对对时服务器自动对时Server2进行重新启动。上述重启对时服务器自身对时client单元307主要功能为对位于对时服务中对时服务器自身对时client单元302进行重新启动。上述其他设备对时软件异常报警单元308主要功能为根据上述对时报文分析单元305分析结果，如果是由于与对时服务器的其他对时设备对时软件异常而导致的无法对时，此时本单元将报出具体的异常报警信息提示现场工程师进行处理，其他的对时设备为模块1中的风电场每台风机需要对时的所有设备及模块4中GPS时钟源。
图3为本发明的流程图，其具体步骤如下：
步骤1：设置上述附图2中对时服务器自动对时Server单元2的对时端口为A，A为非NTP协议的默认端口123端口。设置上述附图2中的对时服务器自身对时client单元302的对时端口为B，B为非NTP协议的默认端口123端口。
步骤2：虚拟端口映射单元301通过将步骤1中设置好的端口A和端口B都映射成NTP协议默认对时端口C（123端口）。这样对时服务器自身对时client单元302和对时服务器自动对时Server2相应的对时报文都是通过C端口来完成对时数据交换。
步骤3：完成上述步骤2之后查看与位于对时服务器模块2和映射模块3对时的所有设备的时间，包括模块1风电场前端对时设备和GPS时钟源4时间是否全部一致。全部一致则进入步骤5，不一致则进入步骤4。
步骤4：上述步骤3中的模块中出现时间不一致问题，则需要进入本步骤对位于对时服务器中的对时服务器自身对时client单元302和对时服务器自动对时Server单元2进行重新启动，重新启动之后进入步骤1。
步骤5：上述步骤3中所有对时设备时间一致后进入本步骤，本步骤中对时报文监测单元303对对时服务器中发送和接收的每一条对时报文进行实时监测，能监测到报文（包括所有正常和异常报文），则进入步骤6，无法监测到报文，则进入步骤1。
步骤6：对时报文异常记录单元304对对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行记录与存储。正常NTP协议报文为发送与接收报文一一对应，异常报文分为两种，一种是报文的表头与正常报文不同，另一种是只有发送出发而没有接收回应的报文。本步骤中记录这两类异常报文。
步骤7：对时报文分析单元305对对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行分类分析。分为4类，分别为对时服务器自身对时Server2中对时发送报文、对时服务器自身对时Server2中对时接收的报文、对时服务器自身对时client单元302发送的对时报文、对时服务器自身对时client单元302接收的对时报文。这4类报文中如果对时服务器自身对时Server2发送的对时报文异常，触发重启对时服务器自身对时Server单元306对对时软件进行重启，如果对时服务器自身对时Server2无法接收到对时报文，此时触发其他设备对时软件异常报警单元308，如果是自身对时服务器对时client单元302发送的对时报文异常，触发重启对时服务器自身对时client单元307对时软件进行重启，如果是自身对时服务器对时client单元302中对时软件接收的对时报文异常，触发此时触发其他设备对时软件异常报警单元308。
步骤8：根据步骤7中对时报文分析单元305分析的对时异常原因，有针对性地触发重启自身对时Server单元306、重启自身对时client单元307、其他设备对时软件异常报警单元这单个单元308，具体为：
如果对时服务器自身对时Server发送2的对时报文异常，触发重启对时服务器自身对时Server单元306进行重启，如果对时服务器自身对时Server2无法接收到对时报文，此时触发其他设备对时软件异常报警单元308，对时界面上报出模块1风场前端某对时设备异常报警信息提示现场工程师及时进行处理，如果是自身对时服务器对时client302单元发送的对时报文异常，触发重启自身对时client单元307对时软件进行重启，如果是自身对时服务器对时client单元302接收的对时报文异常，触发此时触发其他设备对时软件异常报警单元308，报出模块GPS时钟源4设备异常的报警信息提示现场工程师及时进行处理。
本发明具体实施方式相比传统风电场对时系统，具有以下优点：
1、可以实现整个风电场所有风电设备时间上的统一；
2、具备检测风机本地需对时设备（本地数据采集单元、PLC）和GPS时钟源设备的对时软件异常关闭且发出告警功能；
3、具备对运行于对时系统自身的对时软件异常关闭时的自动重启功能。

Claims (2)

1.一种风电场对时系统，其特征在于，包括：
虚拟端口映射单元，用于将对时服务器中的对时服务器自身对时client单元对时端口B和对时服务器自身对时Server端口A都映射成NTP协议默认对时端口C对外发送和接收对时报文来完成对时；
以及对时服务器自身对时client单元，用于与模块GPS时钟源进行对时；
以及对时报文监测单元，用于为对时服务中发送和接收的每一条对时报文进行实时监测；
以及对时报文异常记录单元，用于为对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行记录与存储；
以及对时报文分析单元，用于为对时服务中发送和接收的每一条异常对时报文进行分类分析；
以及重启对时服务器自身对时Server单元，用于为对时服务中自身对时Server进行重新启动；
以及重启对时服务器自身对时client单元，用于为对时服务中自身对时client端对时重新启动。
2.根据权利要求1所述的风电场对时系统，其特征在于，还包括其他设备对时软件异常报警单元，用于根据对时报文分析单元分析结果，如果是由于与对时服务器的其他对时设备对时软件异常而导致的无法对时，此时本单元将报出具体的异常报警信息提示现场工程师进行处理。
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