CN111061147A - 一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统及方法，系统包括同步基准源、无线网络、基站、智能变电站和时钟对时装置；无线网络与同步基准源相连；各基站分别与无线网络相连；时钟对时装置分别与对应的基站和智能变电站相连，接收并对基站发送的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为智能变电站站内的基准时钟信息，将基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，将时钟信息传送至站内各层设备。本发明利用无线网络提供空口对时协议报文，为整个区域智能变电站时钟对时装置提供基准时钟，进而完成站内设备对时。

Description

一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统及方法。

背景技术

电力行业迅速发展，与其相关的自动化产品亦不断增长，在电力系统的许多领域，诸如时间顺序记录、继电保护、故障测距、电能计费、实时信息采集、站域保护、广域保护等都需要有一个统一的、高精度的时间基准。只有具备了统一精确的时间源，才可以更好的实现各系统的运行监控和故障分析，可以通过各种电力系统自动化控制设备的开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。电力系统对统一时间的要求愈来愈迫切，高精度、高可靠的时间同步网已经成为现代化电力系统稳定运行的重要基础。但现有电力系统大都是通过在变电站等机房内部配置GPS卫星接收机的方式来获得时间信息，不具备各分散GPS接收机的网管能力，无法预防由于时间同步不良而可能导致的各种问题，GPS接收机广泛使用，但各站点不能共享，资源浪费严重，且GPS信号一旦发生故障，则守时性能低，同步质量下降，为电力系统的安全稳定运行带来诸多隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统及方法，在无线网络及智能变电站三层两网体系架构下，利用无线网络空口对时协议报文，为整个区域智能变电站时钟对时装置提供基准时钟，进而完成站内设备对时，以解决目前区域内智能变电站的对时同步问题。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，包括：

同步基准源；

无线网络，所述无线网络与同步基准源相连，完成全网时钟同步；

若干个基站，各基站分别与所述无线网络相连；

若干个智能变电站；

若干个时钟对时装置，所述时钟对时装置的两端分别与对应的基站和智能变电站相连；所述时钟对时装置接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

可选地，所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络。

可选地，所述时钟对时装置还包括对时模块，所述对时模块设于所述时钟信息转换模块和对时信息输出模块之间，由PLL锁相环单元、自守时控制单元、晶振单元构成，用于实现时钟对时装置锁相守时功能。

可选地，所述智能变电站采用三层两网的网络架构，站内设备包括过程层、间隔层和站控层设备，所述时钟对时网络包括与过程层对应的过程层对时总线、与间隔层对应的间隔层对时总线、与站控层对应的站控层对时总线；各层设备提供相应的对时接口，通过所述时钟同步对时网络，获取对时信息，完成对时功能。

可选地，所述同步基准源包括天基卫星系统和地基授时系统，所述天基卫星系统为主系统；所述地基授时系统为备份系统；正常情况下以天基卫星系统作为对时参考源，当所述天基卫星系统出现异常时，则将地基授时系统作为对时参考源。

可选地，所述无线网络为5G网络，包括相连的5G核心网络和5G同步网络，所述5G核心网络与所述同步基准源相连，所述5G同步网络与各基站相连。

第二方面，本发明提供了一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，包括：

基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步；

利用与无线网络相连的各个基站，发送空口对时协议报文；

各智能变电站内的时钟对时装置，接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

可选地，所述基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步，具体为：

将同步基准源作为时钟源，无线同步网通过天基卫星系统和地基授时系统一主一备两路时间同步信号为基站提供时间同步信息，保证无线网络的全网时钟同步。

可选地，所述将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，具体为：

将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，由所述时钟对时网络中的过程层对时总线将时钟信息传送至站内过程层中的设备；由所述时钟对时网络中的间隔层对时总线将时钟信息传送至站内间隔层中的设备；由所述时钟对时网络中的站控层对时总线将时钟信息传送至站内站控层中的设备。

可选地，所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明减少了区域内各智能变电站GPS装置使用，降低了GPS装置使用风险；

(2)基于无线网络(优选5G无线网络)统一授时的区域内各智能变电站，具备时钟同步网管能力，有利于各智能变电站的协同配合，促进站域、广域保护的发展；

(3)5G同步网的高精度时钟同步能力可有效提高区域内智能变电站对时精度及对时可靠性，有利于电力系统的安全稳定运行。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的基于无线网络的区域智能变电站授时系统的结构示意图；

图2是本发明一种实施例中区域内各智能变电站时钟对时装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，如图1-2所示，包括：同步基准源、无线网络、若干个基站、若干个智能变电站和若干个时钟对时装置；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述同步基准源包括天基卫星系统和地基授时系统，所述天基卫星系统为主系统；所述地基授时系统为备份系统；正常情况下以天基卫星系统作为对时参考源，当所述天基卫星系统出现异常时，则将地基授时系统作为对时参考源；所述的天基卫星系统和地基授时系统均为现有技术中的系统，因此，本发明中不对其结构进行详细说明，只要能够实现提供时钟源即可；

所述无线网络与同步基准源相连，完成全网时钟同步；在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述无线网络为5G网络，所述5G网络包括相连的5G核心网络和5G同步网络，所述5G核心网络与所述同步基准源相连，所述5G同步网络与各基站相连；即5G核心网络中接入同步基准源，用于5G同步网的时钟同步，并作为5G同步网的最高级时钟源，5G同步网通过空中(天基卫星系统)和地面(地基授时系统)一主一备两路时间同步信号为5G基站提供时间同步信息，保证5G网络的全网时钟同步；

各基站分别与所述无线网络相连；当所述无线网络选用5G网络时，所述基站为5G基站，所有5G基站按照区域内各智能变电站进行分布式部署，保证能够全覆盖区域内的所有智能变电站；所述5G基站通过无线网络向区域内各智能变电站发送空口对时协议报文，所述空口对时协议报文可以为IEEE 1588 v2；

所述时钟对时装置的两端分别与对应的基站和智能变电站相连；所述时钟对时装置接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；具体地，所述无线对时接收模块由射频收发单元组成，通过无线网络，接收无线基站发送的空口对时协议报文；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；具体地，所述时钟信息解码模块由时钟解码芯片及相关电路组成，用于解析空口对时报文，并将解析后的时钟信息作为站内基准时钟；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；具体地，所述站内设备可使用的时钟信息包括IEEE1588、IRIG-B码、PPS秒脉冲，串行报文等时钟格式，并提供相应的对时输出接口，接入时钟对时网络；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，具体地，所述对时输出模块将转换后的时钟信息以串口或光纤口进行输出至站内各层设备的时钟对时网络。

进一步地，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述时钟对时装置还包括对时模块，所述对时模块设于所述时钟信息转换模块和对时信息输出模块之间，由PLL锁相环单元、自守时控制单元、晶振单元构成，用于实现时钟对时装置锁相守时功能。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述智能变电站采用三层两网的网络架构，站内设备包括过程层、间隔层和站控层设备，所述时钟对时网络包括与过程层对应的过程层对时总线、与间隔层对应的间隔层对时总线、与站控层对应的站控层对时总线；各层设备提供相应的对时接口，通过所述时钟同步对时网络，获取对时信息，完成对时功能。

实施例2

本发明实施例中提供了一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，具体包括以下步骤：

(1)基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步；在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述同步基准源包括天基卫星系统和地基授时系统，所述天基卫星系统为主系统；所述地基授时系统为备份系统；正常情况下以天基卫星系统作为对时参考源，当所述天基卫星系统出现异常时，则将地基授时系统作为对时参考源；所述的天基卫星系统和地基授时系统均为现有技术中的系统，因此，本发明中不对其结构进行详细说明，只要能够实现提供时钟源即可；

(2)利用与无线网络相连的各个基站，发送空口对时协议报文；所述空口对时协议报文可以为IEEE 1588 v2；

(3)各智能变电站内的时钟对时装置，接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步，具体为：

当所述无线网络为5G网络时，将同步基准源作为时钟源，5G同步网通过天基卫星系统和地基授时系统一主一备两路时间同步信号为基站提供时间同步信息，保证5G网络的全网时钟同步。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，具体为：

将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，由所述时钟对时网络中的过程层对时总线将时钟信息传送至站内过程层中的设备；由所述时钟对时网络中的间隔层对时总线将时钟信息传送至站内间隔层中的设备；由所述时钟对时网络中的站控层对时总线将时钟信息传送至站内站控层中的设备。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述智能变电站采用三层两网的网络架构，站内设备包括过程层、间隔层和站控层设备，所述时钟对时网络包括与过程层对应的过程层对时总线、与间隔层对应的间隔层对时总线、与站控层对应的站控层对时总线；各层设备提供相应的对时接口，通过所述时钟同步对时网络，获取对时信息，完成对时功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于，包括：

同步基准源；

无线网络，所述无线网络与同步基准源相连，完成全网时钟同步；

若干个基站，各基站分别与所述无线网络相连；

若干个智能变电站；

若干个时钟对时装置，所述时钟对时装置的两端分别与对应的基站和智能变电站相连；

所述时钟对时装置接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于：所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于：所述时钟对时装置还包括对时模块，所述对时模块设于所述时钟信息转换模块和对时信息输出模块之间，由PLL锁相环单元、自守时控制单元、晶振单元构成，用于实现时钟对时装置锁相守时功能。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于：所述智能变电站采用三层两网的网络架构，站内设备包括过程层、间隔层和站控层设备，所述时钟对时网络包括与过程层对应的过程层对时总线、与间隔层对应的间隔层对时总线、与站控层对应的站控层对时总线；各层设备提供相应的对时接口，通过所述时钟同步对时网络，获取对时信息，完成对时功能。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于：所述同步基准源包括天基卫星系统和地基授时系统，所述天基卫星系统为主系统；所述地基授时系统为备份系统；正常情况下以天基卫星系统作为对时参考源，当所述天基卫星系统出现异常时，则将地基授时系统作为对时参考源。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时系统，其特征在于：所述无线网络为5G网络，包括相连的5G核心网络和5G同步网络，所述5G核心网络与所述同步基准源相连，所述5G同步网络与各基站相连。

7.一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，其特征在于，包括：

基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步；

利用与无线网络相连的各个基站，发送空口对时协议报文；

各智能变电站内的时钟对时装置，接收由基站发送的空口对时协议报文，对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息，并将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，完成整个智能变电站站内对时同步。

8.根据权利要求7所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，其特征在于：所述基于同步基准源，完成无线网络的全网时钟同步，具体为：

将同步基准源作为时钟源，无线同步网通过天基卫星系统和地基授时系统一主一备两路时间同步信号为基站提供时间同步信息，保证无线网络的全网时钟同步。

9.根据权利要求7所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，其特征在于：所述将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，通过所述时钟对时网络将时钟信息传送至站内各层设备，具体为：

将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络，由所述时钟对时网络中的过程层对时总线将时钟信息传送至站内过程层中的设备；由所述时钟对时网络中的间隔层对时总线将时钟信息传送至站内间隔层中的设备；由所述时钟对时网络中的站控层对时总线将时钟信息传送至站内站控层中的设备。

10.根据权利要求7所述的一种基于无线网络的区域智能变电站授时方法，其特征在于：所述时钟对时装置包括无线对时接收模块、时钟信息解码模块、时钟信息转换模块和对时输出模块；

所述无线对时接收模块接收基站发送的空口对时协议报文，并发送至时钟信息解码模块；

所述时钟信息解码模块对接收到的空口对时协议报文进行解析，将解析结果后作为与其相连的智能变电站站内的基准时钟信息，并发送至时钟信息转换模块；

所述时钟信息转换模块将所述基准时钟信息进行编码格式转换，转换为智能变电站站内设备可使用的时钟信息；

所述对时输出模块将转换后的时钟信息发送至智能变电站站内各层设备的时钟对时网络。

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