CN112327598B - 基于irig-b码的时间同步装置地面链路授时测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于IRIG‑B码的时间同步装置地面链路授时测试系统及方法，属于厂站自动化时间同步装置的授时技术领域，双铷钟BITS接收卫星基准时间信号和铯原子钟的时间校准频率信号，将IRIG‑B码授时信号发送给中心时间同步装置，中心时间同步装置将IRIG‑B码授时信号发送给中央监控系统和厂站时间同步装置；厂站时间同步装置将厂站时间信号发送给中心时间同步装置，中心时间同步装置发送厂站时间信号给中央监控系统，对比IRIG‑B码授时信号和厂站时间信号获取时间差值。本发明中，双铷钟BITS设备和铯原子钟传递高精度时间信号，通过地面定时链路进行时间同步，提高了时间同步装置的灾备能力，测试了通信传输技术对IRIG‑B码授时信号的影响，验证了地面定时链路传输的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及厂站自动化时间同步装置的授时技术领域，具体涉及一种基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统及方法。
背景技术
电网内各电厂、变电站设备的时间统一，是通信网正常工作运行必不可少的条件之一。时间同步装置是电力二次系统中进行实时数据采集、控制和事故分析的基础，是电力系统安全运行的重要组成部分。由于不同厂家的卫星接收系统性能和功能各不相同，在干扰和天线故障时，需能正常进行时间同步。目前授时源主要为卫星导航系统，常用的卫星导航系统主要北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）。BDS和GPS这两种系统都能为用户提供实时的三维位置、速度和时间信息。
自动化时间同步装置主要由卫星输入模块、总线和信号输出模块等3部分组成，卫星输入模块负责时间的接收处理和守时工作，所有的模块通过总线相互连接协同工作，信号输出模块可选择不同类型的时间信号进行输出。卫星输入模块为双路输入，如可采用以北斗为主，GPS为辅的双模系统。
目前，电力系统配置时间同步装置采用北斗或GPS系统进行授时，各厂站的被授时设备众多，包括保护、测控、录波、PMU和监控系统等设备，这些子系统均需获取精确时间。授时的准确度及精度在单向传递过程中一旦出现问题，最终都将引发被授时设备的时间偏差或根本就没有被授时。
厂站主要采用GPS或北斗系统进行时间同步。对于分布式的时间同步设备，目前无法实时掌握实际同步性能、时间准确度及运行工况。另外，完全依赖于外部卫星存在一定风险，如在卫星失效的情况下，某个站的时钟装置与卫星失去联系即成为时间孤岛，时间同步装置进入保持状态，时间精准度下降，影响授时设备稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在卫星信号失效情况下，保证了厂站时间同步装置授时精准度的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统及方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供一种基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，该系统包括：
双铷钟BITS，用于接收卫星基准时间信号，并根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置；
铯原子钟，用于发送时间校准频率信号给双铷钟BITS；
中心时间同步装置，用于接收IRIG-B码授时信号以及厂站时间同步装置发送的厂站时间信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统和厂站时间同步装置；
厂站时间同步装置，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置；
中央监控系统，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，并对IRIG-B码授时信号和厂站时间信号进行对比，获取时间差值。以此来确定传输网对时间信号的延迟是否固定，并进行一定的补偿，确保两端的时间保持一致，弥补传输网带来的信号延迟。
优选的，该系统还包括卫星接收系统，所述卫星接收系统包括卫星接收机和卫星天馈线，所述卫星接收机设于所述双铷钟BITS中。
优选的，所述通信传输系统包括SDH系统，所述SDH系统包括SDH设备，SDH设备配置电接口板，SDH设备通过互联光路相互连接。
优选的，所述通信传输系统包括PTN系统，所述PTN系统包括PTN设备，PTN设备配置电接口板，PTN设备通过互联光路相互连接。
优选的，所述双铷钟BITS通过同轴光缆分别与所述铯原子钟和所述中心时间同步装置连接，所述中心时间同步装置通过同轴电缆与所述通信传输系统连接，所述中心时间同步装置通过网线与所述中央监控系统连接。
另一方面，本发明还提供一种利用如上所述的测试系统进行的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试方法，包括如下步骤：
步骤S110：根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，得到IRIG-B码授时信号；
步骤S120：将IRIG-B码授时信号发送给厂站时间同步装置，厂站时间同步装置根据IRIG-B码授时信号，获取厂站时间信号；
步骤S130：对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值。
优选的，利用双铷钟BITS接收卫星基准时间信号，并根据铯原子钟发送的时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，获得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置；
中心时间同步装置接收IRIG-B码授时信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统和厂站时间同步装置；
厂站时间同步装置接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置；
中心时间同步装置将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中央监控系统，中央监控系统对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值。
优选的，利用卫星接收系统接收接收卫星基准时间信号，并发送给所述双铷钟BITS。
本发明有益效果：通过在利用通信的双铷钟BITS设备和铯原子钟，实现通过地面定时链路传递高精度时间信号，提高了时间同步装置的灾备能力，在卫星失效情况下，仍可以通过地面定时链路进行时间同步；通过搭建测试环境，测试了通信传输技术对IRIG-B码授时信号的影响，验证了地面定时链路传输的有效性，对下一步进行时间同步装置性能测试和推广具有较大的实际价值。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统的结构图。
图2位本发明实施例所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试方法流程图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
为了能够克服在内卫星失效情况下，厂站时间同步装置无授时源，授时精准度下降，时间同步装置无地面定时链路的问题，本发明实施例1提供的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，图1为本发明实施例1所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统原理框图。
如图1所示，本发明实施例1所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统包括：
双铷钟BITS，用于接收卫星基准时间信号，并根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置；
铯原子钟，用于发送时间校准频率信号给双铷钟BITS；
中心时间同步装置，用于接收IRIG-B码授时信号以及厂站时间同步装置发送的厂站时间信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统和厂站时间同步装置；
厂站时间同步装置，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置；
中央监控系统，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，并对IRIG-B码授时信号和厂站时间信号进行对比，获取时间差值。以此来确定传输网对时间信号的延迟是否固定，并进行一定的补偿，确保两端的时间保持一致，弥补传输网带来的信号延迟。
还包括卫星接收系统，所述卫星接收系统包括卫星接收机和卫星天馈线，所述卫星接收机设于所述双铷钟BITS中。
所述通信传输系统包括SDH系统，所述SDH系统包括SDH设备，SDH设备配置电接口板，SDH设备通过互联光路相互连接。
所述通信传输系统包括PTN系统，所述PTN系统包括PTN设备，PTN设备配置电接口板，PTN设备通过互联光路相互连接。
所述双铷钟BITS通过同轴光缆分别与所述铯原子钟和所述中心时间同步装置连接，所述中心时间同步装置通过同轴电缆与所述通信传输系统连接，所述中心时间同步装置通过网线与所述中央监控系统连接。
图2为利用上述的测试系统进行基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试方法步骤图。如图2所示，本发明实施例1中，首先，根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，得到IRIG-B码授时信号；然后，将IRIG-B码授时信号发送给厂站时间同步装置，厂站时间同步装置根据IRIG-B码授时信号，获取厂站时间信号；最后，对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值。
在本发明实施例1中，利用卫星接收系统接收接收卫星基准时间信号，并发送给所述双铷钟BITS，双铷钟BITS接收卫星基准时间信号，并根据铯原子钟发送的时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，获得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置。
中心时间同步装置接收IRIG-B码授时信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统和厂站时间同步装置。
厂站时间同步装置接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置。
中心时间同步装置将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中央监控系统，中央监控系统对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值。
本发明实施例1中，通过在利用通信的双铷钟BITS设备和铯原子钟，实现通过地面定时链路传递高精度时间信号，提高了时间同步装置的灾备能力，在卫星失效情况下，仍可以通过地面定时链路进行时间同步。
实施例2
本发明实施例2提供了基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统的构建过程。
本实施例2中，基于IRIG-B码的厂站自动化时间同步装置地面链路授时测试系统，在厂站实训基地通信机房安装卫星接收系统、铯原子钟、双铷钟BITS、中心时间同步装置、通信传输系统以及中央监控系统；在备调实训室通信机房安装厂站时间同步装置、通信传输系统；厂站实训基地通信机房和备调实训室通信机房间的SDH传输设备通过光缆互联，厂站实训基地通信机房和备调实训室通信机房间的PTN传输设备通过光缆互联。
其中，卫星接收系统包含卫星接收机和卫星天馈线，用于接收卫星信号，并将信号传送至双铷钟BITS；卫星接收机内置于双铷钟BITS中；铯原子钟与双铷钟BITS之间采用同轴电缆连接；铯原子钟将高精度频率信号输出至双铷钟BITS。
双铷钟BITS将IRIG-B码信号输出至中心时间同步装置，之间采用同轴电缆连接。中心时间同步装置将IRIG-B码授时信号输出至通信传输系统，由通信传输系统进行传输。中心时间同步装置与通信传输系统之间采用同轴电缆连接。
通信传输系统包括SDH系统和PTN系统。SDH系统包括SDH设备和设备互联光路，SDH设备配置2M电接口板。PTN系统包括PTN设备和设备互联光路，PTN设备配置2M电接口板。
通信传输系统将授时信号发送至厂站时间同步装置。时间同步装置将厂站时间信号原路送回至中心时间同步装置。
中心时间同步装置与监控系统之间采用网线连接。监控系统可以接收时间同步装置的授时信号和厂站时间同步装置送回的时间信号，进行对比。
本发明实施例2中，采用1根1米的同轴电缆将铯原子钟与双铷钟BITS互联；采用2根300米的八分之七馈线将卫星天线与双铷钟BITS互联；采用2根1米的同轴电缆将双铷钟BITS与省中心时间同步装置互联；采用2根1米的同轴电缆将省中心时间同步装置与SDH系统互联；采用2根1米的同轴电缆将省中心时间同步装置与PTN系统互联；采用2根1米的同轴电缆将SDH系统与厂站时间同步装置互联；采用2根1米的同轴电缆将PTN系统与厂站时间同步装置互联；采用1根5米的网线将省中心时间同步装置与监控系统互联；在SDH系统进行通道配置；在PTN系统进行通道配置，与SDH系统经过相同的路由；在测试环境下同时采集数据一个月；分别在监控系统测试经SDH系统与PTN系统传输的IRIG-B码厂站时间同步装置对接收B码信号延时的影响。
通过本实施例中测试系统和测试方法，完成厂站实训基地到备调的通道开通和备调的时间同步装置经地面定时链路授时，测试结果表明可以两种技术均可以正常授时，通过SDH系统授时延时更稳定一些，满足自动化时间同步装置授时的需要。
综上所述，本发明实施例所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统及方法，通过在利用通信的双铷钟BITS设备和铯原子钟，实现通过地面定时链路传递高精度时间信号，提高了时间同步装置的灾备能力，在卫星失效情况下，仍可以通过地面定时链路进行时间同步；通过搭建测试环境，测试了通信传输技术对IRIG-B码授时信号的影响，验证了地面定时链路传输的有效性，对下一步进行时间同步装置性能测试和推广具有较大的实际价值。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，其特征在于，包括：
双铷钟BITS，用于接收卫星基准时间信号，并根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置；
铯原子钟，用于发送时间校准频率信号给双铷钟BITS；
中心时间同步装置，用于接收IRIG-B码授时信号以及厂站时间同步装置发送的厂站时间信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统；还用于接收IRIG-B码授时信号通过通信传输系统发送给厂站时间同步装置；
厂站时间同步装置，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置；
中央监控系统，用于接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，并对IRIG-B码授时信号和厂站时间信号进行对比，获取时间差值；根据所述差值确定传输网对时间信号的延迟是否固定，并进行一定的补偿。
2.根据权利要求1所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，其特征在于：
还包括卫星接收系统，所述卫星接收系统包括卫星接收机和卫星天馈线，所述卫星接收机设于所述双铷钟BITS中。
3.根据权利要求1所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，其特征在于：
所述通信传输系统包括SDH系统，所述SDH系统包括SDH设备，SDH设备配置电接口板，SDH设备通过互联光路相互连接。
4.根据权利要求1所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，其特征在于：
所述通信传输系统包括PTN系统，所述PTN系统包括PTN设备，PTN设备配置电接口板，PTN设备通过互联光路相互连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试系统，其特征在于：
所述双铷钟BITS通过同轴光缆分别与所述铯原子钟和所述中心时间同步装置连接，所述中心时间同步装置通过同轴电缆与所述通信传输系统连接，所述中心时间同步装置通过网线与所述中央监控系统连接。
6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的测试系统进行的基于IRIG-B码的时间同步装置地面链路授时测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S110：根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，得到IRIG-B码授时信号；
步骤S120：将IRIG-B码授时信号发送给厂站时间同步装置，厂站时间同步装置根据IRIG-B码授时信号，获取厂站时间信号；
步骤S130：对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值，根据所述差值确定传输网对时间信号的延迟是否固定，并进行一定的补偿。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于：
利用双铷钟BITS接收卫星基准时间信号，并根据铯原子钟发送的时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，获得IRIG-B码授时信号发送给中心时间同步装置；
中心时间同步装置接收IRIG-B码授时信号，并通过通信传输系统发送给中央监控系统和厂站时间同步装置；
厂站时间同步装置接收中心时间同步装置发送的IRIG-B码授时信号，并将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中心时间同步装置；
中心时间同步装置将厂站时间信号通过通信传输系统发送给中央监控系统，中央监控系统对比IRIG-B码授时信号和厂站时间信号，获取时间差值。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：
利用卫星接收系统接收卫星基准时间信号，并发送给所述双铷钟BITS。
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