CN113810144A - 时间同步方法、装置、差动保护装置、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及时间同步方法、装置、差动保护装置、终端及存储介质。本申请实施例包括：获取5G基站发送的空口信号；解析所述空口信号获得第一时间信息；根据所述第一时间信息计算第二时间信息完成时间同步。根据本申请实施例提供的方案，利用5G基站设备的空口信号对差动保护装置进行时间同步，有效提高差动保护装置时间同步的可靠性和稳定性，进一步保证电力系统的安全运行。

Description

时间同步方法、装置、差动保护装置、终端及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种时间同步方法、装置、数据传输系统及差动保护装置。

背景技术

随着社会经济的发展，电力系统的智能化程度越来越高。电力系统中的差动保护装置基于对同一时间输电线两端，即本侧与对侧的电气量的比较，判断是否需要对故障区域进行继电保护。电力系统的运行情况瞬息万变，因此为了保证其能安全、稳定、可靠地运行，差动保护装置需要具有统一的时间基准，即严格的时间同步。

目前电力系统的时间同步是基于美国GPS(全球定位系统，Global PositioningSystem)卫星授时技术或中国BDS(北斗卫星导航系统，BeiDou Navigation SatelliteSystem)卫星授时技术，但存在以下问题：基于GPS或BDS获取的时间同步信号存在降质的可能性，其可能由GPS或BDS信号接收机的抗干扰技术、接收机所处的地理位置、天气情况、电磁干扰甚至人为操作等因素导致，而时间同步存在异常，将为电力系统的运作带来巨大隐患。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种时间同步方法、装置、电力传输系统、差动保护装置及存储介质，能够通过5G基站获取时间信息，实现了差动保护装置的时间同步，进而提高了电力系统的安全性、可靠性与稳定性。

第一方面，本申请的实施例提供了一种时间同步方法，应用于差动保护装置，本方法通过接收5G基站发送的空口信号，解析获得第一时间信息，并基于第一时间信息计算得到第二时间信息，进而实现与基站的时间同步。

第二方面，本申请的实施例提供了一种时间同步装置，应用于差动保护装置，包括用于接收5G基站发送的空口信号以及将空口信号转换为时间同步信号的5G通信模块与用于根据时间同步信号中的第一时间信息计算得到第二时间信息，并完成时间同步的时间同步模块。

第三方面，本申请的实施例提供了一种差动保护装置，包括用于对电力系统提供继电保护的差动保护模块以及进行内部数据传输的接口模块。

第四方面，本申请的实施例还提供了一种终端，至少包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面的方法。

第五方面，本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上所述第一方面的方法。

本申请实施例通过5G基站获取时间信息，并将该时间信息作为差动保护装置的同步时间信息，实现了差动保护装置的时间同步，避免了GPS或BDS的直接授时带来的信号降质的风险，提高了电力系统的安全性、可靠性与稳定性。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的基于5G通信系统的电力系统架构示意图；

图2为本申请一实施例提供的时间同步方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的时间同步方法的流程示意图；

图4为本申请另一实施例提供的时间同步装置的模块示意图；

图5为本申请实施例提供的差动保护装置的模块示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请实施例中的具体含义。本领域技术人员可以知晓，本实施例的描述不仅仅适用于电力系统，也可以运用到所有需要高精度时间同步的系统中。电力系统仅仅只是本实施例的一个较佳应用场景。

5G基站具有多种可以同时共存的时钟源，现有的时钟源种类可以分为卫星授时系统以及有线方式授时系统，卫星授时系统包括，例如美国的GPS(全球定位系统，GlobalPositioning System)、中国的BDS(北斗卫星导航系统，BeiDou Navigation SatelliteSystem)、俄罗斯的格洛纳斯GLONASS、欧洲的伽利略Galileo，有线授时系统包括，例如NTP(网络时间协议，Network Time Protocol)、SNTP(简单网络时间协议，Simple NetworkTime Protocol)PTP--Precision Time Protocol，高精度同步协议与IEEE1588(美国电气及电子工程师学会1588，Institute of Electrical and Electronics Engineers 1588)。因此，5G基站可以根据不同时钟源的时间同步信号质量，选择信号质量最佳的时钟源，为5G通信系统中的其它设备提供时间信息。

基于此，本申请实施例提供了一种应用于差动保护装置的时间同步方法及装置、数据传输方法及系统、终端、存储介质以及一种差动保护装置，使差动保护装置能够通过5G基站获取时间信息，实现了差动保护装置的时间同步，进而提高了电力系统的安全性、可靠性与稳定性。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

图1为本申请实施例提供的基于5G通信系统的电力系统架构示意图。如图1所示的电力系统架构，至少包括：

5G基站、第一差动保护装置，即本侧差动保护装置与第二差动保护装置，即对侧差动保护装置。其中，本侧与对侧的差动保护装置均能够与5G基站通过5G网络进行通信。

具体通信过程为，本侧差动保护装置内部的5G通信模块通过空口方式传输至5G基站，5G基站接收到本侧差动保护装置的数据后通过回传承载网上传至基站核心网服务器，基站核心网服务器再把差动保护装置的数据通过网关，由公共骨干网/电网专网上传给电网服务器，由此完成上行数据传输。在下行数据传输过程中，电网服务器通过网关将数据经由公共骨干网/电网专网传输至基站核心网服务器，再传输至5G基站，最后传输到对侧差动保护装置，由此，完成了下行数据传输。

基于此，本侧差动保护装置与对侧差动保护装置通过5G网络实现了数据的相互传输。

本申请实施例通过设计具备与基站设备通信功能的差动保护装置实现其数据传输业务，由于利用5G无线通信信道进行数据传输，有效降低了电网的建站建网成本和维护成本。

第一方面，本申请实施例提供了一种时间同步方法，应用于差动保护装置。

图2为本申请一实施例提供的时间同步方法流程示意图，至少包括：

步骤S100：接收5G基站发送的空口信号。

在上述步骤S100之前，5G基站从多个时钟源中选择信号质量最佳的时钟源的时间信息进行全网时间同步，或以预设的时钟源的选择顺序进行全网时间同步，此时间信息为第一时间信息T1。

进一步地，5G基站将第一时间信息T1封装在空口帧的系统信息块(SystemInformation Block，SIB)中，作为空口信号并进行广播发送。

步骤S200：解析所述空口信号获得第一时间信息。

接收到5G基站的广播消息后，从系统信息块SIB中解析中5G基站的发出的第一时间信息T1。

步骤S300:根据所述第一时间信息计算第二时间信息完成时间同步。

具体地，获得5G基站的空口传输链路时延，即空口时延ΔT，进而获得第二时间信息T2，第二时间信息T2＝T1+ΔT。

具体地，5G基站eNB空口发下行链路信息给5G通信系统中的用户设备UE，在本实施例中，用户设备可以为差动保护装置。用户设备UE接收到上述下行链路信息后会给5G基站发送上行链路信息，5G基站接收到上述上行链路信息后，比较其发出信息与接收信息，二者的时间信息差值就是定时提前TA。定时提前TA包括往返空口时延，因此空口时延ΔT＝TA/2。在获得第二时间信息T2后，即完成了时间同步。不同地理位置的电网设备均可通过该方法获取对应的TA值，用以矫正时间同步误差，从而提高时间同步的精准度。

图3为本申请实施例提供的时间同步方法流程示意图。如图3所示的时间同步方法，至少包括：

S400：本侧差动保护装置的上行数据，通过空口方式传输到5G基站。

本侧差动保护装置内部产生的电力相关数据会通过空口方式上传至5G基站。

S500：5G基站接收到本侧差动保护装置的上行数据后通过回传承载网将上行数据传到核心网服务器。

基于5G网络的架构，5G基站会将接收到的数据通过承载网上传至核心网服务器。

S600：核心网服务器再把5G基站传输过来的数据通过公共骨干网/电网专网上传给电网服务器。

S700：电网服务器通过公共骨干网/电网专网将下行数据传输给核心网服务器。

S800：核心网服务器接收到下行数据后通过承载网传到5G基站。

S900：基站设备通过空口方式把下行数据传输到对侧差动保护装置，完成下行数据的传输。

具体地，差动保护装置包括本侧差动保护装置与对侧差动保护装置，本侧与对侧相对于输电线两端而言。在本实施例中，以上行数据传输为例，本侧差动保护装置将本侧差动保护装置的电力数据发送至5G基站，5G基站接收到数据后通过回传承载网发送至基站核心网服务器，基站核心网服务器再把基站传输过来的数据通过网关，由公共骨干网/电网专网上传给电网服务器，完成上行数据的传输。下行数据传输过程与上行相反，在此不再赘述。对侧差动保护装置向本侧差动保护装置传输数据过程与上述数据传输过程相同，在此不再赘述。通过本实施例中的数据传输方法，可以通过5G网络实现本侧差动保护装置与对侧差动保护装置的数据交互。采用5G网络代替现有的有线电缆和光纤进行差动保护装置之间的数据传输，可以有效的降低电力系统中有线组网成本。

第二方面，本申请的实施例提供了一种数据传输系统，包括本侧差动保护装置与对侧差动保护装置；本侧差动保护装置包括：第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的计算机程序，所述第一处理器执行所述程序时实现第一方面任一实施例的时间同步方法。对应的，对侧差动保护装置包括：第二存储器、第二处理器及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的计算机程序，所述第二处理器执行所述程序时实现如第一方面任一实施例的时间同步方法。

第三方面，本申请的实施例提供了一种时间同步装置，应用于差动保护装置。

图4为本申请另一实施例提供的时间同步装置的模块示意图，在本实施例中，时间同步装置应用于差动保护装置，上述时间同步装置至少包括5G通信模块，5G通信模块用于接收和发送5G基站发送的空口信号；时间同步模块，时间同步模块用于根据空口信号中的第一时间信息计算第二时间信息，并完成时间同步；以及数据处理模块，数据处理模块用于基带数字信号的处理与传输。

进一步地，5G通信模块包括天线模块与射频模块。

在一实施例中，天线模块包括天线，所述天线可以为适应5G通信的多种天线。从天线的方向角度，天线可以包括全向天线与定向天线；从5G通信的频段角度，天线可以包括阵子天线、透镜天线、波导缝隙天线以及阵列贴片。

在发送过程中，数据处理模块将差动保护装置的电力数据处理成为符合5G通信协议的数据包，经由射频模块、天线模块进行发送；在接收过程时，天线模块接收5G基站发送的空口信号，传输至射频模块，射频模块将空口信号转换为时间同步信号与基带数字信号。其中，时间同步信号被传输至时间同步模块进行时间同步，获得时间信息，基带数字信号被传输至数据处理模块进行处理，获得电力系统的数据信息。

具体地，时间同步模块解析时间同步信号，获得第一时间信息T1，第一时间T1为5G基站从多个时钟源中的一个或多个直接获得的绝对时间，第一时间T1被封装在空口信号的系统信息块SIB中。进一步地，时间同步模块获得5G基站的空口传输链路时延，即空口时延ΔT，进而获得第二时间信息T2，第二时间信息T2＝T1+ΔT。

具体地，5G基站eNB空口发下行链路信息给5G通信系统中的用户设备UE，在本实施例中，用户设备可以为差动保护装置。用户设备UE接收到上述下行链路信息后会给5G基站发送上行链路信息，5G基站接收到上述上行链路信息后，比较其发出信息与接收信息，二者的时间信息差值就是定时提前TA。定时提前TA包括往返空口时延，因此空口时延ΔT＝TA/2，则第二时间信息T2＝T₁+TA/2＝T1+ΔT。在获得第二时间信息T2后，即完成了时间同步。不同地理位置的电网设备均可通过该方法获取对应的TA值，用以矫正时间同步误差，从而提高时间同步的精准度。

第四方面，本申请实施例提供了一种差动保护装置。

图5为本申请实施例提供的差动保护装置的模块示意图。

在一实施例中，差动保护装置包括5G通信模块、时间同步模块、数据处理模块、接口模块与差动保护模块；5G通信模块包括天线模块与射频模块。

具体地，5G通信模块用于接收和发送5G基站发送的空口信号；时间同步模块用于根据空口信号中的第一时间信息计算第二时间信息，并完成时间同步；数据处理模块用于基带数字信号的处理与传输；接口模块用于时间同步模块与差动保护模块之间数据的传输，和/或用于数据处理模块与差动保护模块之间数据的传输；差动保护模块用于对电力系统提供继电保护。

在一实施例中，以本侧差动保护装置为例，天线模块将接收的5G基站发送的空口信号传输至射频模块，射频模块将空口信号转换为时间同步信号与基带数字信号。时间同步信号被传输至时间同步模块，时间同步模块从时间同步信号中解析出第一时间信息，基于获得的空口时延，时间同步模块计算获得第二时间信息，即差动保护装置工作所需的时间信息，完成了时间同步。基带数字信号被传输至数据处理模块进行处理，即数据处理模块对基带数字信号进行解析，获得电力系统相关数据，上述电力系统相关数据为对侧差动保护装置的数据。上述经过时间同步模块获得的第二时间信息与数据处理模块获得的电力系统相关数据经由接口模块被传输至差动保护模块。

相应地，本侧差动保护模块产生的电力数据也经由接口模块被传输至数据处理模块，并经由射频模块与天线模块发送至5G基站。

具体地，接口模块包括内部接口PCIE/USB/IRIG-B。

差动保护模块依据第二时间信息与电力系统相关数据对电力系统提供继电保护。本实施例通过5G基站获取时间信息，并将该时间信息作为差动保护装置的同步时间信息，实现了差动保护装置的时间同步，避免了GPS或BDS的直接授时带来的信号降质的风险，提高了电力系统的安全性、可靠性与稳定性。

在另一实施例中，仍以本侧差动保护装置为例，差动保护模块将电力系统相关数据经由接口模块传输至数据处理模块。数据处理模块将数据处理形成基带数字信号，并传输至射频模块处理形成能够被天线模块发射的射频信号，天线模块将包含本侧差动保护装置数据的射频信号发送至5G基站。5G基站接收到本侧差动保护装置发送的射频信号后，经由回传承载网发送至核心网服务器，核心网服务器再把5G基站发送的数据通过网关，由公共骨干网/电网专网上传给电网服务器，电网服务器再经由上述相反的过程把本侧差动保护装置的数据发送至对侧差动保护装置。由此，本侧差动保护装置与对侧差动保护装置实现了基于5G网络的通信。采用5G网络代替现有的有线电缆和光纤进行差动保护装置之间的数据传输，可以有效的降低电力系统中有线组网成本。

第五方面，本申请的实施例还提供了一种终端，至少包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面的方法。

第六方面，本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上所述第一方面的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种时间同步方法，应用于差动保护装置，包括：

获取5G基站发送的空口信号；

解析所述空口信号获得第一时间信息；

根据所述第一时间信息计算得到第二时间信息；

根据所述第二时间信息实现与基站时间同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间信息被封装在系统信息块中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一时间信息计算得到第二时间信息，包括：

计算空口传输链路的空口时延，根据所述空口时延与所述第一时间信息，计算得到所述第二时间信息。

4.一种时间同步装置，应用于差动保护装置，包括：

5G通信模块，所述5G通信模块用于接收5G基站发送的空口信号，并将所述空口信号转换为时间同步信号；

时间同步模块，所述时间同步模块用于解析所述时间同步信号获得第一时间信息，并根据所述第一时间信息计算得到第二时间信息，完成时间同步。

5.根据权利要求4所述的时间同步装置，其特征在于，所述5G通信模块还包括：

天线模块，所述天线模块用于所述空口信号的接收；

射频模块，所述射频模块用于所述空口信号与所述时间同步信号之间的转换，其中所述时间同步信号包括所述第一时间信息。

6.根据权利要求4或5所述的时间同步装置，其特征在于，还包括：

数据处理模块，所述数据处理模块用于5G基带数字信号的处理与传输。

7.一种差动保护装置，包括如权利要求4至6中任意一项所述的时间同步装置，还包括：

差动保护模块，所述差动保护模块用于对电力系统提供继电保护；

接口模块，所述接口模块通过所述时间同步模块与所述差动保护模块之间的信息传输，实现所述时间同步模块与所述差动保护模块之间的时间同步。

8.根据权利要求7所述的差动保护装置，其特征在于，所述接口模块还通过所述数据处理模块与所述差动保护模块之间的信息传输，实现所述差动保护模块与所述数据处理模块之间电力数据的传输。

9.一种终端，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3中任意一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至3中任意一项所述的方法。

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