CN114095086B - 一种适用于光纤通信的区域对时方法 - Google Patents

一种适用于光纤通信的区域对时方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于光纤通信的区域对时方法，属于电力技术领域，包括在各终端发送实时交互报文时，在报文中固定位置增加对时信息，采用系统中任一设备作为时钟源，根据对时信号发送是否使能来区分时钟源和非时钟源设备，根据时钟源的系统时间对非时钟源进行实时对时，解决了多台分布式自愈型设备构成的系统中各设备的实时对时的技术问题，本发明实现简单，不依赖于区域拓扑结构，支持区域内各设备存在环状连接的情况，可实现区域内各设备与对时源之间的时间同步，对时实时性强，效率高。

Description

一种适用于光纤通信的区域对时方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种适用于光纤通信的区域对时方法。
背景技术
供电可靠性是衡量电网企业的核心指标，同主网相比，配网结构复杂、设备性能、运维人员水平参差不齐，电力系统故障大多发生在配网，如何提高配网(尤其是核心城区)供电可靠性，缩短停电时间是配网工作的重点也是难点，同时是供电企业供电的核心指标。
为了提高供电可靠性、减少停电时间、简化运行维护，近年来基于光纤通信的分布式配电网自愈系统逐步在各大城市试点运行。
基于光纤通信的分布式配电网自愈系统由多台分布式自愈设备构成，各设备分别安装于不同地点的开关柜或配电室。
然而，由于同一系统内设备安装于不同区域，受制于安装地点条件限制，部分设备可能无法接收到外部时间同步信号，从而导致长时间运行后，各设备的系统时间存在较大差异，不利于事件分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于光纤通信的区域对时方法，解决了多台分布式自愈型设备构成的系统中各设备的实时对时的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于光纤通信的区域对时方法，包括以下步骤：
步骤1：在多台分布式自愈型设备构成的系统中，设备之间通过光纤采用手拉手通信方式实时交互数据；
各设备之间通过触发中断的方式交互就地状态信息，就地状态信息以报文的形式发送；
所述报文中包含对时信息，对时信息包括对时序号、系统时间整秒数和系统时间修正数；
步骤2：在各设备上电后，各设备对自身是否为对时源进行判断：是，则将自身的就地对时序号设置为0；否，则将自身的就地对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤3：作为对时源的设备设定为对时源设备，对时源设备在中断触发时检测系统时间秒数是否有变更：如果有变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送使能；如果秒数无变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送不使能；
步骤4：作为不是对时源的设备设定为非对时源设备，任意一个非对时源设备B在接收到与其相邻的设备发送的报文时，检测接收到的报文中包含的对时信息是否有效：有效，则非对时源设备B根据对时信息中包含的对时序号来设置自身的就地对时序号，同时非对时源设备B设置自身的对时信号发送使能；无效，则非对时源设备B设置自身的对时信号发送不使能；
步骤5：任意设备对对时信息进行设置时，包括如下步骤：
步骤S5-1：设备判断自身的对时信号发送状态：为使能状态，执行步骤S5-2；为不使能状态，执行步骤S5-3；
步骤S5-2：设备在自身的对时信号发送使能时，将对时信息中对时序号设置为自身的就地缓存的对时序号，并根据自身的就地系统时间来设置对时信息中包含的系统时间整秒数和系统时间修正数，执行步骤6；
步骤S5-3：在对时信号发送不使能时，设备将对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤6：各设备在正常运行的过程中，重复执行步骤2到步骤5，使系统内各设备的系统时间保持一致。
优选的，在执行步骤1时，各设备每间隔时间T1就触发一次中断，中断触发时，设备将就地状态信息分别发送给与自身相邻的其他设备。
优选的，在执行步骤4时，所述对时信息被增加到各设备实时交互的报文中，所述对时信息的字段由对时序号、系统时间整秒数和系统时间修正数组成。
优选的，各设备之间发送报文时，通过乒乓原理精确测量报文传输时间，并将传输时间计入系统时间修正数。
优选的，在执行步骤1时，在多台分布式自愈型设备构成的系统支持区域内各设备存在环状连接。
优选的，在执行步骤2和步骤S5-3时，所述最大值为一个预设值，代表无效值。
本发明所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，解决了多台分布式自愈型设备构成的系统中各设备的实时对时的技术问题，本发明实现简单，不依赖于区域拓扑结构，支持区域内各设备存在环状连接的情况，可实现区域内各设备与对时源之间的时间同步，对时实时性强，效率高。
附图说明
图1是本发明的台分布式自愈型设备构成的系统的架构示意图；
图2是本发明的设备A为对时源下的区域对时示意图(对时信号发送使能)的报文接收判断流程；
图3是本发明的设备A为对时源下的区域对时示意图(对时信号发送非使能)。
具体实施方式
由图1-图3所示的一种适用于光纤通信的区域对时方法，包括以下步骤：
步骤1：在多台分布式自愈型设备构成的系统中，设备之间通过光纤采用手拉手通信方式实时交互数据；
各设备之间通过触发中断的方式交互就地状态信息，就地状态信息以报文的形式发送；
所述报文中包含对时信息，对时信息包括对时序号、系统时间整秒数(Secondssince 1970)、系统时间修正数(微秒)；其中对时序号用于各设备接收到对应报文后是否更新本地系统时间，系统时间整秒数与系统时间修正数用于在满足条件的情况下更新本设备系统时间。
在本实施例中，系统中各设备正常运行情况下，每间隔T1(典型值为0.833ms)触发一次中断，并将该中断触发时的就地状态分别发送给相邻设备。
如图1所示为多台分布式自愈型设备构成的系统的架构示意图，其中，符号
Figure BDA0003352866140000031
表示专用光纤，符号/>
Figure BDA0003352866140000032
表示系统内的设备，X的取值在图中具体表示为A、B、C、D、E、F、G。
步骤2：在各设备上电后，各设备对自身是否为对时源进行判断：是，则将自身的就地对时序号设置为0；否，则将自身的就地对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤3：作为对时源的设备设定为对时源设备，对时源设备在中断触发时检测系统时间秒数是否有变更：如果有变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送使能；如果秒数无变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送不使能；
步骤4：作为不是对时源的设备设定为非对时源设备，任意一个非对时源设备B在接收到与其相邻的设备发送的报文时，检测接收到的报文中包含的对时信息是否有效：有效，则非对时源设备B根据对时信息中包含的对时序号来设置自身的就地对时序号(本实施例中具体为接收报文中对时序号+1)，同时非对时源设备B设置自身的对时信号发送使能；无效，则非对时源设备B设置自身的对时信号发送不使能；
本实施例中，检测接收到的报文中包含的对时信息是否有效的方法为判断接收报文对时序号是否小于就地对时序号：是，则有效；反之无效。
步骤5：任意设备对对时信息进行设置时，包括如下步骤：
步骤S5-1：设备判断自身的对时信号发送状态：为使能状态，执行步骤S5-2；为不使能状态，执行步骤S5-3；
步骤S5-2：设备在自身的对时信号发送使能时，将对时信息中对时序号设置为自身的就地缓存的对时序号，并根据自身的就地系统时间来设置对时信息中包含的系统时间整秒数和系统时间修正数，执行步骤6；
步骤S5-3：在对时信号发送不使能时，设备将对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤6：各设备在正常运行的过程中，重复执行步骤2到步骤5，使系统内各设备的系统时间保持一致。
优选的，在执行步骤1时，各设备每间隔时间T1就触发一次中断，中断触发时，设备将就地状态信息分别发送给与自身相邻的其他设备。
优选的，在执行步骤4时，所述对时信息被增加到各设备实时交互的报文中，所述对时信息的字段由对时序号、系统时间整秒数和系统时间修正数组成。
如图2和图3所示，当对对时精度要求较高时，各设备之间发送报文时，通过乒乓原理精确测量报文传输时间，并将传输时间计入系统时间修正数。
优选的，在执行步骤1时，在多台分布式自愈型设备构成的系统支持区域内各设备存在环状连接。
优选的，在执行步骤2和步骤S5-3时，所述最大值为一个预设值，代表无效值。
如图1-图3所示，假设设备A被设置为时钟源，其它各设备均被设置为非时钟源。设备A在本设备中断触发时检查系统时间秒数是否发生了变化，如果发生了变化，则将发送报文中对时序号置零，并按照就地实时时间分别设置系统时间整秒数与系统时间修正数；如果未发生变化，则将发送报文中对时序号置为无效值(典型值为最大值)。
设备B为非时钟源，在接收到相邻设备发送的报文数据后，检测接收报文中的对时序号，当报文中对时序号小于本设备就地存储的对时序号时，将就地存储的对时序号设置为接收报文中的对时序号+1，并根据接收报文中的时间信息设置本设备系统时间，并在下一个设备触发时将发送报文中的对时序号设置为本设备对时序号，系统时间整秒数与系统时间修正数设置与本设备实时时间一致；当报文中对时序号大于等于本设备就地存储的对时序号时，不做任何处理。依次类推，即可实现区域内各设备的对时。
图2和图3中，符号
Figure BDA0003352866140000051
表示系统内的设备，X的取值在图中具体表示为A、B、C、D、E、F、G，符号/>
Figure BDA0003352866140000052
表示报文发送方向，其中0表示对时序号，T1表示时间信息，同理，图2和图3中标出的T2、T3、T4、T5、T6、T7也均表示时间信息，1、2、3、4也表示对时序号，MAX表示对时序号为最大值，符号×表示报文接收方判断该报文无效。
图2所示设备A为对时源下的区域对时示意图(对时信号发送使能)的报文接收判断流程，其中当设备A作为对时源时，设备A向设备B发送的报文被设备B有效接收，其对时序号为0，即第一个对时，而设备B向设备A发送的对时报文则视为无效。
设备B向设备F和设备C同时发送报文均被有效接收，其对实序号为1，而设备F和设备C向设备B发送的对时报文则视为无效。设备F向设备G和设备C同时发送报文，其对时序号为2，此时设备C已经接收了来自设备B对时序号为1的报文，所以来自设备F对时序号为2的报文被视为无效。设备G则是有效接收了来自设备F的报文，而设备G和设备C向设备F发送的对时报文均被视为无效。设备C向设备D发送的报文被设备D有效接收，其对时序号为2，而设备D向设备C发送的对时报文则视为无效。设备D向设备E发送的报文被设备E有效接收，其对时序号为3，而设备E向设备D发送的对时报文则视为无效。
如图3所示设备A为对时源下的区域对时示意图(对时信号发送非使能)的报文接收判断流程，其中当A作为对时源时，设备A由于非使能状态，设备A向设备B发送的报文对时序号为无效值(典型值为最大值)，此时设备B对设备A发送的报文视为无效，同样，设备A对设备B发送的报文同样视为无效。之后的设备B、B、C、D、E、F、G之间互相发送的报文，对时序号均为无效值(典型值为最大值)，所以均被视为无效，对时保持为原有状态。
本发明所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，解决了多台分布式自愈型设备构成的系统中各设备的实时对时的技术问题，本发明实现简单，不依赖于区域拓扑结构，支持区域内各设备存在环状连接的情况，可实现区域内各设备与对时源之间的时间同步，对时实时性强，效率高。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在多台分布式自愈型设备构成的系统中，设备之间通过光纤采用手拉手通信方式实时交互数据；
各设备之间通过触发中断的方式交互就地状态信息，就地状态信息以报文的形式发送；
所述报文中包含对时信息，对时信息包括对时序号、系统时间整秒数和系统时间修正数；
步骤2：在各设备上电后，各设备对自身是否为对时源进行判断：是，则将自身的就地对时序号设置为0；否，则将自身的就地对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤3：作为对时源的设备设定为对时源设备，对时源设备在中断触发时检测系统时间秒数是否有变更：如果有变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送使能；如果秒数无变更，则对时源设备设置自身的对时信号发送不使能；
步骤4：作为不是对时源的设备设定为非对时源设备，任意一个非对时源设备B在接收到与其相邻的设备发送的报文时，检测接收到的报文中包含的对时信息是否有效：有效，则非对时源设备B根据对时信息中包含的对时序号来设置自身的就地对时序号，具体为接收报文中对时序号+1，同时非对时源设备B设置自身的对时信号发送使能；无效，则非对时源设备B设置自身的对时信号发送不使能；
检测接收到的报文中包含的对时信息是否有效的方法为判断接收报文对时序号是否小于就地对时序号：是，则有效；反之无效；
在接收到相邻设备发送的报文数据后，检测接收报文中的对时序号，当报文中对时序号小于本设备就地存储的对时序号时，将就地存储的对时序号设置为接收报文中的对时序号+1，并根据接收报文中的时间信息设置本设备系统时间，并在下一个设备触发时将发送报文中的对时序号设置为本设备对时序号，系统时间整秒数与系统时间修正数设置与本设备实时时间一致；当报文中对时序号大于等于本设备就地存储的对时序号时，不做任何处理；依次类推，即对区域内各设备进行对时；
步骤5：任意设备对对时信息进行设置时，包括如下步骤：
步骤S5-1：设备判断自身的对时信号发送状态：为使能状态，执行步骤S5-2；为不使能状态，执行步骤S5-3；
步骤S5-2：设备在自身的对时信号发送使能时，将对时信息中对时序号设置为自身的就地缓存的对时序号，并根据自身的就地系统时间来设置对时信息中包含的系统时间整秒数和系统时间修正数，执行步骤6；
步骤S5-3：在对时信号发送不使能时，设备将对时信息中包含的对时序号设置为最大值；
步骤6：各设备在正常运行的过程中，重复执行步骤2到步骤5，使系统内各设备的系统时间保持一致。
2.如权利要求1所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：在执行步骤1时，各设备每间隔时间T1就触发一次中断，中断触发时，设备将就地状态信息分别发送给与自身相邻的其他设备。
3.如权利要求1所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：在执行步骤4时，所述对时信息被增加到各设备实时交互的报文中，所述对时信息的字段由对时序号、系统时间整秒数和系统时间修正数组成。
4.如权利要求1所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：各设备之间发送报文时，通过乒乓原理精确测量报文传输时间，并将传输时间计入系统时间修正数。
5.如权利要求1所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：在执行步骤1时，在多台分布式自愈型设备构成的系统支持区域内各设备存在环状连接。
6.如权利要求1所述的一种适用于光纤通信的区域对时方法，其特征在于：在执行步骤2和步骤S5-3时，所述最大值为一个预设值，代表无效值。
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