CN114172608A - 一种电力通信系统和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力通信系统和设备，系统包括通讯组件、传输设备组件、中控台以及云端控制台；通讯组件与传输设备组件电连接，传输设备组件分别与中控台、云端控制台电连接；云端控制台与中控台电连接；通讯组件用于实现本地与中控台之间的通信连接，还用于实现本地与云端控制台之间的通信连接；传输设备组件用于确定本地发出的通讯信息的序列号，并基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差；中控台搭载有时钟标准节点，用于形成时钟端点，纠正本地时钟误差；云端控制台设置有中位时钟节点，用于纠正中控台的时钟误差。本发明解决了现有技术中本地与云端进行通讯时存在时钟偏差的技术问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种电力通信系统和设备。
背景技术
电力系统为了安全、经济的发供电、合理地分配电能，保证电力质量指标，及时地处理和防止系统事故，就要求集中管理、统一调度，建立与之相适应的通信系统。因此电力系统通信是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电网实现调度自动化和管理现代化的基础，是确保电网安全、经济调度的重要技术手段。
但是现有的电力传输通信系统，一般基于以太网TTE(Time-Triggered Ethernet，时间触发以太网)的传输基础上，按照云端和中控台的连接，间接的对于本地的站点形成控制，尤其是本地的通讯传输时好时差，在和云端的信号传输流程中容易造成时钟偏差，特别是在云端直接对于本地站点的设备控制时，其数据的传输、刀闸的升降以及交换机的数据吞吐，皆会形成时钟的偏差，最终影响到云端的控制以及本地的操作，严重时将造成电力系统中的较大成本损失。
发明内容
本发明提供一种电力通信系统和设备，解决了现有技术中本地与云端进行通讯时存在时钟偏差的技术问题。
本发明实施例提供了一种电力通信系统，其特征在于，所述电力通信系统包括通讯组件、传输设备组件、中控台以及云端控制台；
所述通讯组件与所述传输设备组件电连接，所述传输设备组件分别与所述中控台、所述云端控制台电连接；所述云端控制台与所述中控台电连接；
所述通讯组件用于实现本地与所述中控台之间的通信连接，还用于实现本地与所述云端控制台之间的通信连接；
所述传输设备组件用于确定本地发出的通讯信息的序列号，并基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差；
所述中控台搭载有时钟标准节点，用于形成时钟端点，纠正本地时钟误差；
所述云端控制台设置有中位时钟节点，用于纠正所述中控台的时钟误差。
进一步地，所述传输设备组件包括脉冲编码调制传输设备；
所述脉冲编码调制传输设备用于确定本地发出的通讯信息的序列号。
进一步地，所述传输设备组件还包括同步数字体系传输设备；
所述同步数字体系传输设备分别与所述脉冲编码调制传输设备、所述云端控制台、所述中控台电连接；
所述同步数字体系传输设备用于基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差。
进一步地，所述同步数字体系传输设备包括至少两个交换机设备；多个交换机设备顺次连接；
每个所述交换机设备上均设立边界时钟，所述边界时钟用于实现所述中控台与所述同步数字体系传输设备之间的时间传递。
进一步地，将所述同步数字体系传输设备作为上游，将所述中控台作为下游，每个所述边界时钟均包括一个主端口以及一个从端口；
则一个所述主端口与下游的一个从端口通讯连接，距离上游最近的所述从端口用于和本地时钟或距离上游最近的所述主端口通讯连接。
进一步地，所述中控台搭载的时钟标准节点以及所述云端控制台设置的中位时钟节点之间依据预设周期进行通讯并利用所述中位时钟节点纠正所述时钟标准节点的时钟误差。
进一步地，所述中位时钟节点设置有时间敏感网络。
进一步地，所述云端控制台搭载有高精度时间同步协议。
进一步地，所述通讯组件包括音频通讯模块、数字通讯模块、光纤通讯模块；
所述音频通讯模块、所述数字通讯模块以及所述光纤通讯模块均与所述传输设备组件电连接。
本发明实施例还提供了一种电力通信设备，所述电力通信设备包括上述任一实施例项所述的电力通信系统。
本发明公开了一种电力通信系统和设备，系统包括通讯组件、传输设备组件、中控台以及云端控制台；通讯组件与传输设备组件电连接，传输设备组件分别与中控台、云端控制台电连接；云端控制台与中控台电连接；通讯组件用于实现本地与中控台之间的通信连接，还用于实现本地与云端控制台之间的通信连接；传输设备组件用于确定本地发出的通讯信息的序列号，并基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差；中控台搭载有时钟标准节点，用于形成时钟端点，纠正本地时钟误差；云端控制台设置有中位时钟节点，用于纠正中控台的时钟误差。本发明通过建立本地的电力通信系统，以云端控制台为时钟中位点，进行数据通讯流程中的纠偏和时钟通道拓扑，将云端控制台的间接管辖方式变为点对点式管辖，解决了现有技术中本地与云端进行通讯时存在时钟偏差的技术问题，规避了控制指令在发出后，具有较长时间的延迟的现象，同时实现了降低本地控制台的负担的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电力通信系统的结构图；
图2是本发明实施例提供的另一种电力通信系统的结构图；
图3是本发明实施例提供的同步数字体系传输设备与中控台之间的通讯连接结构图；
图4是本发明实施例提供的又一种电力通信系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
图1是本发明实施例提供的一种电力通信系统的结构图。
如图1所示，该电力通信系统包括通讯组件10、传输设备组件20、中控台 30以及云端控制台40；通讯组件10与传输设备组件20电连接，传输设备组件 20分别与中控台30、云端控制台40电连接；云端控制台40与中控台30电连接。
通讯组件10用于实现本地与中控台30之间的通信连接，还用于实现本地与云端控制台40之间的通信连接；传输设备组件20用于确定本地发出的通讯信息的序列号，并基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差；中控台30搭载有时钟标准节点，用于形成时钟端点，纠正本地时钟误差；云端控制台40设置有中位时钟节点，用于纠正中控台30的时钟误差。
具体地，电力通信系统主要基于云端控制台40进行时钟纠偏，云端控制台 40中设置的中位时钟节点和中控台30搭载的时钟标准节点按照预设周期进行通讯连接，以进行时钟确认，而中位时钟节点和时钟标准节点又分别与本地主时钟相连接，并以本地主时钟作为通讯接收点，以传输设备组件20搭载的交换机为边界时钟。
示例性地，在通讯信息由本地发出，并经由通讯组件10到达传输设备组件 20时，主要由边界时钟接收通讯信息，假设接收通讯信息的时间节点为T2，本地主时钟发出时间为T1，T2所接收到的数据包1上带有T1时间点的时间戳，随后边界时钟所再次发送出数据的时间为T3，并向主时钟反馈时间点，主时钟接收到的时间为T4，即能够根据T1～T4的四个时间点计算出总体的时间偏差和传输延时，随后各自的设备点均通过此种方式调节主从时间的同步，并最终同步至中位时钟节点。
而在中控台30和云端控制台40之间则设立有同步框架协议和路径延迟测量算法，同步框架协议主要将中控台30和云端控制台40之间设立有优先控制权，并通过路径延迟测量进行测定，在常规状态下，其本地的中控台30的路径延迟较低，当处于紧急状态下，如本地的中控台30卡死或系统出现错误，导致通讯堵塞或线路断裂情况时，则通讯流程经由路径延迟测量算法更改优先控制权，此种方式能够更进一步的改进在大型电力设备控制场所中，按照通讯的流畅程度所形成的层级控制系统。
本发明通过针对时钟系统的搭建，能够配合电力系统中的物理模拟模块和电力通讯设备，避免由于时钟节点的混乱导致控制指令相斥，最终影响到电力设备中所形成的即时通讯和时钟纠偏，能够完整的反映出每一处节点的通讯状态，在通讯排查流程中亦能够作为辅助系统，若进一步的进行时间同步机制优化，则能够在多设备、低误差的情况下进行同步控制，以此对多点刀闸、多点断路器或多点变压器进行宏观操作，特别是针对电网范围中的多个不同区域设备之间的配合，能够具有更完美的控制同步通断效果。
本发明通过建立本地的电力通信系统，以云端控制台为时钟中位点，进行数据通讯流程中的纠偏和时钟通道拓扑，将云端控制台的间接管辖方式变为点对点式管辖，解决了现有技术中本地与云端进行通讯时存在时钟偏差的技术问题，规避了控制指令在发出后，具有较长时间的延迟的现象，同时实现了降低本地控制台的负担的技术效果。
图2是本发明实施例提供的另一种电力通信系统的结构图。
可选地，如图2所示，传输设备组件20包括脉冲编码调制传输设备21；脉冲编码调制传输设备21用于确定本地发出的通讯信息的序列号。
具体地，脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)传输设备21与通讯组件10相连接，其上搭载有IEEE 802.1CB协议，用于确定发送端的序列号，其中，发送端指的是本地时终端，发送端通过通讯组件10可以向脉冲编码调制传输设备21发送相应的通讯信息，以使编码调制传输设备21确定该通讯信息的序列号。
可选地，如图2所示，传输设备组件20还包括同步数字体系传输设备22；同步数字体系传输设备22分别与脉冲编码调制传输设备21、云端控制台40、中控台30电连接；同步数字体系传输设备22用于基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差。可选地，云端控制台40搭载有高精度时间同步协议(Precise TimeProtocol，PTP)。
具体地，云端控制台40中的同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)传输设备22上搭载有时钟协议PTP、最佳主时钟算法和本地时钟同步算法，时钟协议PTP主要用于建立同步体系和同步本地时钟，由时钟协议PTP选取同步数字体系传输设备22为本地主时钟，本地建立主从拓扑关系，协议使用本地时钟同步算法通过PTP数据报文在网络主从节点之间的交换，计算各从节点本地时钟与主时钟之间的时钟偏差，调整本地时钟，使之与主时钟同步。
图3是本发明实施例提供的同步数字体系传输设备与中控台之间的通讯连接结构图。
可选地，如图3所示，同步数字体系传输设备22包括至少两个交换机设备；多个交换机设备顺次连接；每个交换机设备上均设立边界时钟(图3中示例性地以边界时钟1、边界时钟2、……、边界时钟N表示多个交换机设备上的边界时钟)，边界时钟用于实现中控台30与同步数字体系传输设备22之间的时间传递。
可选地，将同步数字体系传输设备22作为上游，将中控台30作为下游，每个边界时钟均包括一个主端口以及一个从端口；则一个主端口与下游的一个从端口通讯连接，距离上游最近的从端口用于和本地时钟或距离上游最近的主端口通讯连接。
具体地，同步数字体系传输设备22中设置交换机，交换机上设立边界时钟，且交换机的个数不少于两个，其边界时钟设立有从端口和主端口，从端口用于和主端口或本地时钟通信，主端口用于和下游从端口通讯。
示例性地，电力通信系统的建立流程如下：
(1)各个节点端口会在指定的时间内侦听网络中数据包1(即上述通讯信息)，若接收到数据包1，节点端口将根据最佳主时钟算法决定端口状态是否为主时钟；若没有收到数据包1，该节点将自己假定为主时钟节点，此时节点端口状态表现为主时钟，但是并不发送数据包1。
(2)端口状态在一定时间内保持为主时钟节点：若在端口指定时间内接收到数据包1，则该端口状态由最佳主时钟算法决定；若判定端口为主时钟，则将周期性地发送数据包1；若判定为从时钟，则接受数据包1，并计算偏差，纠正本地时钟；若在该时间段内端口没有收到数据包1，将状态变更为主时钟，并且开始定时发送数据包1。
21)端口确定为本地主时钟后，分别按顺序与同步数字体系传输设备22和中位时钟节点通讯，纠正本地主时钟的时间偏差。
22)端口确定为从时钟后，分别按顺序与上下从时钟节点通讯，纠正上下从时钟的时间偏差。
可选地，中控台30搭载的时钟标准节点以及云端控制台40设置的中位时钟节点之间依据预设周期进行通讯并利用中位时钟节点纠正时钟标准节点的时钟误差。
可选地，中位时钟节点设置有时间敏感网络(Time Sensitive Networking，TSN)。
具体地，中位时钟节点分别与多个时钟标准节点相连接。时间敏感网络指的是IEEE802.1工作组中的TSN任务组正在开发的一套协议标准。该标准定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保以太网能够为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。
图4是本发明实施例提供的又一种电力通信系统的结构图。
可选地，如图4所示，通讯组件10包括音频通讯模块11、数字通讯模块 12、光纤通讯模块13；音频通讯模块11、数字通讯模块12以及光纤通讯模块 13均与传输设备组件20电连接。
具体地，通过在通讯组件10中设置多种类型的通讯模块，使得本地与传输设备组件20之间的通讯连接具有多种可选择性。
本发明实施例还提供了一种电力通信设备，该电力通信设备包括上述任一实施例所述的电力通信系统。
本发明实施例提供的电力通信设备包括上述实施例中的电力通信系统，因此本发明实施例提供的电力通信设备也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电力通信系统，其特征在于，所述电力通信系统包括通讯组件、传输设备组件、中控台以及云端控制台；
所述通讯组件与所述传输设备组件电连接，所述传输设备组件分别与所述中控台、所述云端控制台电连接；所述云端控制台与所述中控台电连接；
所述通讯组件用于实现本地与所述中控台之间的通信连接，还用于实现本地与所述云端控制台之间的通信连接；
所述传输设备组件用于确定本地发出的通讯信息的序列号，并基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差；
所述中控台搭载有时钟标准节点，用于形成时钟端点，纠正本地时钟误差；
所述云端控制台设置有中位时钟节点，用于纠正所述中控台的时钟误差。
2.根据权利要求1所述的电力通信系统，其特征在于，所述传输设备组件包括脉冲编码调制传输设备；
所述脉冲编码调制传输设备用于确定本地发出的通讯信息的序列号。
3.根据权利要求2所述的电力通信系统，其特征在于，所述传输设备组件还包括同步数字体系传输设备；
所述同步数字体系传输设备分别与所述脉冲编码调制传输设备、所述云端控制台、所述中控台电连接；
所述同步数字体系传输设备用于基于精确时钟协议通过最佳时钟算法以及本地时钟同步算法纠正本地时钟误差。
4.根据权利要求3所述的电力通信系统，其特征在于，所述同步数字体系传输设备包括至少两个交换机设备；多个交换机设备顺次连接；
每个所述交换机设备上均设立边界时钟，所述边界时钟用于实现所述中控台与所述同步数字体系传输设备之间的时间传递。
5.根据权利要求4所述的电力通信系统，其特征在于，将所述同步数字体系传输设备作为上游，将所述中控台作为下游，每个所述边界时钟均包括一个主端口以及一个从端口；
则一个所述主端口与下游的一个从端口通讯连接，距离上游最近的所述从端口用于和本地时钟或距离上游最近的所述主端口通讯连接。
6.根据权利要求1所述的电力通信系统，其特征在于，所述中控台搭载的时钟标准节点以及所述云端控制台设置的中位时钟节点之间依据预设周期进行通讯并利用所述中位时钟节点纠正所述时钟标准节点的时钟误差。
7.根据权利要求1所述的电力通信系统，其特征在于，所述中位时钟节点设置有时间敏感网络。
8.根据权利要求1所述的电力通信系统，其特征在于，所述云端控制台搭载有高精度时间同步协议。
9.根据权利要求1所述的电力通信系统，其特征在于，所述通讯组件包括音频通讯模块、数字通讯模块、光纤通讯模块；
所述音频通讯模块、所述数字通讯模块以及所述光纤通讯模块均与所述传输设备组件电连接。
10.一种电力通信设备，其特征在于，所述电力通信设备包括上述权利要求1至9中任一项所述的电力通信系统。
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