CN114256970A - 一种智能变电站时钟同步在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能变电站时钟同步在线监测方法，将所有监测数据上送至变电站监控后台统一进行分析处理；所述监测数据包括：过程层监测数据、间隔层监测数据、站控层监测数据；所述过程层监测数据通过GOOSE上送，所述间隔层和站控层监测数据通过MMS上送。系统建立时钟同步在线监测网络，对时间同步系统的运行状况进行实时在线监测、统一展示和智能分析。本发明将所有时钟监测数据均上送至变电站监控后台统一进行分析处理，对时状态测量进行轮询策略，并对时钟同步进行故障分析，保证了时钟同步的高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及变电站监测技术领域，特别涉及一种智能变电站时钟同步在线监测方法。
背景技术
随着网络和装机容量的日益扩大，电力系统运行方式日趋复杂，电网运行状态瞬息万变，系统内线路或主变发生故障时，将引起系统内相关的主设备保护、后备保护或相邻保护等多个保护的相继动作跳闸，电力系统设备发生状态变化后特别是发生事故后必须及时掌握实时信息，才能对其进行及时处理。而统一的时间基准是进行处理和分析的基础，因此时钟同步对于电力系统的故障分析、监视控制及运行管理具有重要意义。为了分析整个事故的发生及演变过程，变电站中通过配置时钟同步系统来保证事件时标的正确性，当前自动化系统时间同步缺乏整体性反馈从而无法获知整个系统工作状态。
发明内容
基于上述现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种智能变电站时钟同步在线监测方法，系统建立时钟同步在线监测网络，对时间同步系统的运行状况进行实时在线监测、统一展示和智能分析。
本发明由下述技术方案实现：
一种智能变电站时钟同步在线监测方法，包括：将所有监测数据上送至变电站监控后台统一进行分析处理；
所述监测数据包括：过程层监测数据、间隔层监测数据、站控层监测数据；
所述过程层监测数据通过GOOSE上送，所述间隔层和站控层监测数据通过MMS上送。
进一步的，在过程层采用GOOSE时标的方式作为对时状态测量的手段，在间隔层和站控层采用NTP测量钟差的方法作为对时状态测量的手段。
进一步的，所述站控层NTP测量钟差的方法包括：
基于网络对时协议的对时过程，先测量两地时钟偏差再做逐次修正，获取到两个装置的相对时间差，跟正确的时间比较，获得被监测对象的对时偏差。
进一步的，所述站控层NTP测量钟差的方法包括：
设T0,T1,T2,T3为装置时标,△t为钟差,即要测量的对象，NTP建立在网络链路延迟对称的假设上，因此：
(T1+△t)-T0＝T3-(T2+△t)
△t＝[(T3-T2)+(T0-T1)]/2
对时状态测量通过问答时标实现对传输延迟的补偿，用一个需要单独编写的在线监测采集端去轮流查询被监测设备，获取到全站的时钟偏差，所述偏差数据上传到变电站后台，进行统一的分析告警处理。
进一步的，所述在过程层采用GOOSE时标的方式对时状态测量中，所述对时状态测量软件集成在测控装置内，在需要轮询时，测控装置发起一个请求，在被测过程层设备上配置一个虚遥控点，被测设备收到后，返回一个虚遥信，通过测控装置收到虚遥信时自身登记的时戳T2和返回GOOSE报文中的发出时戳T1，△t＝T2–T1。
进一步的，采用对各个状态量建立虚遥测和虚遥信测点的方式来传送整形和布尔型变量到监控后台。
进一步的，在对时状态测量中，轮询策略包括：无异常时慢速轮询、发现异常时多次测量、防欺骗措施。
进一步的，还包括：故障分析，根据所监测设备的各种测量状态作为分析判据来推理分析出对应的分析结论。
本发明的技术方案能够实现如下有益的技术效果：
本发明将所有时钟监测数据均上送至变电站监控后台统一进行分析处理，对时状态测量进行轮询策略，并对时钟同步进行故障分析，保证了时钟同步的高可靠性，解决了当前自动化系统时间同步缺乏反馈无法获知工作状态紧迫课题，减少因对时错误引起的事件顺序记录无效，甚至导致设备死机等运行事故。
附图说明
图1为本发明的智能联动流程图；
图2为本发明的基于NTP原理的钟差测试原理图；
图3为本发明的GOOSE钟差测试原理图；
图4为本发明的数据处理信息流程图；
图5为本发明的常见故障逻辑关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在具体的实施例中，本发明提供了一种智能变电站时钟同步在线监测方法，系统建立时钟同步在线监测网络，对时间同步系统的运行状况进行实时在线监测、统一展示和智能分析。
具体的，本发明的方法中，将所有监测数据上送至变电站监控后台统一进行分析处理。
具体的，过程层监测数据通过GOOSE上送，间隔层和站控层监测数据通过MMS上送。
在过程层采用GOOSE时标的方式作为对时状态测量的手段，在间隔层和站控层采用NTP测量钟差的方法作为对时状态测量的手段。
智能变电站时钟同步在线监测网络结构图如图1所示。
站控层NTP测量钟差的原理是基于网络对时协议的对时过程是先测量两地时钟偏差再做逐次修正，如NTP协议或SNTP协议，通过该协议可以获取到两个装置的相对时间差，跟正确的时间比较即可获得被监测对象的对时偏差。
同时NTP协议可在一定程度上减少网络延迟造成的误差，原理图如图2所示。
具体的，T0,T1,T2,T3为装置时标,△t为钟差,即要测量的对象，NTP建立在网络链路延迟对称的假设上，因此：
(T1+△t)-T0＝T3-(T2+△t)
△t＝[(T3-T2)+(T0-T1)]/2
具体的，对时状态测量通过问答时标实现对传输延迟的补偿，站内被测设备只需具备标准的NTP服务，用一个需要单独编写的在线监测采集端(可嵌在某个装置内)去轮流查询这些被监测设备即可获取到全站的时钟偏差，这些偏差数据再由标准的站内通讯协议上传到变电站后台，进行统一的分析告警。
由于GOOSE报文传输延迟较小，和过程层设备的硬件特点，因此过程层直接采用GOOSE时标方式测量钟差。对时状态测量软件集成在测控装置内，在需要轮询时，测控装置发起一个请求，在被测过程层设备上配置一个虚遥控点，被测设备收到后，返回一个虚遥信，通过测控装置收到虚遥信时自身登记的时戳T2和返回GOOSE报文中的发出时戳T1，△t＝T2–T1，该方法测量误差等于网络延迟，合格的监控系统GOOSE延迟在±4ms以内，因此该方法的测量灵敏度在10ms级。原理图如图3所示。
采用对各个状态量建立虚遥测和虚遥信测点的方式来传送整形和布尔型变量到监控后台，监控后台使用现有的业务接口即可实现数据采集入库，再此基础上采用对时状态测量轮询策略和时间同步故障分析对状态数据进行分析，设计流程图如图4所示。
对时状态测量轮询策略如下：
1、无异常时慢速轮询：为确保对故障的响应时间，并兼顾网络负荷，轮询时间间隔建议为每小时全站更新一次，其网络负荷的增加可忽略不计，并且无论发生自检未发现的异常跳变类故障或缓慢漂移故障，都能在1小时内侦测到。
2、发现异常时多次测量：由于网络协议的不确定性，为减少误报。当某次轮询侦测到某设备同步偏差大于阈值时，则应连续对该设备进行30次测量，间隔提高1次/秒，去除极值后进行平均处理，若测量均值超过阈值，则认为该装置确实存在异常，应立即发出告警，每秒增加的流量少于100M网络的0.01％。
3、防欺骗措施，轮询时，采集器时标储存在内部即可，该时标不必在报文中发出，以避变个别设备为工程调试通过简单的复制询问报文的时标。
故障分析主要是根据所监测设备的各种测量状态作为分析判据来推理分析出对应的分析结论，常见故障逻辑如图5所示。
在本发明的另一个实施例中，除了对时状态测量轮询策略和故障分析，可以增加其他分析方法，并行对监控后台采集的数据分析；另外，如果可以从装置层面讲对时状态进一步细化，讲分析部分放到装置层进行边缘计算，将会提高同步对时在线监测的效率。
综上所述，本发明提供了一种智能变电站时钟同步在线监测方法，将所有监测数据上送至变电站监控后台统一进行分析处理；所述监测数据包括：过程层监测数据、间隔层监测数据、站控层监测数据；所述过程层监测数据通过GOOSE上送，所述间隔层和站控层监测数据通过MMS上送。系统建立时钟同步在线监测网络，对时间同步系统的运行状况进行实时在线监测、统一展示和智能分析。本发明将所有时钟监测数据均上送至变电站监控后台统一进行分析处理，对时状态测量进行轮询策略，并对时钟同步进行故障分析，保证了时钟同步的高可靠性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，将所有监测数据上送至变电站监控后台统一进行分析处理；
所述监测数据包括：过程层监测数据、间隔层监测数据、站控层监测数据；
所述过程层监测数据通过GOOSE上送，所述间隔层和站控层监测数据通过MMS上送。
2.根据权利要求1所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，在过程层采用GOOSE时标的方式作为对时状态测量的手段，在间隔层和站控层采用NTP测量钟差的方法作为对时状态测量的手段。
3.根据权利要求2所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，所述站控层NTP测量钟差的方法包括：
基于网络对时协议的对时过程，先测量两地时钟偏差再做逐次修正，获取到两个装置的相对时间差，跟正确的时间比较，获得被监测对象的对时偏差。
4.根据权利要求3所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，所述站控层NTP测量钟差的方法包括：
设T0,T1,T2,T3为装置时标,△t为钟差,即要测量的对象，NTP建立在网络链路延迟对称的假设上，因此：
(T1+△t)-T0＝T3-(T2+△t)
△t＝[(T3-T2)+(T0-T1)]/2
对时状态测量通过问答时标实现对传输延迟的补偿，用一个需要单独编写的在线监测采集端去轮流查询被监测设备，获取到全站的时钟偏差，所述偏差数据上传到变电站后台，进行统一的分析告警处理。
5.根据权利要求4所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，所述在过程层采用GOOSE时标的方式对时状态测量中，所述对时状态测量软件集成在测控装置内，在需要轮询时，测控装置发起一个请求，在被测过程层设备上配置一个虚遥控点，被测设备收到后，返回一个虚遥信，通过测控装置收到虚遥信时自身登记的时戳T2和返回GOOSE报文中的发出时戳T1，△t＝T2–T1。
6.根据权利要求5所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，采用对各个状态量建立虚遥测和虚遥信测点的方式来传送整形和布尔型变量到监控后台。
7.根据权利要求6所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，在对时状态测量中，轮询策略包括：无异常时慢速轮询、发现异常时多次测量、防欺骗措施。
8.根据权利要求7所述的智能变电站时钟同步在线监测方法，其特征在于，还包括：故障分析，根据所监测设备的各种测量状态作为分析判据来推理分析出对应的分析结论。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202111399528.7A CN114256970A (zh) | 2021-11-19 | 2021-11-19 | 一种智能变电站时钟同步在线监测方法 |
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| CN202111399528.7A CN114256970A (zh) | 2021-11-19 | 2021-11-19 | 一种智能变电站时钟同步在线监测方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115987829A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 智能变电站过程层的时钟同步系统测试方法、装置及设备 |
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2021
- 2021-11-19 CN CN202111399528.7A patent/CN114256970A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115987829A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 智能变电站过程层的时钟同步系统测试方法、装置及设备 |
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