CN105319958A - 一种超远距离通信电缆高精度网络授时***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超远距离通信电缆高精度网络授时***及其方法，包括：授时主机通过通信电缆向多个故障监测终端发送授时脉冲；故障监测终端安装在电缆线路沿线交叉互联直接接地的所有位置，在每个位置还安装有行波传感器；故障监测终端接收到授时主机发送的授时脉冲以后，故障监测终端本地进行第一次时钟同步；每个故障监测终端回送脉冲信号至授时主机，授时主机得到各个故障监测终端的授时延时；故障监测终端做最终的时钟同步处理。授时主机采用高精度GPS授时与高精度双恒温槽振荡器相结合授时，保障了授时的稳定性。故障监测终端采用多路时钟源输入，包括主机授时，本地振荡器锁相，降低了终端对外部参考时钟的完全依赖。

Description

一种超远距离通信电缆高精度网络授时***及其方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种超远距离通信电缆高精度网络授时***及其方法。

背景技术

随着我国经济建设的高速发展，我国的城市电网改造工作大力地开展。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆具有上述优点，却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。在实际应用中，常用的电力故障测距方法有单端测距和双端测距，在单端测距中，由于受可得信息量的限制，一般要进行假设或近似处理，精度往往不能满足要求。而在双端测距中，由于线路两端故障测距装置的时钟需要精确同步，因此双端故障测距装置的精确授时是测距精度的关键所在，现有的授时是通过无线方式，这样授时精度低。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种超远距离通信电缆高精度网络授时***及其方法，该方法的授时***可以布设在电缆隧道、管沟内，不受空间、环境的影响，实现对隧道、管沟内电缆故障测距装置的精确授时。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，包括以下步骤：

步骤一，安装在变电站内的授时主机通过通信电缆向多个故障监测终端发送授时脉冲；故障监测终端安装在电缆线路沿线交叉互联直接接地的所有位置，在每个位置还安装有行波传感器；

步骤二，故障监测终端接收到授时主机发送的授时脉冲以后，故障监测终端本地进行第一次时钟同步；

步骤三，每个故障监测终端回送脉冲信号至授时主机，授时主机得到各个故障监测终端的授时延时；

步骤四，故障监测终端根据所述步骤二和步骤三的结果做最终的时钟同步处理。

授时主机通过通信电缆向授时终端发送信号和命令的同时还给故障监测终端供电；故障监测终端和行波传感器沿着通信电缆回路安装在交叉互联直接接地位置，将沿途经过的所有通信电缆接头都监控起来，形成一个完整的故障行波过程监控。授时主机安装在变电站内，授时主机和故障监测终端之间通过通信电缆连接，故障监测终端和行波传感器沿着电缆回路安装在各个接头处，这样可以实现将沿途经过的所有电缆接头都监控起来，形成一个完整的故障行波过程监控。

授时主机通过通信电缆向每个故障监测终端发送1PPS的授时脉冲，主机通过闭环方式对通信电缆进行不间断的自适应和自学习，并对其进行误差补偿，保证各个故障监测终端的时钟同步。

所述授时主机采用GPS授时，同时授时主机采用双恒温槽振荡器。

所述步骤二中，所述故障监测终端接收到授时信号后，启动锁相，生成故障监测终端的本地终端时钟信号，在授时主机的授时信号断开的情况下，故障终端本地通过相位互感器获取线路上的50Hz工频信号，并以50Hz工频信号脉冲为同步时钟源进行锁相，因此即使主机授时信号断开也能实现一条线路所有终端的时钟同步。采用此种方法的授时基本可以实现20～50ns的时间同步精度，按照高压聚乙烯电缆的行波波速170m/μs计算，故障测距精度基本可以达到3.4米～8.5米，实用价值很高，保证各个故障监测终端的时间精度。

所述步骤三中，故障监测终端根据授时主机调度命令依次将1PPS脉冲回送至授时主机，授时主机记录每个故障监测终端返回授时脉冲的延时，延时的二分之一为授时脉冲从授时主机到监测终端的授时延时。

所述步骤四中，授时主机将步骤三中得到的每个故障监测终端的授时延时数据通知到相应故障监测终端，故障监测终端在第一次时钟同步的基础上加上授时延时，得到授时主机的当前准确时间，保证同一授时主机下挂接的所有故障监测终端的时间同步。

一种采用所述超远距离通信电缆高精度网络授时方法的***，包括安装在变电站内的授时主机、故障监测终端和行波传感器，所述授时主机通过通信电缆连接故障监测终端，所述故障监测终端与行波传感器连接，所述故障监测终端安装在电缆线路沿线的所有交叉互联直接接地位置。

本发明的有益效果：

1)、授时主机采用高精度GPS授时与高精度双恒温槽振荡器相结合授时，保障了授时的稳定性。

2)、故障监测终端采用多路时钟源输入，包括主机授时，本地振荡器锁相，降低了终端对外部参考时钟的完全依赖，即使在断开授时信号的情况下，本地锁相也能实现一条线路所有终端的时钟同步。

3)、相比常规的终端直接接收GPS授时，采用通信电缆授时的故障监测终端具有安装位置不受空间限制、成本低、授时精度高等特点。可以广泛应用于电力***故障测距，为保证电力电缆长期正常运行提供有力保障。主机和终端之间通过电缆授时，授时精度可以达到飞秒级别。

附图说明

图1为本发明的***连接图；

图2为本发明的授时流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种超远距离通信电缆高精度网络授时***，包括授时主机，故障监测终端和行波传感器；授时主机安装在变电站内，通过通信电缆与故障监测终端连接，实现信号的传输和终端的供电。

故障监测终端与行波传感器连接，它们安装在电缆回路各个接头处，由一条总线连接，将电缆沿途经过的所有接头都监控起来，形成了一个故障行波完整的过程监测。

如图2所示，***启动后，授时主机通过通信电缆向每个故障监测终端发送1PPS的高精度授时脉冲信号。

一条线路上的所有故障监测终端接收到授时主机发送的授时脉冲以后，故障监测终端本地进行第一次时钟同步，通过本地振荡器进行锁相，降低故障监测终端对主机同步信号的完全依赖性。为了保证各个故障监测终端的时间精度，故障监测终端采用高精度的时钟同步设计，在故障监测终端本身通过振荡器锁相，即使出现授时主机和故障监测终端之间的通信断网，每个故障监测终端在24小时内的时钟误差也能保证在1us以内，且长时间通信断网的可能性基本不存在。当授时主机发送授时信号以后，故障监测终端接收授时信号，并启动锁相，生成本地终端的时钟信号。在授时主机信号断开的情况下，故障终端本地可通过相位互感器获取线路上的50Hz工频信号，并以50Hz工频信号脉冲为同步时钟源进行锁相，因此即使主机授时信号断开也能实现一条线路所有终端的时钟同步。采用此种方法的授时基本可以实现20～50ns的时间同步精度，按照高压聚乙烯电缆的行波波速170m/μs计算，故障测距精度基本可以达到3.4米～8.5米，实用价值很高。

故障监测终端根据授时主机调度命令依次将1PPS脉冲回送至授时主机，授时主机记录每个故障监测终端返回授时脉冲的延时，延时的二分之一即为授时脉冲从授时主机到监测终端的延时时间；

授时主机将每个故障监测终端的授时延时数据通知到相应终端，故障监测终端在正常授时脉冲到达的基础上加上授时延时，即可得到授时主机的当前准确时间，从而保证同一授时主机下挂接的所有故障监测终端时间同步。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，安装在变电站内的授时主机通过通信电缆向多个故障监测终端发送授时脉冲；故障监测终端安装在电缆线路沿线交叉互联直接接地的所有位置，在每个位置还安装有行波传感器；

步骤二，故障监测终端接收到授时主机发送的授时脉冲以后，故障监测终端本地进行第一次时钟同步；

步骤三，每个故障监测终端回送脉冲信号至授时主机，授时主机得到各个故障监测终端的授时延时；

步骤四，故障监测终端根据所述步骤二和步骤三的结果做最终的时钟同步处理。

2.如权利要求1所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，授时主机通过通信电缆向授时终端发送信号和命令的同时还给故障监测终端供电；故障监测终端和行波传感器沿着通信电缆回路安装在交叉互联直接接地位置，将沿途经过的所有通信电缆接头都监控起来，形成一个完整的故障行波过程监控。

3.如权利要求1所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，授时主机通过通信电缆向每个故障监测终端发送1PPS的授时脉冲，主机通过闭环方式对通信电缆进行不间断的自适应和自学习，并对其进行误差补偿，保证各个故障监测终端的时钟同步。

4.如权利要求1或2或3所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，所述授时主机采用GPS授时，同时授时主机采用双恒温槽振荡器。

5.如权利要求1所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，所述步骤二中，故障监测终端接收到授时信号后，启动锁相，生成故障监测终端的本地终端时钟信号，在授时主机的授时信号断开的情况下，故障终端本地通过相位互感器获取线路上的50Hz工频信号，并以50Hz工频信号脉冲为同步时钟源进行锁相。

6.如权利要求3所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，所述步骤三中，故障监测终端根据授时主机调度命令依次将1PPS脉冲回送至授时主机，授时主机记录每个故障监测终端返回授时脉冲的延时，延时的二分之一为授时脉冲从授时主机到监测终端的授时延时。

7.如权利要求1所述一种超远距离通信电缆高精度网络授时方法，其特征是，所述步骤四中，授时主机将步骤三中得到的每个故障监测终端的授时延时数据通知到相应故障监测终端，故障监测终端在第一次时钟同步的基础上加上授时延时，得到授时主机的当前准确时间，保证同一授时主机下挂接的所有故障监测终端的时间同步。

8.一种采用权利要求1所述超远距离通信电缆高精度网络授时方法的***，其特征是，包括安装在变电站内的授时主机、故障监测终端和行波传感器，所述授时主机通过通信电缆连接故障监测终端，所述故障监测终端与行波传感器连接，所述故障监测终端安装在电缆线路沿线的所有交叉互联直接接地位置。