CN109088692A - 一种电力变电站时间质量检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力变电站时间质量检测***，该***利用PTN设备替代传统的SDH光传输设备，通过变电站PTN设备监测变电站B码外时间检测模块的B码外时间信号，对比从主站有线PTN通信网传过来的携带时间信息的1588报文，计算出来源于电力供电局主站的主站时间信息和本地变电站站内的B码外时间信号间的时间偏差值，上送各级供电局，并在网管上图形化呈现出来，解决了变电站点内时钟源时间质量监测困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力***时间质量检测领域，具体涉及一种电力变电站时间质量检测***。
背景技术
目前电力***中220kV及以上变电站，时钟源BITS普遍用的是光口B码，一般部署两台主备BITS时钟，并且各BITS分别接两路卫星时钟源，BITS通过多路外时间光口B码对接站内电力设备，主要用于电力故障定位分析维护。市场上BITS现网厂家众多，小厂居多，时钟性能、质量、可维护性表现各异，难以实现对众多厂家生产的BITS有效的监测和管理，且各BITS厂家网管版本众多，只有有限的拓扑展现能力，无时钟性能监测功能，时钟源来源单一，只有从天引入的一条途径，因此，目前并无较优的方案可以实现对电力***内220kV及以上变电站中众多站点BITS的时间质量检测。
由此可见，如何提供一种可靠性高且便于维护的电力***中变电站时间质量的检测***，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性高且便于维护的电力***中变电站时间质量的检测***。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电力变电站时间质量检测***，该***包括
主站时间检测模块，所述主站时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到主站时间信息；
主站PTN设备，所述主站时间检测模块与所述主站PTN设备连接，所述主站PTN设备接收所述主站时间信息，并将其加载到用于数据传输的报文中，得到1588报文；
变电站B码外时间检测模块，所述变电站B码外时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到B码外时间信号；
变电站PTN设备，所述变电站BITS时间检测模块和主站PTN设备均与所述变电站PTN设备连接，所述变电站PTN设备接收所述1588报文和所述B码外时间信号，并计算1588报文中的主站时间信息与B码外时间信号间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；
网管终端，所述主站PTN设备与所述网管终端连接，所述网管终端接收并显示通过PTN网络经主站PNT设备回传的所述时间偏差上报信息，并与预设偏差阈值进行比较，在时间偏差上报信息中的偏差值高于预设偏差阈值时发出警报。
本发明的有益效果是：利用PTN设备替代传统的SDH光传输设备，通过变电站PTN设备监测变电站B码外时间检测模块的B码外时间信号，对比从主站有线PTN通信网传过来的携带时间信息的1588报文，计算出来源于电力供电局主站的主站时间信息和本地变电站站内的B码外时间信号间的时间偏差值，上送各级供电局，并在网管上图形化呈现出来，解决了变电站点内时钟源时间质量监测困难的问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述变电站PTN设备包括
B码外时间信号接收模块，所述变电站B码外时间检测模块与所述B码外时间信号接收模块连接，所述B码外时间信号接收模块设有多个，多个所述B码外时间信号接收模块接收对应的B码外时间信号；
时间高频数字鉴相模块，多个所述B码外时间信号接收模块与所述时间高频数字鉴相模块连接，所述时间高频数字鉴相模块对B码外时间信号的相位进行偏差调整，得到标准B码外时间信号；
***RTC模块，所述时间高频数字鉴相模块与所述***RTC模块连接，所述***RTC模块接收所述标准B码外时间信号，并输出标准B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块，所述***RTC模块和主站PTN设备均与所述1588报文与时戳处理模块连接，所述1588报文与时戳处理模块对所述1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块，所述***时钟模块分别与***RTC模块、1588报文与时戳处理模块和时间高频数字鉴相模块连接，所述***时钟模块用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块，所述1588报文与时戳处理模块与所述1588时间偏差计算模块连接，所述1588时间偏差计算模块计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口和设备网管通信接口；
所述时间偏差上送接口接收所述1588时间偏差计算模块经***RTC模块和时间高频数字鉴相模块传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口发出。
采用上述进一步方案的有益效果是变电站PTN采用***时间同步跟踪1588报文中的主站时间信息，然后对多路B码外时间信号进行偏差测量上报，完成B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值的计算，进而实现对变电站内时钟源时间质量的监测。
进一步，所述变电站PTN设备包括
B码外时间信号接收模块，所述变电站B码外时间检测模块与所述B码外时间信号接收模块连接，所述B码外时间信号接收模块接收B码外时间信号；
***RTC模块，所述B码外时间信号接收模块与所述***RTC模块连接，所述***RTC模块接收所述B码外时间信号，并输出B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块，所述所述***RTC模块和主站PTN设备均与所述1588报文与时戳处理模块连接，所述1588报文与时戳处理模块对所述1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块，所述***时钟模块分别与***RTC模块和1588报文与时戳处理模块时间连接，所述***时钟模块用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块，所述1588报文与时戳处理模块与所述1588时间偏差计算模块连接，所述1588时间偏差计算模块计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口和设备网管通信接口；
所述时间偏差上送接口接收所述1588时间偏差计算模块传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口发出。
此处采用PTN跟踪当前B码外时间信号，并利用1588报文中的主站时间信息进行偏差测量上报，此处的计算频率一般为1秒计算1次。
进一步，所述主站时间检测模块包括高精度时钟源、GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源，所述高精度时钟源通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源连接，所述GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源将UTC时间传送至所述高精度时钟源，所述高精度时钟源根据所述UTC时间校准自身时钟时间。
进一步，所述变电站B码外时间检测模块包括主BITS时钟源和备用BITS时钟源，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源分别通过其上的光口B码与多个电力设备连接，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源均通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源连接，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源分别与所述变电站PTN设备连接，所述GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源将UTC时间传送至所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源根据所述UTC时间校准自身时钟时间得到B码外时间信号，根据B码外时间信号判定所述电力设备故障时间，并将B码外时间信号发送至所述变电站PTN设备。
进一步，所述主站PTN设备与所述变电站PTN设备间采用IEEE 1588V2协议进行信号传输。IEEE1588V2协议的全称是“网络测量和控制***的精密时钟同步协议标准”，是通用的提升网络***定时同步能力的规范，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化***。基本构思是通过硬件和软件将网络设备(客户机)的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs的运用，与未执行IEEE 1588V2协议的以太网延迟时间1，000μs相比，整个网络的定时同步指标有显著的改善。
附图说明
图1为本发明一种电力变电站时间质量检测***整体结构示意图；
图2为本发明一种电力变电站时间质量检测***中变电站PTN设备的一种结构示意图；
图3为本发明一种电力变电站时间质量检测***中变电站PTN设备的另一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例公开了一种电力变电站时间质量检测***，该***包括
主站时间检测模块，主站时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到主站时间信息；
主站PTN设备4，主站时间检测模块与主站PTN设备4连接，主站PTN设备4接收主站时间信息，并将其加载到用于数据传输的报文中，得到1588报文；
变电站B码外时间检测模块，变电站B码外时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到B码外时间信号；
变电站PTN设备12，变电站BITS时间检测模块和主站PTN设备4均与变电站PTN设备12连接，变电站PTN设备12接收1588报文和B码外时间信号，并计算1588报文中的主站时间信息与B码外时间信号间的时间偏差值，并根据时间偏差值生成时间偏差上报信息；
网管终端5，主站PTN设备4与网管终端5连接，网管终端5接收并显示通过PTN网络经主站PNT设备4回传的时间偏差上报信息，并与预设偏差阈值进行比较，在时间偏差上报信息中的偏差值高于预设偏差阈值时发出警报。
参见附图2，在一个具体的实施例中，变电站PTN设备12包括
B码外时间信号接收模,121，变电站B码外时间检测模块与B码外时间信号接收模块121连接，B码外时间信号接收模块121设有多个，多个B码外时间信号接收模块121接收对应的B码外时间信号；
时间高频数字鉴相模块123，多个B码外时间信号接收模块121与时间高频数字鉴相模块123连接，时间高频数字鉴相模块123对B码外时间信号的相位进行偏差调整，得到标准B码外时间信号；
***RTC模块126，时间高频数字鉴相模块123与***RTC模块126连接，***RTC模块126接收标准B码外时间信号，并输出标准B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块125，***RTC模块126和主站PTN设备4均与1588报文与时戳处理模块125连接，1588报文与时戳处理模块125对1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块128，***时钟模块128分别与***RTC模块126、1588报文与时戳处理模块125和时间高频数字鉴相模块123连接，***时钟模块128用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块122，1588报文与时戳处理模块125与1588时间偏差计算模块122连接，1588时间偏差计算模块125计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口124和设备网管通信接口127；
时间偏差上送接口124接收1588时间偏差计算模块122经***RTC模块126和时间高频数字鉴相模块123传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口127发出。
本实施例中的变电站PTN采用***时间同步跟踪1588报文中的主站时间信息，然后对多路B码外时间信号进行偏差测量上报，完成B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值的计算，进而实现对变电站内时钟源时间质量的监测。
参见附图3，在一个具体的实施例中，变电站PTN设备12包括
B码外时间信号接收模块121，变电站B码外时间检测模块与B码外时间信号接收模121块连接，B码外时间信号接收模块121接收B码外时间信号；
***RTC模块126，B码外时间信号接收模块121与***RTC模块126连接，***RTC模块126接收B码外时间信号，并输出B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块125，***RTC模块126和主站PTN设备4均与1588报文与时戳处理模块连接125，1588报文与时戳处理模块125对1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块128，***时钟模块128分别与***RTC模块126和1588报文与时戳处理模块125连接，***时钟模块128用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块122，1588报文与时戳处理模块125与1588时间偏差计算模块122连接，1588时间偏差计算模块122计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口124和设备网管通信接口127；
时间偏差上送接口124接收1588时间偏差计算模块122传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口127发出。
此处采用PTN跟踪当前B码外时间信号，并利用1588报文中的主站时间信息进行偏差测量上报，此处的计算频率一般为1秒计算1次。
具体地，参见附图1，主站时间检测模块包括高精度时钟源1、GPS卫星时钟源2和北斗卫星时钟源3，高精度时钟源1通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源2和北斗卫星时钟源3连接，GPS卫星时钟源2和北斗卫星时钟源3将UTC时间传送至高精度时钟源1，高精度时钟源1根据UTC时间校准自身时钟时间。
进一步，变电站B码外时间检测模块包括主BITS时钟源8和备用BITS时钟源11，主BITS时钟源8和备用BITS时钟源11分别通过其上的光口B码与多个电力设备13连接，主BITS时钟源8通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源6和北斗卫星时钟源7连接，备用BITS时钟源11过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源9和北斗卫星时钟源10连接，主BITS时钟源8和备用BITS时钟源11分别与变电站PTN设备12连接，GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源将UTC时间传送至主BITS时钟源8和备用BITS时钟源11，主BITS时钟源8和备用BITS时钟源11根据UTC时间校准自身时钟时间得到B码外时间信号，根据B码外时间信号判定电力设备13故障时间，并将B码外时间信号发送至变电站PTN设备12。
具体地，主站PTN设备4与变电站PTN设备5间采用IEEE 1588V2协议进行信号传输。IEEE1588V2协议的全称是“网络测量和控制***的精密时钟同步协议标准”，是通用的提升网络***定时同步能力的规范，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化***。基本构思是通过硬件和软件将网络设备(客户机)的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs的运用，与未执行IEEE 1588V2协议的以太网延迟时间1，000μs相比，整个网络的定时同步指标有显著的改善。
具体地，***中的主站PTN设备4与网管终端5之间采用网管通信协议报文传输信息，具体为传输协议为网元和网管接口协议QX，该协议是应用层协议，基于TCP连接，TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议(UDP)是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族(Internet protocol suite)中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。
应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元(MTU)的限制)。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。
QX报文作为TCP的载荷作为进行传输，交换过程参见下表1。
表1 QX数据报文格式参照表
其中，dst:目的地址(网管根据接收到报文的源地址回填，网元根据port号和NEID组合地址)；
src:源地址(网管根据接收到报文的目的地址回填，网元填网元的NEID)；
frame type:帧类型。0x0000信息帧、0x0001网元环回帧、0x0002网管环回帧；
len:帧长度，填0x0000
reserved：保留字节，填0x00000000
affir:确认标识。填0x00，0xff需要对端回复确认报文、0x00不需要对端回复确认报文；
grptype：分组类型。填0x01；
0x00：该分组为数据分组，表示该分组有信息数据字段；
0x01：该分组为确认分组，用于对发端数据包的确认，确认前一个数据包已全部收到；
pktseq：数据包序号。用于唯一的标识该数据包，由发端进行累加计数分配。取值为0～65535；
grpseq：分组序号。用于标识该分组是该数据包的第几个分组。取值为0～255。由于数据报文对长度有限制，data字段最大908字节，超过该长度就会被拆分为多个分组；
grpnum：总分组数。该数据包包含几个分组取值为1～255；
datalen：数据长度。data字段的长度。取值为1～908；
ver:版本号，对应ver查询的NeSoft(D)字段；
cmdseq：命令序号。指网管下发的命令操作序号对每条网管命令操作具有唯一命令序号高位在前；
cmdctrl：命令控制字。表征命令相关属性，长度：2字节：
BIT0～BIT15各位的含义采用如下定义方式：
BIT15(最高位):1表示该命令有响应，0表示该命令没有响应；
BIT14:1表示该数据为命令，0表示该数据为响应；
BIT13:1表示响应的持续标志；0表示响应的结束标志；
BIT4:1用来表示信息是否为文本，1表示是文本，0表示非文本。
持续或结束的定义入下：如果是同一条命令的多个响应，则前面的响应置持续标志，最后一条响应置结束标志。如果是一条命令对应一条响应，则每一条响应都置结束标志。
BIT12～BIT0:空闲，置0；
cmd：操作码。用来表征网管操作命令的代码通常用来表示一类操作具体操作内容由其后命令参数单元决定；
paralen：参数长度。para字段的长度；
para：网管命令操作所需的参数；
end：结束标志。确认网管命令数据包结束防止数据包被改写数值为0x00。
本实施例提供的***利用PTN设备替代传统的SDH光传输设备，通过变电站PTN设备监测变电站B码外时间检测模块的B码外时间信号，对比从主站有线PTN通信网传过来的携带时间信息的1588报文，计算出来源于电力供电局主站的主站时间信息和本地变电站站内的B码外时间信号间的时间偏差值，上送各级供电局，并在网管上图形化呈现出来，解决了变电站点内时钟源时间质量监测困难的问题。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，包括
主站时间检测模块，所述主站时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到主站时间信息；
主站PTN设备，所述主站时间检测模块与所述主站PTN设备连接，所述主站PTN设备接收所述主站时间信息，并将其加载到用于数据传输的报文中，得到1588报文；
变电站B码外时间检测模块，所述变电站B码外时间检测模块通过接收卫星端的UTC时间校准自身时钟时间，得到B码外时间信号；
变电站PTN设备，所述变电站BITS时间检测模块和主站PTN设备均与所述变电站PTN设备连接，所述变电站PTN设备接收所述1588报文和所述B码外时间信号，并计算1588报文中的主站时间信息与B码外时间信号间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；
网管终端，所述主站PTN设备与所述网管终端连接，所述网管终端接收并显示通过PTN网络经主站PNT设备回传的所述时间偏差上报信息，并与预设偏差阈值进行比较，在时间偏差上报信息中的偏差值高于预设偏差阈值时发出警报。
2.根据权利要求1所述一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，所述变电站PTN设备包括
B码外时间信号接收模块，所述变电站B码外时间检测模块与所述B码外时间信号接收模块连接，所述B码外时间信号接收模块设有多个，多个所述B码外时间信号接收模块接收对应的B码外时间信号；
时间高频数字鉴相模块，多个所述B码外时间信号接收模块与所述时间高频数字鉴相模块连接，所述时间高频数字鉴相模块对B码外时间信号的相位进行偏差调整，得到标准B码外时间信号；
***RTC模块，所述时间高频数字鉴相模块与所述***RTC模块连接，所述***RTC模块接收所述标准B码外时间信号，并输出标准B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块，所述***RTC模块和主站PTN设备均与所述1588报文与时戳处理模块连接，所述1588报文与时戳处理模块对所述1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块，所述***时钟模块分别与***RTC模块、1588报文与时戳处理模块和时间高频数字鉴相模块连接，所述***时钟模块用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块，所述1588报文与时戳处理模块与所述1588时间偏差计算模块连接，所述1588时间偏差计算模块计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口和设备网管通信接口；
所述时间偏差上送接口接收所述1588时间偏差计算模块经***RTC模块和时间高频数字鉴相模块传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口发出。
3.根据权利要求1所述一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，所述变电站PTN设备包括
B码外时间信号接收模块，所述变电站B码外时间检测模块与所述B码外时间信号接收模块连接，所述B码外时间信号接收模块接收B码外时间信号；
***RTC模块，所述B码外时间信号接收模块与所述***RTC模块连接，所述***RTC模块接收所述B码外时间信号，并输出B码外时间信号中的时戳信息；
1588报文与时戳处理模块，所述所述***RTC模块和主站PTN设备均与所述1588报文与时戳处理模块连接，所述1588报文与时戳处理模块对所述1588报文和时戳信息进行处理；
***时钟模块，所述***时钟模块分别与***RTC模块和1588报文与时戳处理模块时间连接，所述***时钟模块用于***内时钟下发；
1588时间偏差计算模块，所述1588报文与时戳处理模块与所述1588时间偏差计算模块连接，所述1588时间偏差计算模块计算时戳信息中的B码外时间与1588报文中的主站时间信息间的时间偏差值，并根据所述时间偏差值生成时间偏差上报信息；以及
时间偏差上送接口和设备网管通信接口；
所述时间偏差上送接口接收所述1588时间偏差计算模块传输来的时间偏差上报信息，并将其通过设备网管通信接口发出。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，所述主站时间检测模块包括高精度时钟源、GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源，所述高精度时钟源通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源连接，所述GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源将UTC时间传送至所述高精度时钟源，所述高精度时钟源根据所述UTC时间校准自身时钟时间。
5.根据权利要求1-3任一项所述一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，所述变电站B码外时间检测模块包括主BITS时钟源和备用BITS时钟源，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源分别通过其上的光口B码与多个电力设备连接，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源均通过其内置的卫星接收机分别与GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源连接，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源分别与所述变电站PTN设备连接，所述GPS卫星时钟源和北斗卫星时钟源将UTC时间传送至所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源，所述主BITS时钟源和备用BITS时钟源根据所述UTC时间校准自身时钟时间得到B码外时间信号，根据B码外时间信号判定所述电力设备故障时间，并将B码外时间信号发送至所述变电站PTN设备。
6.根据权利要求1-3任一项所述一种电力变电站时间质量检测***，其特征在于，所述主站PTN设备与所述变电站PTN设备间采用IEEE 1588V2协议进行信号传输。
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