CN117318871B - 一种电力监控***时间保护方法、设备和介质 - Google Patents
一种电力监控***时间保护方法、设备和介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电力监控***时间保护方法、设备和介质，涉及电力数据处理技术领域，获取时钟的时钟源信息，基于时钟源基本有效性检测和选择有效性检测，得到时钟的优先级；依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟；通过时间传输信道进行网络对时报文传输，对报文进行标志位检查，记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳；根据主用时钟和备用时钟之间的偏差值和时间戳进行链路时延计算，构建多个时间同步误差模型对时间同步误差进行评价，基于评价结构确定误差权重；对加权后的误差进行优化，进行时间同步，通过构建多个时间同步误差模型能够对时间同步误差进行评价和优化，提高时间同步的精度，提高电力***的运行效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力数据处理技术领域，具体涉及一种电力监控***时间保护方法、设备和介质。
背景技术
随着电力***管理和运行自动化程度的提高，电力***信息化的完善以及电网调度自动化的实现，使得工程人员可以通过计算机和各种仪器设备，采用时间同步技术，对***中的各个站点和设备进行集中控制与管理，从而提高电力***的运行效率和可靠性。
然而，电力***的现场设备由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化，甚至还包括计算机负载多种原因，多数设备的时钟是不精确的，而且时间误差是累积的，随着时间的推移，设备之间的时间同步问题也凸现出来，如果电力***的时间控制过程稍有偏差，那么电力电气设备损坏、规模化停电、危及人民生命财产电力事故随时有可能发生。
随着集中管理的完善和加强，各种微机保护及微机型自动化装置的投运和联网及远方信息传递的实现自动化程度较高的、集中大范围信息的全局综合故障分析应运而生，当各地区各电站电厂中数量众多的自动化装置将故障信息传至调度中心进行故障分析时，装置的时钟不统一便会给综合分析带来极大的困难。
因此，目前电力***采用的时钟同步技术，由于其特定的应用环境以及***中其他各方面的影响，在时钟源选取过程中选取的时钟精度差，导致对其时钟同步时精度达不到要求，时间同步误差大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是因选取时钟同步时精度达不到要求，监控***时间同步误差大，目的在于提供一种电力监控***时间保护方法、设备和介质，通过对时钟的时钟源有效性检测和选择有效性检测确定主用时钟和备用时钟，对监控***与主、备用时钟的时间同步误差进行评价和优化，得到准确的时间同步误差，提高监控***时间同步精度。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明第一方面提供一种电力监控***时间保护方法，包括以下具体步骤：
获取时钟的时钟源信息，基于时钟源基本有效性检测和选择有效性检测得到时钟的优先级；
依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟；
通过时间传输信道进行网络对时报文传输，对报文进行标志位检查，记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳；
根据电力监控***与主用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型；
根据电力监控***与备用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与备用时钟时间同步误差模型；
通过电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型对电力监控***时间同步误差进行评价，基于评价后的电力监控***时间同步误差确定主用时钟和备用时钟误差权重；
对加权后的时间同步误差进行调节，进行时间同步。
本发明通过时钟源基本有效性检测和选择有效性检测确定主用时钟和备用时钟，通过优化选取主用时钟和备用时钟提高时钟选择的质量，保证主用时钟的可靠性，对报文进行故障检测得到有效报文的时间戳进行链路时延计算，确定时间同步误差，并对时间同步误差进行评价和优化，提高时间同步的精度。
进一步的，所述确定主用时钟和备用时钟具体包括：
获取时钟源，初始化时钟源参数，对时钟源信号进行基本有效性检测：
若时钟源均无效，则该时钟处于初始化状态或守时状态；
若有一个时钟源基本有效性判断为有效，则确定该时钟为主用时钟；
若有两个及以上时钟源基本有效性有效，则判断基本有效的时钟源的选择有效性，若时钟源选择有效，依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟。
进一步的，所述对报文进行标志位检查具体包括：
判断主用时钟的网络对时报文的主用时钟状态标志位，若主用时钟标志位异常，忽略该报文数据，否则接收该报文，并对报文进行解析。
进一步的，所述记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳具体包括：
电力监控***发送NTP同步请求至主用时钟，记录发送NTP同步请求的时间戳T1；
主用时钟接收到电力监控***NTP同步请求，记录NTP同步请求到达时间戳T2；
主用时钟响应电力监控***NTP同步请求，发送NTP响应报文，记录NTP响应报文发送时间戳T3；
电力监控***接收NTP响应报文，记录NTP响应报文到达时间戳T4。
进一步的，所述构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型具体包括：
获取目标时段内电力监控***与主时钟网络对时的传输时间，确定传输时间均值；
结合报文发送的时间戳数据和报文到达时间戳数据，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型：
；
；
其中，表示传输时间均值，t表示时间同步次数，Tci表示电力监控***与主用时钟时间同步报文的传输时间，i=1,2,3,...,n，表示传输次数，/>表示电力监控***与主用时钟之间的时间同步误差，k=1,2,3,…T，T表示最大时间同步次数，T1、T2、T3和T4分别表示不同的时间戳。
进一步的，所述对电力监控***时间同步误差进行评价具体包括：
根据电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型分别确定主用时钟和备用时钟的时间同步误差均值；
分别获取主用时钟和备用时钟截止到第t次时间同步的时间同步误差均方差；
对时间同步误差均方差进行修正，构建评价模型；
；
；
；
其中，表示时间同步误差，t表示时间同步次数，T表示最大时间同步次数，表示时间同步误差均值，/>表示第t次时间同步的时间同步误差均方差，P表示评价函数，exp为指数函数。
进一步的，所述确定主用时钟和备用时钟误差权重具体包括：
基于评价模型构建判断矩阵，对判断矩阵进行一致性检验，得到一致性指标和一致性比例，基于一致性指标和一致性比例确定误差权重；
；
；
其中，Pi表示一致性指标，Pj表示一致性指标比例，Xij表示判断矩阵，为m×m矩阵，ω表示误差权重。
进一步的，所述对加权后的时间同步误差进行调节具体包括：
根据误差权重计算得到相对时间同步误差；
获取误差权重的取值范围，采用归一化约束对误差权重进行约束；
基于相对时间同步误差、误差权重的取值范围和约束后的权重误差构建优化模型；
；
；
；
；
其中，表示时间同步误差，t表示时间同步次数，ω表示误差权重，i=1,2,3,…,m，/>表示真实时间同步误差，/>表示相对时间同步误差，C1误差权重的取值范围，C2表示采用归一化约束对误差权重进行约束，min表示最小值，s.t.表示约束条件。
本发明第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种电力监控***时间保护方法。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种电力监控***时间保护方法。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过时钟的时钟源基本有效性检测和选择有效性检测确定主用时钟和备用时钟，通过优化选取主用时钟和备用时钟提高时钟选择质量，保证主用时钟的可靠性，对报文进行故障检测得到有效报文的时间戳进行链路时延计算，确定时间同步误差，并对时间同步误差进行评价和优化，提高时间同步的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中的电力监控***时间保护方法。
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白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
作为一种可能的实施例，如图1所示，本实施例第一方面提供一种电力监控***时间保护方法，包括以下具体步骤：
获取时钟的时钟源信息，基于时钟源基本有效性检测和选择有效性检测得到时钟的优先级；
依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟；
通过时间传输信道进行网络对时报文传输，对报文进行标志位检查，记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳；
根据电力监控***与主用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型；
根据电力监控***与备用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与备用时钟时间同步误差模型；
通过电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型对电力监控***时间同步误差进行评价，基于评价后的电力监控***时间同步误差确定主用时钟和备用时钟误差权重；
对加权后的时间同步误差进行调节，进行时间同步。
本实施例通过时钟的时钟源基本有效性检测和选择有效性检测确定主用时钟和备用时钟，通过优化选取主用时钟和备用时钟提高时钟选择的质量，保证主用时钟的可靠性，对报文进行故障检测得到有效报文的时间戳进行链路时延计算，确定时间同步误差，并对时间同步误差进行评价和优化，提高时间同步的精度。
在一些可能的实施例中，当时钟同时接收到多路时间源信号时，就需要对接收到的时间源信号进行信号的有效性检测，有效性检测分为基本有效性检测和选择有效性检测，经过有效性检测的时钟源信号将被传输至时钟内部基准部分。时钟内部基准将根据输入的时间源信号对***的频率源精度和秒信号相位进行校准。基于时钟源基本有效性检测和选择有效性检测得到时钟源的优先级，选取过程具体包括：
确定主用时钟和备用时钟具体包括：
获取时钟源，初始化时钟源参数，对时钟源信号进行基本有效性检测：
若时钟源均无效，则该时钟处于初始化状态或守时状态；
若有一个时钟源基本有效性判断为有效，则确定该时钟为主用时钟；
若有两个及以上时钟源基本有效性有效，则判断基本有效的时钟源的选择有效性，若时钟源选择有效，依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟。
基本有效性检测主要是针对信号的周期性和稳定性进行检测，针对时间信息的时间格式和连续递增进行检测。当满足了信号和时间信息的基本有效性检测后，才能确认该时间源基本有效，参与时间源的选择。
选择有效性检测主要是检测多个时间源之间以及与内部时钟的一致性，即时间信息是否一致、秒沿互差是否小于某一个阈值。从满足这两项检测后的时间源中，选取高优先级的时间源作为主用时钟源。
在一些可能的实施例中，由于报文发送过程中存在多个端口都采用单个通信路劲进行通信，会导致数据拥堵，报文数据错误，因此需要对该种情况进行检测，发送报文过程中包括对报文进行故障检测：
对报文进行标志位检查具体包括：
判断主用时钟的网络对时报文的主用时钟状态标志位，若主用时钟标志位异常，忽略该报文数据，否则接收该报文，并对报文进行解析。
在一些可能的实施例中，通过主用时钟发送报文至备用时钟，记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳具体包括：
电力监控***发送NTP同步请求至主用时钟，记录发送NTP同步请求的时间戳T1；
主用时钟接收到电力监控***NTP同步请求，记录NTP同步请求到达时间戳T2；
主用时钟响应电力监控***NTP同步请求，发送NTP响应报文，记录NTP响应报文发送时间戳T3；
电力监控***接收NTP响应报文，记录NTP响应报文到达时间戳T4。
备用时钟接收到延时请求响应报文后，解析并记录延时请求响应报文的到达时间戳T4。
通过主备用时钟报文收发过程获取的时间信息实现节点间时钟偏差值和链路延时值的测量与计算，依据计算出的偏差值，利用算法调节本地时钟实现各节点的时钟同步。
在一些可能的实施例中，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型具体包括：
获取目标时段内电力监控***与主时钟网络对时的传输时间，确定传输时间均值；
结合报文发送的时间戳数据和报文到达时间戳数据，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型：
；
；
其中，表示传输时间均值，t表示时间同步次数，Tci表示电力监控***与主用时钟时间同步报文的传输时间，i=1,2,3,...,n，表示传输次数，/>表示电力监控***与主用时钟之间的时间同步误差，k=1,2,3,…T，T表示最大时间同步次数，T1、T2、T3和T4分别表示不同的时间戳。
在一些可能的实施例中，对电力监控***时间同步误差进行评价具体包括：
根据电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型分别确定主用时钟和备用时钟的时间同步误差均值；
分别获取主用时钟和备用时钟截止到第t次时间同步的时间同步误差均方差；
对时间同步误差均方差进行修正，构建评价模型；
其中，表示时间同步误差，t表示时间同步次数，T表示最大时间同步次数，/>表示时间同步误差均值，/>表示第t次时间同步的时间同步误差均方差，P表示评价函数，exp为指数函数。
在一些可能的实施例中，确定主用时钟和备用时钟误差权重具体包括：
基于评价模型构建m×m的判断矩阵：；
对判断矩阵进行一致性检验，得到一致性指标Pi和一致性比例Pj，基于一致性指标Pi和一致性比例Pj确定误差权重：。
在一些可能的实施例中，对加权后的时间同步误差进行调节具体包括：
根据误差权重计算得到相对时间同步误差：，/>；
获取误差权重的取值范围，采用归一化约束对误差权重进行约束；
基于相对时间同步误差、误差权重的取值范围和约束后的权重误差构建优化模型：
；
；
其中，表示时间同步误差，t表示时间同步次数，ω表示误差权重，i=1,2,3,…,m，/>表示真实时间同步误差，/>表示相对时间同步误差，C1误差权重的取值范围，C2表示采用归一化约束对误差权重进行约束，min表示最小值，s.t.表示约束条件。
本实施例第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现一种电力监控***时间保护方法。
本实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种电力监控***时间保护方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，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。
Claims (6)
1.一种电力监控***时间保护方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
获取时钟的时钟源信息，当时钟同时接收到多路时间源信号时，对接收到的时间源信号进行信号的有效性检测，有效性检测分为基本有效性检测和选择有效性检测，经过有效性检测的时钟源信号将被传输至时钟内部基准部分，时钟内部基准将根据输入的时间源信号对***的频率源精度和秒信号相位进行校准，基于时钟源基本有效性检测和选择有效性检测得到时钟源的优先级，依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟，具体包括：
根据基本有效性检测对信号的周期性和稳定性进行检测，对时间信息的时间格式和连续递增进行检测；
当信号和时间信息满足基本有效性检测后，确认该时间源基本有效，参与时间源的选择；
根据选择有效性检测对多个时间源之间以及与内部时钟的一致性进行检测，获取时间信息一致和秒沿互差小于阈值的时间源，选取高优先级的时间源作为主用时钟源；
通过时间传输信道进行网络对时报文传输，对报文进行标志位检查，记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳；
根据电力监控***与主用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型；
根据电力监控***与备用时钟之间的网络对时报文时间戳进行链路时延计算，构建电力监控***与备用时钟时间同步误差模型；
所述记录无故障报文的发送时间戳和报文到达时间戳具体包括：
电力监控***发送NTP同步请求至主用时钟，记录发送NTP同步请求的时间戳T1；
主用时钟接收到电力监控***NTP同步请求，记录NTP同步请求到达时间戳T2；
主用时钟响应电力监控***NTP同步请求，发送NTP响应报文，记录NTP响应报文发送时间戳T3；
电力监控***接收NTP响应报文，记录NTP响应报文到达时间戳T4；
所述构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型具体包括：
获取目标时段内电力监控***与主时钟网络对时的传输时间，确定传输时间均值；
结合报文发送的时间戳数据和报文到达时间戳数据，构建电力监控***与主用时钟时间同步误差模型、电力监控***与主用时钟时间同步误差模型：
其中，表示传输时间均值，t表示时间同步次数，Tcn表示电力监控***与主用时钟时间同步报文的传输时间，n表示传输次数，δt表示电力监控***与主用时钟之间的时间同步误差，k＝1,2,3,…T，T表示最大时间同步次数；
通过电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型对电力监控***时间同步误差进行评价，基于评价后的电力监控***时间同步误差确定主用时钟和备用时钟误差权重；
所述对电力监控***时间同步误差进行评价具体包括：
根据电力监控***与主用时钟时间同步误差模型和电力监控***与备用时钟时间同步误差模型分别确定主用时钟和备用时钟的时间同步误差均值；
分别获取主用时钟和备用时钟截止到第t次时间同步的时间同步误差均方差；
对时间同步误差均方差进行修正，构建评价模型；
其中，δt表示时间同步误差，t表示时间同步次数，T表示最大时间同步次数，表示时间同步误差均值，σδ表示第t次时间同步的时间同步误差均方差，P表示评价函数，exp为指数函数；
所述确定主用时钟和备用时钟误差权重具体包括：
基于评价模型构建判断矩阵，对判断矩阵进行一致性检验，得到一致性指标和一致性比例，基于一致性指标和一致性比例确定误差权重；
其中，Pi表示一致性指标，Pj表示一致性指标比例，Xij表示判断矩阵，为m×m矩阵，ω表示误差权重；
对加权后的时间同步误差进行调节，进行时间同步。
2.根据权利要求1所述的电力监控***时间保护方法，其特征在于，所述确定主用时钟和备用时钟具体包括：
获取时钟源，初始化时钟源参数，对时钟源信号进行基本有效性检测：
若时钟源均无效，则该时钟处于初始化状态或守时状态；
若有一个时钟源基本有效性判断为有效，则确定该时钟为主用时钟；
若有两个及以上时钟源基本有效性有效，则判断基本有效的时钟源的选择有效性，若时钟源选择有效，依据时钟的优先级确定主用时钟和备用时钟。
3.根据权利要求1所述的电力监控***时间保护方法，其特征在于，所述对报文进行标志位检查具体包括：
判断主用时钟的网络对时报文的主用时钟状态标志位，若主用时钟标志位异常，忽略该报文数据，否则接收该报文，并对报文进行解析。
4.根据权利要求1所述的电力监控***时间保护方法，其特征在于，所述对加权后的时间同步误差进行调节具体包括：
根据误差权重计算得到相对时间同步误差；
获取误差权重的取值范围，采用归一化约束对误差权重进行约束；
基于相对时间同步误差、误差权重的取值范围和约束后的权重误差构建优化模型；
δΓ＝|δ-δ′t|
其中，δt表示时间同步误差，t表示时间同步次数，ω表示误差权重，i＝1,2,3,…,m，δt'表示真实时间同步误差，δΓ表示相对时间同步误差，C1误差权重的取值范围，C2表示采用归一化约束对误差权重进行约束。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述的电力监控***时间保护方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的电力监控***时间保护方法。
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