一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及方法技術方案

本發明專利技術涉及一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及方法，時間同步系統包括至少兩個的主時鐘裝置和從時鐘裝置，主時鐘裝置之間通過光纖互連；主時鐘裝置通過光纖與從時鐘裝置互聯；時間同步系統由主時鐘裝置接收外部時源信號，保證外部時源信號的安全可靠即保證主時鐘裝置時源選擇的安全可靠，主時鐘裝置由依次連接的時鐘接收單元、時鐘單元和輸出單元組成，時間同步系統在所述時鐘接收單元和時鐘單元上設置可靠性判斷模塊。本發明專利技術從時間同步系統信號源入手，通過引入多個外部時源并對輸入時源的信號安全性進行判斷，杜絕外部不穩定信號的干擾或者惡意篡改的輸入時源信號，從而選出最為可靠的時源作為主時鐘裝置的同步時源，確保主時鐘裝置時源信號的可靠性。

【技術實現步驟摘要】
一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及方法
本專利技術涉及自動化設備測試
，具體涉及一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及方法。
技術介紹
電網的各級調度機構、發電廠、變電站、集控中心等都需要一個統一精確的時間基準以滿足各種系統(如調度自動化系統、能量管理系統、生產信息管理系統、監控系統)和設備(如繼電保護裝置、智能電子設備、時間順序記錄SOE、廠站自動控制設備、安全穩定控制裝置、故障濾波器)對時間同步的要求，確保實時數據采集時間一致性，提高線路故障測距、相量和功角動態測量、機組和電網參數校驗的準確性，從而提高電網事故分析和穩定控制的水平，提高電網運行效率和可靠性。電力系統時間同步的準確性是保障電力系統運行控制和故障分析的重要基礎條件，時間同步系統作為站內的授時源其安全可靠性至關重要。電力時間同步系統主要包括主時鐘裝置和從時鐘裝置。主時鐘裝置利用衛星信號進行授時時，必須利用天線從開放的空間接收衛星信號，在接收真實衛星信號的同時，無法避免接收到虛假的衛星信號(欺騙信號)，如果接收單元不能識別欺騙信號，把欺騙信號當成真實信號，利用欺騙信號進行授時，勢必得到錯誤的時間，造成嚴重后果。此外，主時鐘裝置存在僅有一個外部同步時源可靠性低的問題；多個外部時源可靠選擇問題；輸出信號不連續等問題，致使主時鐘裝置及對時間準確度依賴程度較高的裝置無法正常工作，并因為無準確的事件發生時間從而影響在事故發生后的事故分析。從時鐘裝置接收主時鐘發出的時間同步信號進行同步，同步完成后為被授時設備提供時間同步信號。然而目前在應用過程中缺少對時間同步系統內部裝置的監測，當某一裝置時間同步異常時，會影響系統輸出時間信號的可靠性。
技術實現思路
為解決上述現有技術中的不足，本專利技術的目的是提供一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及方法，本專利技術從時間同步系統信號源入手，通過引入多個外部時源并對輸入時源的信號安全性進行判斷，杜絕外部不穩定信號的干擾或者惡意篡改的輸入時源信號，從而選出最為可靠的時源作為主時鐘裝置的同步時源，確保主時鐘裝置時源信號的可靠性。本專利技術的目的是采用下述技術方案實現的：本專利技術涉及一種電力時間同步系統魯棒控制的系統，其改進之處在于，所述時間同步系統包括至少兩個主時鐘裝置和從時鐘裝置，所述主時鐘裝置之間通過光纖互聯；每一主時鐘裝置均通過光纖分別與各從時鐘裝置互聯；所述時間同步系統由主時鐘裝置接收外部時源信號，保證外部時源信號的安全可靠即保證主時鐘裝置時源選擇的安全可靠；所述主時鐘裝置由依次連接的時鐘接收單元、時鐘單元和輸出單元組成，所述時間同步系統在所述時鐘接收單元和時鐘單元上設置可靠性判斷模塊。進一步地，所述時鐘接收單元包括衛星信號接收模塊、有線信號接收模塊和可靠性判斷模塊；所述可靠性判斷模塊為信號安全性判斷模塊；所述衛星接收模塊用于接收至少兩種外部輸入的衛星信號；所述有線信號接收模塊用于接收至少一種外部輸入的有線時間信號(如IRIG-B碼信號)；所述信號安全性判斷模塊用于對輸入信號的安全性進行判斷；對于外部輸入的衛星信號，通過檢測比較衛星信號功率、衛星可見星的變化、星歷參數更新頻度和幅度、載波頻率、碼速率及其變化率、衛星信號數量變化、偽距殘差及定位偏差等，排除外部的欺騙式干擾和壓制式干擾信號；對于外部輸入的有線時間信號，通過檢測輸入信號的連續性、校驗位、校驗方式、時間質量排除不穩定的不可靠的時間源信號，從而提高外部輸入信號的安全性。進一步地，所述時鐘單元由晶振模塊、時源管理模塊、本地時間模塊和信息管理模塊組成；所述時源管理模塊用于比較外部有效時源和本地時間的時間偏差，并選擇出最為可靠的時源作為同步時源馴服晶振并同步本地時間；若在系統上電初始化階段，在選出同步時源后，所述主時鐘裝置同步外部時源時間；若系統完成初始化后，當本地時間和選出的同步時源時間偏差大于1us時，時源管理模塊用于控制本地時間逐步逼近同步時源時間，采取逐步跟近的方式，跟進幅度不大于1us/s，從而滿足電力被授時設備的應用需求；所述信息管理模塊用于處理各個主時鐘裝置之間的信息交換與命令交互，并對信息進行分析匯總。進一步地，所述輸出單元用于將主時鐘裝置同步后的時間信號通過不同的信號模塊轉換為不同類型的時間輸出信號；所述輸出單元包括用于輸出電力應用信號的IRIG-B碼信號模塊、脈沖信號模塊、串口報文信號模塊和網絡報文信號模塊；電力應用的輸出信號包括：所述IRIG-B碼信號模塊用于輸出IRIG-B碼信號，所述脈沖信號模塊用于輸出脈沖信號，所述串口報文信號模塊用于輸出串口報文信號，所述網絡報文信號模塊用于輸出網絡報文信號。本專利技術還提供一種應用電力時間同步系統的實現方法，其改進之處在于，所述實現方法包括：步驟1：采用雙主時鐘裝置的時間同步系統；步驟2：從時鐘裝置接收安全可靠的信號，雙主時鐘裝置接收外部時源信號并完成同步；步驟3：主時鐘裝置監測時間同步系統各個裝置的輸出信號以確定故障裝置；步驟4：確定時間同步系統的輸出的信號和主時鐘裝置的時間偏差。進一步地，所述步驟1中，當所述時間同步系統采用雙主時鐘裝置時，兩個雙主時鐘裝置互為冗余，當某一主時鐘裝置接收衛星信號時源故障無法同步時，另一主時鐘裝置為故障主時鐘提供時源信息，確保雙主時鐘裝置正常工作。進一步地，所述步驟2中，每個從時鐘裝置接收兩個主時鐘的IRIG-B信號，當其中一個主時鐘裝置信號故障時，從時鐘裝置自動切換到另一主時鐘裝置信號上，確保從時鐘裝置接收到安全可靠的信號。進一步地，所述步驟3中，通過主時鐘裝置監測時間同步系統各個裝置的輸出信號以確定故障裝置，采用在原有接線基礎上通過光口波分復用技術實現信息通信，光纖連接的雙方在收發不同波長情況下均采用同樣的波分復用光模塊，在發送光B碼的同時，監測對方發來的反饋信息，捕獲其上升沿時間準確度及信息解碼。進一步地，所述步驟4中，在兩個主始終裝置接收外部時源信號并完成同步后，其中一個主時鐘裝置接收到另一個主時鐘裝置和各個從時鐘裝置輸出的IRIG-B碼信號，并算出各個從時鐘裝置輸出的信號和其中一個主時鐘裝置的時間偏差，分別記為：Δt11,Δt12,Δt13……Δt1n；同理，主時鐘2可以接收到主時鐘1和各個從時鐘輸出的IRIG-B碼信號并計算出偏差，分別記為：Δt21,Δt22,Δt23……Δt2n，Δt11和Δt21分別為其中一個主時鐘裝置和另一個主時鐘裝置測得的兩個主時鐘裝置之間的偏差，其余均為測得的兩個主時鐘裝置和從時鐘裝置的偏差，其中一個主時鐘裝置和另一個主時鐘裝置通過網絡同步計算得出的偏差信息，且其中一個主時鐘裝置充當時間同步系統的管理者，另一個主時鐘裝置充當備用管理者，當其中一個主時鐘裝置管理工作異常時，由另一個主時鐘裝置完成系統的管理工作。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。與最接近的現有技術相比，本專利技術提供的技術方案具有的優異效果是：1.本專利技術提供的一種電力時間同步系統魯棒控制的系統及其實現方法，保證時間同步系統外部輸入時源的安全可靠，通過從時間同步系統信號源入手，通過引入多個外部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力時間同步系統魯棒控制的系統，其特征在于，所述時間同步系統包括至少兩個主時鐘裝置和從時鐘裝置，所述主時鐘裝置之間通過光纖互聯；每一主時鐘裝置均通過光纖分別與各從時鐘裝置互聯；所述時間同步系統由主時鐘裝置接收外部時源信號，保證外部時源信號的安全可靠即保證主時鐘裝置時源選擇的安全可靠；所述主時鐘裝置由依次連接的時鐘接收單元、時鐘單元和輸出單元組成，所述時間同步系統在所述時鐘接收單元和時鐘單元上設置可靠性判斷模塊。

【技術特征摘要】
1.一種電力時間同步系統魯棒控制的系統，其特征在于，所述時間同步系統包括至少兩個主時鐘裝置和從時鐘裝置，所述主時鐘裝置之間通過光纖互聯；每一主時鐘裝置均通過光纖分別與各從時鐘裝置互聯；所述時間同步系統由主時鐘裝置接收外部時源信號，保證外部時源信號的安全可靠即保證主時鐘裝置時源選擇的安全可靠；所述主時鐘裝置由依次連接的時鐘接收單元、時鐘單元和輸出單元組成，所述時間同步系統在所述時鐘接收單元和時鐘單元上設置可靠性判斷模塊。2.如權利要求1所述的電力時間同步系統魯棒控制的系統，其特征在于，所述時鐘接收單元包括衛星信號接收模塊、有線信號接收模塊和可靠性判斷模塊；所述可靠性判斷模塊為信號安全性判斷模塊；所述衛星接收模塊用于接收至少兩種外部輸入的衛星信號；所述有線信號接收模塊用于接收至少一種外部輸入的有線時間信號；所述信號安全性判斷模塊用于對輸入信號的安全性進行判斷；對于外部輸入的衛星信號，通過檢測比較衛星信號功率、衛星可見星的變化、星歷參數更新頻度和幅度、載波頻率、碼速率及其變化率、衛星信號數量變化、偽距殘差及定位偏差等，排除外部的欺騙式干擾和壓制式干擾信號；對于外部輸入的有線時間信號，通過檢測輸入信號的連續性、校驗位、校驗方式、時間質量排除不穩定的不可靠的時間源信號，從而提高外部輸入信號的安全性。3.如權利要求1所述的電力時間同步系統魯棒控制的系統，其特征在于，所述時鐘單元由晶振模塊、時源管理模塊、本地時間模塊和信息管理模塊組成；所述時源管理模塊用于比較外部有效時源和本地時間的時間偏差，并選擇出最為可靠的時源作為同步時源馴服晶振并同步本地時間；若在系統上電初始化階段，在選出同步時源后，所述主時鐘裝置同步外部時源時間；若系統完成初始化后，當本地時間和選出的同步時源時間偏差大于1us時，時源管理模塊用于控制本地時間逐步逼近同步時源時間，采取逐步跟近的方式，跟進幅度不大于1us/s，從而滿足電力被授時設備的應用需求；所述信息管理模塊用于處理各個主時鐘裝置之間的信息交換與命令交互，并對信息進行分析匯總。4.如權利要求1所述的電力時間同步系統魯棒控制的系統，其特征在于，所述輸出單元用于將主時鐘裝置同步后的時間信號通過不同的信號模塊轉換為不同類型的時間輸出信號；所述輸出單元包括用于輸出電力應用信號的IRIG-B碼信號模塊、脈沖信號模塊、串口報文信號模塊和網絡報文信號模塊；電力應用的輸出信號包括：所述IRIG-B碼信號模塊用于輸出I...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張金虎，楊威，李勁松，雷康，王化鵬，李睿宜，張海燕，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網浙江省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京,11