解析NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用

摘 要：隨著時代的發(fā)展和社會經濟的進步，我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，電網的規(guī)模和自動化程度越來越高，但是故障發(fā)生的頻率也在不斷的升高。而各類時間記錄裝置可以有效的分析電力系統故障中各個電力自動化設備動作，需要引起人們的重視。文章簡要分析了NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：NTP；電力自動化；時鐘同步

NTP是一種網絡時間協議，可以使計算機的時間同步化，通過對計算機的時鐘源同步化，可以對時間校正的精準度大幅度的提高。在現代的電力自動化系統設備中，通過調查發(fā)現，很多電網事故的發(fā)生，都離不開時間記錄的準確性。另外，要想分析各種電力系統故障，就需要較高的時間分辨率，那么為了達到較高的分辨率要求，在電力自動化設備中通常采用的方法是站內全球定位系統對時的方法，也有其他的方法，但是這些方法都會出現問題，針對這種情況，就可以采用網絡時間協議的方法，它比較簡單和經濟。

1 網絡時間協議的概述

具備了一個標準時鐘和NTP服務器，就可以利用網絡時間協議來對時。從UTC上，NTP可以對標準時間進行獲取，可以從因特網上來獲得UTC的時間來源，也可以從衛(wèi)星、天文臺等方面獲取時間來源，這樣NTP擁有的時間源就非常的可靠和準確，通常在參考時鐘方面，選用的是GPS時鐘。一般情況下，將客戶/服務器作為NTP服務器的結構，提供分層服務?？蛻魧TP服務器進行對時時，利用的是NTP，具體方法是利用標準時鐘來對NTP對時，然后通過特定的渠道，用被對時的設備和NTP服務器對時，要嚴格控制標準時鐘和被對時設備的誤差。

NTP的實現方式：一般情況，可以采用三種方式來同步實現NTP，分別是無線時鐘、時間服務器和局域網。如果采用無線時鐘方式，通過串口，將一個無線時鐘連接到服務器系統，當前時間是利用GPS的衛(wèi)星發(fā)射信號確定的；采用時間服務器的方式，則是利用網絡中的NTP時間服務器來同步網絡中的系統時間。局域網內的同步則是以時間源來進行同步時間，時間源可以從局域網中選擇一個節(jié)點的時鐘來實現。

NTP的工作原理：在時間網絡協議中，參考時鐘層為最高層，時間服務層分別是下面的一二三層，上層服務器的客戶就是下層的時間服務器，下層的對時可以要求與上層進行，由此可見，參考時鐘可以進行分層服務?？蛻舳藢⒆约寒斍暗臅r間和對時的請求融合在數據包中，然后發(fā)送給服務器，服務器接收到之后，就會在接收到的數據包中寫入接收時間，然后客戶端就可以依據接收到的返回數據包，對傳輸時間計算。一般情況下，這種過程需要持續(xù)幾次，這樣得出來的統計數據才足夠的準確，之后方可以進行對時。也可以采用廣播方式或者點對點的方式來進行NTP的對時，要想達到要求的精確度，一般需要幾分鐘的時間。為了對NTP初始調解時間進行縮短，當時間誤差達到了一定的限度，就需要作步調整；如果比時間誤差較低，那么就需要進行慢調整。同步的效果會在很大程度上受到網絡延時以及網絡環(huán)境的影響，因此就需要保證局域網中的路由器不會過量。

2 采用NTP進行時鐘同步的優(yōu)勢分析

通過上文的敘說我們可以得知，在電力自動化設備中，對于時鐘同步的分辨率有著非常高的要求，目前，在對時方面，應用比較普遍的是主站向遠動設備軟對時的方式，采用這種方式有著很大的一個弊端就是只有很低的分辨率和精準度。通常情況下，利用主站向遠動設備進行軟對時的方式，都有著較大的時間誤差，往往會在100ms以上，那么只有很小的幾率可以實現較高的分辨率。如果采用站內GPS時鐘向站內設備對視的方式，時間的精準度雖然可以達到要求，但是采用這樣的對時方式，需要標準時鐘和被對時設備之間只有很短的距離，并且這種對視方式需要的接口以及電纜都是單獨的。針對這種情況，就可以采用網絡時間協議，它有著較廣泛的運用范圍和較高的精準度與分辨率，可以運用于標準的操作系統以及局域網和廣域網中。通常情況下，甚至可以達到毫秒的級別。我們可以預見的是，隨著以太網的逐步推廣，NTP時間同步方式將會更加廣泛的運用于電力自動化設備中。

3 NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用

在變電站的自動化中運用NTP為例，變電站的間控層和站控層之間只有采用了局域網的方式，方可以在變電站自動化中運用NTP。

首先，需要將相應的客戶端設備配置于帶有GPS時鐘的NTP服務器，保證客戶端設備可以運行于標準的系統平臺中，比如windows、linux等平臺，網絡時間協議都可以得到實現。如果系統平臺不是標準的，那么客戶端的網絡時間協議功能就需要廠家來實現。在變電站自動化的設備中，可以在每一座變電站里都設置一臺NTP服務器，將GPS作為標準時間，只有這樣，方可以達到網絡時間協議所要求的性能指標。可以使變電站內部的其他自動化設備或者其他計算機同步于這個帶有GPS作參考時鐘的NTP服務器。要想讓網絡時間協議更加的可靠，那么就可以同時設置兩三臺這種裝置的NTP服務器。那么，在這種情況下，NTP同步的那臺NTP服務器就會是有著最好性能和最高時間同步精準度的那臺。如果變電站計算機是標準的系統平臺，那么在這個系統平臺中應用網絡時間協議最重要的就是系統的后臺程序。這個后臺程序的優(yōu)勢就是可以在客戶和服務器中同時運用。

目前，一般將RTOS系統運用于變電站自動化設備中，它可以在確定或者指定的時間內及時響應同步或異步的時間。通過相關的研究表明，RTOS系統中的QNX系統已經可以達到網絡時間協議的實現。在變電站自動化裝置中，為了延長對時的間隔，在客戶端方面，可以選用具有較高精度的晶體振蕩器，這樣就可以有效的提高時間同步的精準度。

4 結束語

眾所周知，各類時間記錄裝置在電力系統運行中占據著十分重要的位置，可以有效的記錄自動化設備的事件順序，分析各種電力系統故障。通過上文的敘述我們可以發(fā)現，將NTP對時應用于變電站自動化系統中，是可行的，具有較大的優(yōu)勢。它可以有效的簡化系統結構，如果在服務器和客戶端之間應用的交換機如果有著較好的延時性能，就可以有效的提高對時性能。本文簡要概述了網絡時間協議，然后分析了NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

參考文獻

[1]胡巨，高新華.SNTP對時方式在數字化變電站中應用[J].電力自動化設備，2009，2（3）：123-125.

[2]張鵬，王少榮，程時杰.電網狀態(tài)監(jiān)測系統GPS同步時鐘的穩(wěn)定性研究[J].繼電器，2004，2（23）：87-89.

[3]侯重遠，江漢紅，劉亮.面向交換式電力監(jiān)測網的NTP同步精度提高方法[J].電力自動化設備，2013，2（1）：32-33.

[4]黃小耘.NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用探討[J].電力系統自動化，2005，2（15）：21-23.

[5]申榮榮.解析NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用[J].大科技，2012，2（24）：21-24.

作者簡介：謝寶云（1979-），女，本科，福建泉州人，漢族，研究方向：NTP在電力自動化設備時鐘同步中的應用。