調(diào)度交換系統(tǒng)時間同步模型研究

慕春芳+羅金玉+粘中元+張海全

摘要：根據(jù)電網(wǎng)安全性評價的意見及時間同步現(xiàn)狀，合理選擇時鐘同步組網(wǎng)協(xié)議和組網(wǎng)方案，實現(xiàn)省級通信網(wǎng)和地市通信網(wǎng)的全省統(tǒng)一精準(zhǔn)化時間同步，滿足調(diào)度電話錄音、通信網(wǎng)管、環(huán)境動力監(jiān)測等電力重要通信應(yīng)用系統(tǒng)的時間同步要求。本次研究重點針對調(diào)度交換系統(tǒng)時間同步模型的建立。

關(guān)鍵詞：時間同步；交換系統(tǒng)；同步模型

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0133-01

電力調(diào)度通信主要任務(wù)是確保電網(wǎng)調(diào)度指揮的正確指令下達(dá)并實施，調(diào)度通信保障系統(tǒng)是否健全和可靠是整個調(diào)度指揮中的首要問題，因此為電網(wǎng)調(diào)度指令等許多重要的語音數(shù)據(jù)提供安全保障的專業(yè)數(shù)字錄音設(shè)備也顯得尤為重要，為保存、查找、分析電話錄音數(shù)據(jù)，查找事故責(zé)任，調(diào)度電話錄音系統(tǒng)需要時間同步。目前調(diào)度電話錄音的時間為系統(tǒng)自身的時間，沒有外部時間源，而其相互之間也沒有時間同步，造成錄音的時間不準(zhǔn)確、不統(tǒng)一，給電網(wǎng)安全運行帶來隱患。時間同步網(wǎng)的建立對通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著十分重要的意義。時間同步網(wǎng)的建立將為電力通信網(wǎng)的運行、維護(hù)、計量確立統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，為電力通信網(wǎng)安全可靠運行和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)提供技術(shù)保障。時間同步系統(tǒng)的建成，將從根本上解決調(diào)度交換系統(tǒng)的時鐘偏差問題，特別是對各系統(tǒng)之間的時間不統(tǒng)一找到了行之有效的解決方案，對于提高運行管理水平、電網(wǎng)安全運行水平具有十分重要的意義。

1 建設(shè)原則

本次研究的目標(biāo)為：根據(jù)蒙東電網(wǎng)安全性評價的意見及時間同步現(xiàn)狀，合理選擇時鐘同步組網(wǎng)協(xié)議和組網(wǎng)方案，實現(xiàn)調(diào)度交換系統(tǒng)的全省統(tǒng)一精準(zhǔn)化時間同步，滿足電力重要通信應(yīng)用系統(tǒng)的時間同步要求[1]。建設(shè)中應(yīng)堅持如下原則：

（1）統(tǒng)一性。研究應(yīng)本著統(tǒng)一技術(shù)方案、統(tǒng)一建設(shè)的原則。（2）安全可靠性。應(yīng)考慮冗余備份，時間源應(yīng)采用天地互備，傳輸通道應(yīng)安全可靠，保障時間同步網(wǎng)的安全可靠性。（3）科學(xué)性。應(yīng)選擇具有應(yīng)用前景的同步網(wǎng)技術(shù)方案，不僅滿足調(diào)度交換系統(tǒng)的需求，還應(yīng)很好的適應(yīng)將來各種通信應(yīng)用系統(tǒng)時間同步的需求。

2 時間同步系統(tǒng)

廣義的時間包括兩層含義：時間和時間間隔，它們都可用時、分、秒的形式來表述。其中時間是用來標(biāo)注某件事發(fā)生的時刻，而時間間隔則標(biāo)注的是某件事的持續(xù)時間長度。時間有不同的參照體系，主要有通用時間UTI、國際原子時TAI以及全球協(xié)調(diào)時UTC。數(shù)字同步網(wǎng)信號源并沒有時、分、秒這種時間概念，而時間同步網(wǎng)恰恰是建立起這種具有時間標(biāo)志的新型同步網(wǎng)絡(luò)，它以UTC為系統(tǒng)時間，并以高穩(wěn)定時間源，經(jīng)過交換分配輸出時鐘信號，為網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)（裝置）提供同步信號源[2]。

2.1 時鐘源

我國常用的時鐘源有兩種，一種是原子時鐘源，另外一種為以北斗為主、GPS為輔的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、自主控制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。GPS系統(tǒng)是美國國防部自1973年開始研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，歷時21年，于1994年正式投入運行。定時精度能夠達(dá)到300 ns以內(nèi)。

目前在國際時間基準(zhǔn)和國家時間基準(zhǔn)主要采用銫原子鐘，準(zhǔn)確度達(dá)到±3×10-15，長期穩(wěn)定度達(dá)到±2×10-15，成為現(xiàn)代最高標(biāo)準(zhǔn)時鐘源。

2.2 原子鐘

原子輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)過適當(dāng)分頻后，可以帶動一個時鐘的鐘面，給出一種由原子頻標(biāo)所確定的時間，這樣的時鐘稱為原子鐘。目前國際上采用的三種原子頻標(biāo)為：銫原子頻標(biāo)、氫原子頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)。

2.3 主時鐘

自帶高穩(wěn)定時間基準(zhǔn)，具備兩種外部時間基準(zhǔn)信號輸入，以要求的準(zhǔn)確度走時并能發(fā)送時間同步信號和時間信息的標(biāo)準(zhǔn)時鐘可作為時間同步系統(tǒng)的主時鐘。

2.4 時間同步系統(tǒng)

安裝在調(diào)度中心、通信中心、發(fā)電廠和變電站內(nèi)，由主時鐘、時間信號傳輸通道、時間信號用戶設(shè)備接口所組成的系統(tǒng)稱為時間同步系統(tǒng)。

2.5 授時技術(shù)

（1）地面無線電波授時。國內(nèi)有BPM短波授時和BPL長波授時，具有覆蓋大的優(yōu)點，短波授時時間精度可達(dá)到50μs，長波授時時間精度可達(dá)到1μs。（2）衛(wèi)星授時。GPS定位系統(tǒng)：全球覆蓋，精度優(yōu)于100ns。北斗定位系統(tǒng)：我國自主研制的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，精度可達(dá)到50ns。（3）網(wǎng)絡(luò)授時。通過網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)授時，主要有NTP和PTP。NTP同步精度為毫秒級，PTP同步精度為微秒級。

3 模型建立

時間同步模型建立圖1所示：（1）在各地市部署2臺一級時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器，2臺設(shè)備分別通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接收主時鐘的時間服務(wù)器NTP輸出時間信號。（2）2臺一級時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器互為備份，當(dāng)主用時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器故障時，授時設(shè)備自動切換到備用時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器上接收時間。（3）一級時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器輸出接口通過運行軟件輸出時間命令為調(diào)度機授時。（4）調(diào)度機通過調(diào)度機上配置的IP轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器接收一級時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器授時命令。（5）一級時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器通過NTP輸出（網(wǎng)口）接口直接為錄音系統(tǒng)、調(diào)度臺授時。（6）以上系統(tǒng)需要以數(shù)據(jù)通信網(wǎng)承載；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)到轄區(qū)內(nèi)所有的調(diào)度機、錄音系統(tǒng)、調(diào)度臺均需要IP可達(dá)。

4 結(jié)語

本文通過對時間同步系統(tǒng)進(jìn)行研究，建立調(diào)度交換系統(tǒng)的時間同步模型，實現(xiàn)蒙東電力調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)所有調(diào)度機、錄音系統(tǒng)、調(diào)度臺的時間同步，使各地市所在集控中心調(diào)度機、錄音系統(tǒng)、ADT調(diào)度臺均抽取同一時間轉(zhuǎn)換服務(wù)器時間。

參考文獻(xiàn)

[1]張嵐，張斌.電力時間同步系統(tǒng)的建設(shè)方案[J].電力系統(tǒng)通信，2007（01）：23.

[2]陳業(yè)釗.電力時間同步組網(wǎng)技術(shù)研究[J].廣東電力，2007（6）：41-44.endprint