时间信号的验证和分配制造技术

本文中所公开的时间信号验证和分配设备验证时间信号并将其分配到消耗设备。设备确定第一时间信号和第二时间信号的时间质量状态、计算第一时间信号和第二时间信号之间的差值、以及将该差值与预定阈值进行比较。基于时间质量状态和比较，时间信号验证和分配设备将时间信号分配到多个时间信号消耗设备。超过预定阈值可指示欺骗攻击或时间信号的其他问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及在网络中分配时间信号。特别地，本公开涉及在将时间信号分配到网络上的消耗设备之前验证时间信号。附图简述本公开的非限制性和非详尽的实施例，包括本公开参照附图的各个实施例，其中：图1图示了符合本公开的实施例的具有各种变电站的电力输送系统的简化单线图的实施例的示例。图2图示了包括被配置为将精确时间参考分配到各个IED的通信IED的时间分配系统。图3图示了被配置为接收、分配和/或确定精确时间参考的时间分配设备的实施例。图4图示了用于确定主要或最佳可用的时间源是否发生故障的一个实施例。图5图示了用于确定主要或最佳可用的时间源是否发生故障的另一实施例。图6图示了用于基于GNSS定位确定主要或最佳可用的时间源是否发生故障的一个实施例。图7图示了包括时间信号的验证和分配设备的时间分配系统。图8图示了用于验证和分配时间信号的实施例。在以下描述中，为了透彻理解本文中所公开的各个实施例提供了许多具体细节。然而，本领域中的这些技术人员将认识到，本文中所公开的系统和方法可在没有一个或多个具体细节的情况下来实践，或用其他方法、部件、材料等来实践。另外，在一些情况下，众所周知的结构、材料或操作可不被显示或详细描述，以避免模糊本公开的多个方面。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个可选的实施例中。详细描述电力传输和分配系统可利用精确时间信息来执行各种监控、保护和通信任务。关于某些应用，智能电子设备(IED)和网络通信设备可利用超过毫秒范围准确的时间信息。在电力系统内的IED可被配置为执行在一个或多个IED之间需要特定等级的时间精确度和准确度的计量、控制和保护功能。例如，IED可被配置为计算和传递时间同步的相量(同步向量)，这可要求IED和网络设备在彼此的几纳秒内同步。用在电力系统中的许多保护、计量、控制和自动化算法可受益于或需要精确时间信息的接收。各种系统可用于精确时间信息的分配。根据本文中所公开的各个实施例，电力系统可包括使用同步光网络(SONET)连接的部件。在这样的实施例中，使用同步传输协议和同步传输模块(STM)可分配精确时间信息。根据一个实施例，精确时间参考可在SONET传输的帧内被传输。在另一实施例中，精确时间参考可被并入到SONETSTM帧的头部或开销部分中。类似地，电力系统可包括使用同步数字系列(SDH)协议连接的部件。虽然本文中的几个实施例在SONET方面进行了描述，但应认识到，SDH协议可代替SONET来使用，除非另有规定。电力系统中的IED、网络设备和其他设备可包括本地振荡器或其他时间源，并且可生成本地时间信号。然而，在一些环境中，由时间分配设备提供的外部时间信号可以更精确，因此可优于本地时间信号。电力系统可包括数据通信网络，其将精确时间参考从时间分配设备传输到连接至数据通信网络的时间相关设备。在一些实施例中，通信网络可包括一个或多个局域网(LAN)和一个或多个广域网(WAN)。在具有多个LAN的系统中，多个时间分配设备(用于每个LAN的一个或多个)可连接到数据通信网络，并且每个时间分配设备可在WAN上向其他时间分配设备提供精确时间参考。在每个时间分配设备中，精确时间参考可被接收或源自外部精确时间信号。根据各个实施例，每个时间分配设备接收来自各个时间源的多个精确时间信号，并被配置为提供最佳可用的精确时间信号作为精确时间参考。精确时间信号可使用靶场间仪器组(IRIG)协议、全球导航卫星系统(GNSS)(诸如例如，全球定位系统(GPS)、GLONASS等等)、无线电广播(诸如美国国家标准技术研究所(NIST)广播(例如，无线电台WWV、WWVB和WWVH))、IEEE1588协议、编码在RFC1305中的网络时间协议(NTP)、RFC2030中的简单网络时间协议(SNTP)和/或其他时间传输协议或系统来接收。虽然以上所列出的精确时间信号可向时间分配设备提供准确的时间，但它们在质量上有所不同。例如，NTP和SNTP的精确度限制在毫秒范围，因此对于亚毫秒的时间分配应用是不适当的。此外，两个协议均缺乏安全性，并且容易受到恶意网络攻击。IEEE1588标准包括硬件辅助的时间戳，其允许纳秒范围内的时间准确度。这样的精确度可最够用于要求更高的应用(例如，采样电力线上的正弦电流和电压以计算“同步相量”)。它非常适合于在通信网络外围处或在网络内的单个设备之中的时间分配。GNSS时间信号提供了非常准确和鲁棒的时间测量，但是GNSS信号容易受到欺骗。因此，有益的是提供用于检测所接收的精确时间信号中任一个中的故障的系统和方法，使得最佳可用的精确时间参考可被提供给时间相关的设备。在某些实施例中，当时间分配设备确定与最佳可用的时间源的连接发生故障时，可从剩余可用的时间源选择新的最佳可用的时间源。除了依赖于来自时间分配设备的精确时间参考之外，当可用时，各个时间相关设备可被配置为在精确时间参考不可用时进入延期时段。在一些实施例中，设备可被配置为监控本地时间源相对于精确时间参考的漂移并保留与该漂移有关的信息。在延期时段期间，IED或网络设备可依赖于本地时间信号。本公开的实施例通过参照附图将得到最好的理解，其中类似的部分自始至终由类似的数字指定。将容易理解的是，如在本文中的附图中所广泛地描述和图示的，所公开的实施例的部件可被布置和设计在各种不同的配置中。因此，本公开的系统和方法的实施例的以下详细描述不旨在限制本公开所要求保护的范围，而仅是代表本公开的可能实施例。另外，方法的步骤不一定需要按照任何特定的顺寻或甚至连续地执行，也不需要步骤仅执行一次，除非另有规定。在一些情况下，众所周知的特征、结构或操作没有详细示出或描述。此外，所描述的特征、结构或操作可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。还将容易理解的是，如在本文中的附图中所通常描述和图示的实施例的部件可被布置和设计在各种不同的配置中。所描述的实施例的几个方面可作为软件模块或部件来实施。如本文中所使用的，软件模块或部件可包括任何类型的计算机指令或计算机可执行代码，其位于存储设备内和/或作为电子系统通过系统总线或有线或无线网络来传输。例如，软件模块或部件可包括计算机指令的一个或多个物理块或逻辑块，其可被组织为例程、程序、对象、部件、数据结构等，其执行一个或多个任务或实施特定的抽象数据类型。在某些实施例中，特定的软件模块或部件可包括被储存在存储设备的不同位置中的不同指令，其共同实施所描述的模块功能。事实上，模块或部件可包括单指令或许多指令，并且被分布在不同的程序之中的几个不同的代码段内以及分布在几个存储设备上。一些实施例可在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，软件模块或部件可位于本地和/或远程存储器储存设备中。另外，在数据库记录中绑定或呈现在一起的数据可驻留在相同的存储设备中，或在几个存储设备上，以及可在网络上共同链接在数据库中的记录字段中。实施例可作为计算机程序产品提供，包括具有在其上所储存的指令的非暂时性计算机和/或机器可读介质，该指令可用于给计算机(或其他电子设备)编写程序以执行本文中所描述的过程。例如，非暂时性计算机可读介质可储存指令，当该指令由计算机系统的处理器执行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间信号验证和分配设备，包括：时间输入端，其被配置为接收第一时间信号和第二时间信号；与所述时间输入端进行通信的时间信号质量模块，其被配置为确定所述第一时间信号和所述第二时间信号的时间质量；与所述时间输入端进行通信的时间信号差分模块，其被配置为计算所述第一时间信号和所述第二时间信号之间的差值，并将所述差值与预定阈值进行比较；与所述时间信号质量模块和所述时间信号差分模块进行通信的时间信号输出模块，其被配置为基于所述比较以及所述第一时间信号和所述第二时间信号的所确定的时间质量来确定输出时间信号；以及与所述时间信号输出模块进行通信的时间信号输出端，其被配置为将所述输出时间信号输出到多个时间信号消耗设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 US 62/060,465;2015.10.05 US 14/875,4531.一种时间信号验证和分配设备，包括：时间输入端，其被配置为接收第一时间信号和第二时间信号；与所述时间输入端进行通信的时间信号质量模块，其被配置为确定所述第一时间信号和所述第二时间信号的时间质量；与所述时间输入端进行通信的时间信号差分模块，其被配置为计算所述第一时间信号和所述第二时间信号之间的差值，并将所述差值与预定阈值进行比较；与所述时间信号质量模块和所述时间信号差分模块进行通信的时间信号输出模块，其被配置为基于所述比较以及所述第一时间信号和所述第二时间信号的所确定的时间质量来确定输出时间信号；以及与所述时间信号输出模块进行通信的时间信号输出端，其被配置为将所述输出时间信号输出到多个时间信号消耗设备。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间信号质量模块还被配置为确定所述第一时间信号和所述第二时间信号是否包括质量指示。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间信号输出模块被配置为当所述第一时间信号的质量不可疑且所述第二时间信号的质量可疑时，确定所述输出时间信号为所述第一时间信号。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间信号输出模块被配置为当所述第一时间信号的质量可疑且所述第二时间信号的质量可疑时，确定所述输出时间信号为延期时间信号。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间信号输出模块被配置为当所述差值超过所述预定阈值时，确定所述输出时间信号为延期时间信号。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间信号输出模块被配置为当所述第一时间信号的质量不可疑、所述第二时间信号的质量不可疑、且所述差值未超过所述预定阈值时，确定所述输出时间信号为所述第一时间信号。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一时间信号为GNSS时间信号。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二时间信号为网络时间信号。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一时间信号源自在第一位置处所获得的GNSS时间信号，以及所述第二时间信号源自在第二位置处所获得的GNSS时间信号。10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一位置和所述第二位置分开200m。11.根据权利要求1所述的设备，其中：所述时间输入端还被配置为接收第三时间信号，所述时间信号所述时间信号质量模块还被配置为确定所述第三时间信号的时间质量；以及所述时间信号输出模块还被配置为基于所述第三时间信号的所确定的时间质量来确定输出信号。12.一种时间信号通信系统，包括：第一接收器，其被配置为在第一位置处接收第一时间信号，并在广域通信网络上传输所述第一时间信号；第二接收器，其被配置为在远离所述第一位置的第二位置处接收第二时间信号；与所述广域通信网络和所述第二接收器进行通信的时间信号验证和分配设备，其被配置为接收所述第一时间信号和所述第二时间信号，所述时间信号验证和分配设备包括：与所述时间输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚卡尔·V·阿钱塔，斯里尼瓦斯·阿钱塔，大卫·E·怀特黑德，
申请(专利权)人：施瓦哲工程实验有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US