一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及方法，时间同步系统包括至少两个的主时钟装置和从时钟装置，主时钟装置之间通过光纤互连；主时钟装置通过光纤与从时钟装置互联；时间同步系统由主时钟装置接收外部时源信号，保证外部时源信号的安全可靠即保证主时钟装置时源选择的安全可靠，主时钟装置由依次连接的时钟接收单元、时钟单元和输出单元组成，时间同步系统在所述时钟接收单元和时钟单元上设置可靠性判断模块。本发明专利技术从时间同步系统信号源入手，通过引入多个外部时源并对输入时源的信号安全性进行判断，杜绝外部不稳定信号的干扰或者恶意篡改的输入时源信号，从而选出最为可靠的时源作为主时钟装置的同步时源，确保主时钟装置时源信号的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及方法
本专利技术涉及自动化设备测试
，具体涉及一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及方法。
技术介绍
电网的各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等都需要一个统一精确的时间基准以满足各种系统(如调度自动化系统、能量管理系统、生产信息管理系统、监控系统)和设备(如继电保护装置、智能电子设备、时间顺序记录SOE、厂站自动控制设备、安全稳定控制装置、故障滤波器)对时间同步的要求，确保实时数据采集时间一致性，提高线路故障测距、相量和功角动态测量、机组和电网参数校验的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高电网运行效率和可靠性。电力系统时间同步的准确性是保障电力系统运行控制和故障分析的重要基础条件，时间同步系统作为站内的授时源其安全可靠性至关重要。电力时间同步系统主要包括主时钟装置和从时钟装置。主时钟装置利用卫星信号进行授时时，必须利用天线从开放的空间接收卫星信号，在接收真实卫星信号的同时，无法避免接收到虚假的卫星信号(欺骗信号)，如果接收单元不能识别欺骗信号，把欺骗信号当成真实信号，利用欺骗信号进行授时，势必得到错误的时间，造成严重后果。此外，主时钟装置存在仅有一个外部同步时源可靠性低的问题；多个外部时源可靠选择问题；输出信号不连续等问题，致使主时钟装置及对时间准确度依赖程度较高的装置无法正常工作，并因为无准确的事件发生时间从而影响在事故发生后的事故分析。从时钟装置接收主时钟发出的时间同步信号进行同步，同步完成后为被授时设备提供时间同步信号。然而目前在应用过程中缺少对时间同步系统内部装置的监测，当某一装置时间同步异常时，会影响系统输出时间信号的可靠性。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及方法，本专利技术从时间同步系统信号源入手，通过引入多个外部时源并对输入时源的信号安全性进行判断，杜绝外部不稳定信号的干扰或者恶意篡改的输入时源信号，从而选出最为可靠的时源作为主时钟装置的同步时源，确保主时钟装置时源信号的可靠性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术涉及一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其改进之处在于，所述时间同步系统包括至少两个主时钟装置和从时钟装置，所述主时钟装置之间通过光纤互联；每一主时钟装置均通过光纤分别与各从时钟装置互联；所述时间同步系统由主时钟装置接收外部时源信号，保证外部时源信号的安全可靠即保证主时钟装置时源选择的安全可靠；所述主时钟装置由依次连接的时钟接收单元、时钟单元和输出单元组成，所述时间同步系统在所述时钟接收单元和时钟单元上设置可靠性判断模块。进一步地，所述时钟接收单元包括卫星信号接收模块、有线信号接收模块和可靠性判断模块；所述可靠性判断模块为信号安全性判断模块；所述卫星接收模块用于接收至少两种外部输入的卫星信号；所述有线信号接收模块用于接收至少一种外部输入的有线时间信号(如IRIG-B码信号)；所述信号安全性判断模块用于对输入信号的安全性进行判断；对于外部输入的卫星信号，通过检测比较卫星信号功率、卫星可见星的变化、星历参数更新频度和幅度、载波频率、码速率及其变化率、卫星信号数量变化、伪距残差及定位偏差等，排除外部的欺骗式干扰和压制式干扰信号；对于外部输入的有线时间信号，通过检测输入信号的连续性、校验位、校验方式、时间质量排除不稳定的不可靠的时间源信号，从而提高外部输入信号的安全性。进一步地，所述时钟单元由晶振模块、时源管理模块、本地时间模块和信息管理模块组成；所述时源管理模块用于比较外部有效时源和本地时间的时间偏差，并选择出最为可靠的时源作为同步时源驯服晶振并同步本地时间；若在系统上电初始化阶段，在选出同步时源后，所述主时钟装置同步外部时源时间；若系统完成初始化后，当本地时间和选出的同步时源时间偏差大于1us时，时源管理模块用于控制本地时间逐步逼近同步时源时间，采取逐步跟近的方式，跟进幅度不大于1us/s，从而满足电力被授时设备的应用需求；所述信息管理模块用于处理各个主时钟装置之间的信息交换与命令交互，并对信息进行分析汇总。进一步地，所述输出单元用于将主时钟装置同步后的时间信号通过不同的信号模块转换为不同类型的时间输出信号；所述输出单元包括用于输出电力应用信号的IRIG-B码信号模块、脉冲信号模块、串口报文信号模块和网络报文信号模块；电力应用的输出信号包括：所述IRIG-B码信号模块用于输出IRIG-B码信号，所述脉冲信号模块用于输出脉冲信号，所述串口报文信号模块用于输出串口报文信号，所述网络报文信号模块用于输出网络报文信号。本专利技术还提供一种应用电力时间同步系统的实现方法，其改进之处在于，所述实现方法包括：步骤1：采用双主时钟装置的时间同步系统；步骤2：从时钟装置接收安全可靠的信号，双主时钟装置接收外部时源信号并完成同步；步骤3：主时钟装置监测时间同步系统各个装置的输出信号以确定故障装置；步骤4：确定时间同步系统的输出的信号和主时钟装置的时间偏差。进一步地，所述步骤1中，当所述时间同步系统采用双主时钟装置时，两个双主时钟装置互为冗余，当某一主时钟装置接收卫星信号时源故障无法同步时，另一主时钟装置为故障主时钟提供时源信息，确保双主时钟装置正常工作。进一步地，所述步骤2中，每个从时钟装置接收两个主时钟的IRIG-B信号，当其中一个主时钟装置信号故障时，从时钟装置自动切换到另一主时钟装置信号上，确保从时钟装置接收到安全可靠的信号。进一步地，所述步骤3中，通过主时钟装置监测时间同步系统各个装置的输出信号以确定故障装置，采用在原有接线基础上通过光口波分复用技术实现信息通信，光纤连接的双方在收发不同波长情况下均采用同样的波分复用光模块，在发送光B码的同时，监测对方发来的反馈信息，捕获其上升沿时间准确度及信息解码。进一步地，所述步骤4中，在两个主始终装置接收外部时源信号并完成同步后，其中一个主时钟装置接收到另一个主时钟装置和各个从时钟装置输出的IRIG-B码信号，并算出各个从时钟装置输出的信号和其中一个主时钟装置的时间偏差，分别记为：Δt11,Δt12,Δt13……Δt1n；同理，主时钟2可以接收到主时钟1和各个从时钟输出的IRIG-B码信号并计算出偏差，分别记为：Δt21,Δt22,Δt23……Δt2n，Δt11和Δt21分别为其中一个主时钟装置和另一个主时钟装置测得的两个主时钟装置之间的偏差，其余均为测得的两个主时钟装置和从时钟装置的偏差，其中一个主时钟装置和另一个主时钟装置通过网络同步计算得出的偏差信息，且其中一个主时钟装置充当时间同步系统的管理者，另一个主时钟装置充当备用管理者，当其中一个主时钟装置管理工作异常时，由另一个主时钟装置完成系统的管理工作。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有的优异效果是：1.本专利技术提供的一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统及其实现方法，保证时间同步系统外部输入时源的安全可靠，通过从时间同步系统信号源入手，通过引入多个外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其特征在于，所述时间同步系统包括至少两个主时钟装置和从时钟装置，所述主时钟装置之间通过光纤互联；每一主时钟装置均通过光纤分别与各从时钟装置互联；所述时间同步系统由主时钟装置接收外部时源信号，保证外部时源信号的安全可靠即保证主时钟装置时源选择的安全可靠；所述主时钟装置由依次连接的时钟接收单元、时钟单元和输出单元组成，所述时间同步系统在所述时钟接收单元和时钟单元上设置可靠性判断模块。

【技术特征摘要】
1.一种电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其特征在于，所述时间同步系统包括至少两个主时钟装置和从时钟装置，所述主时钟装置之间通过光纤互联；每一主时钟装置均通过光纤分别与各从时钟装置互联；所述时间同步系统由主时钟装置接收外部时源信号，保证外部时源信号的安全可靠即保证主时钟装置时源选择的安全可靠；所述主时钟装置由依次连接的时钟接收单元、时钟单元和输出单元组成，所述时间同步系统在所述时钟接收单元和时钟单元上设置可靠性判断模块。2.如权利要求1所述的电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其特征在于，所述时钟接收单元包括卫星信号接收模块、有线信号接收模块和可靠性判断模块；所述可靠性判断模块为信号安全性判断模块；所述卫星接收模块用于接收至少两种外部输入的卫星信号；所述有线信号接收模块用于接收至少一种外部输入的有线时间信号；所述信号安全性判断模块用于对输入信号的安全性进行判断；对于外部输入的卫星信号，通过检测比较卫星信号功率、卫星可见星的变化、星历参数更新频度和幅度、载波频率、码速率及其变化率、卫星信号数量变化、伪距残差及定位偏差等，排除外部的欺骗式干扰和压制式干扰信号；对于外部输入的有线时间信号，通过检测输入信号的连续性、校验位、校验方式、时间质量排除不稳定的不可靠的时间源信号，从而提高外部输入信号的安全性。3.如权利要求1所述的电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其特征在于，所述时钟单元由晶振模块、时源管理模块、本地时间模块和信息管理模块组成；所述时源管理模块用于比较外部有效时源和本地时间的时间偏差，并选择出最为可靠的时源作为同步时源驯服晶振并同步本地时间；若在系统上电初始化阶段，在选出同步时源后，所述主时钟装置同步外部时源时间；若系统完成初始化后，当本地时间和选出的同步时源时间偏差大于1us时，时源管理模块用于控制本地时间逐步逼近同步时源时间，采取逐步跟近的方式，跟进幅度不大于1us/s，从而满足电力被授时设备的应用需求；所述信息管理模块用于处理各个主时钟装置之间的信息交换与命令交互，并对信息进行分析汇总。4.如权利要求1所述的电力时间同步系统鲁棒控制的系统，其特征在于，所述输出单元用于将主时钟装置同步后的时间信号通过不同的信号模块转换为不同类型的时间输出信号；所述输出单元包括用于输出电力应用信号的IRIG-B码信号模块、脉冲信号模块、串口报文信号模块和网络报文信号模块；电力应用的输出信号包括：所述IRIG-B码信号模块用于输出I...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金虎，杨威，李劲松，雷康，王化鹏，李睿宜，张海燕，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11