摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)的規(guī)模和自動(dòng)化程度越來(lái)越高，但是故障發(fā)生的頻率也在不斷的升高。而各類時(shí)間記錄裝置可以有效的分析電力系統(tǒng)故障中各個(gè)電力自動(dòng)化設(shè)備動(dòng)作，需要引起人們的重視。文章簡(jiǎn)要分析了NTP在電力自動(dòng)化設(shè)備時(shí)鐘同步中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：NTP；電力自動(dòng)化；時(shí)鐘同步

NTP是一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，可以使計(jì)算機(jī)的時(shí)間同步化，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘源同步化，可以對(duì)時(shí)間校正的精準(zhǔn)度大幅度的提高。在現(xiàn)代的電力自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備中，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多電網(wǎng)事故的發(fā)生，都離不開時(shí)間記錄的準(zhǔn)確性。另外，要想分析各種電力系統(tǒng)故障，就需要較高的時(shí)間分辨率，那么為了達(dá)到較高的分辨率要求，在電力自動(dòng)化設(shè)備中通常采用的方法是站內(nèi)全球定位系統(tǒng)對(duì)時(shí)的方法，也有其他的方法，但是這些方法都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，針對(duì)這種情況，就可以采用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議的方法，它比較簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)。

1 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議的概述

具備了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘和NTP服務(wù)器，就可以利用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議來(lái)對(duì)時(shí)。從UTC上，NTP可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行獲取，可以從因特網(wǎng)上來(lái)獲得UTC的時(shí)間來(lái)源，也可以從衛(wèi)星、天文臺(tái)等方面獲取時(shí)間來(lái)源，這樣NTP擁有的時(shí)間源就非常的可靠和準(zhǔn)確，通常在參考時(shí)鐘方面，選用的是GPS時(shí)鐘。一般情況下，將客戶/服務(wù)器作為NTP服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，提供分層服務(wù)?？蛻魧?duì)NTP服務(wù)器進(jìn)行對(duì)時(shí)時(shí)，利用的是NTP，具體方法是利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘來(lái)對(duì)NTP對(duì)時(shí)，然后通過(guò)特定的渠道，用被對(duì)時(shí)的設(shè)備和NTP服務(wù)器對(duì)時(shí)，要嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘和被對(duì)時(shí)設(shè)備的誤差。

NTP的實(shí)現(xiàn)方式：一般情況，可以采用三種方式來(lái)同步實(shí)現(xiàn)NTP，分別是無(wú)線時(shí)鐘、時(shí)間服務(wù)器和局域網(wǎng)。如果采用無(wú)線時(shí)鐘方式，通過(guò)串口，將一個(gè)無(wú)線時(shí)鐘連接到服務(wù)器系統(tǒng)，當(dāng)前時(shí)間是利用GPS的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)確定的；采用時(shí)間服務(wù)器的方式，則是利用網(wǎng)絡(luò)中的NTP時(shí)間服務(wù)器來(lái)同步網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)時(shí)間。局域網(wǎng)內(nèi)的同步則是以時(shí)間源來(lái)進(jìn)行同步時(shí)間，時(shí)間源可以從局域網(wǎng)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)。

NTP的工作原理：在時(shí)間網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，參考時(shí)鐘層為最高層，時(shí)間服務(wù)層分別是下面的一二三層，上層服務(wù)器的客戶就是下層的時(shí)間服務(wù)器，下層的對(duì)時(shí)可以要求與上層進(jìn)行，由此可見，參考時(shí)鐘可以進(jìn)行分層服務(wù)?？蛻舳藢⒆约寒?dāng)前的時(shí)間和對(duì)時(shí)的請(qǐng)求融合在數(shù)據(jù)包中，然后發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器接收到之后，就會(huì)在接收到的數(shù)據(jù)包中寫入接收時(shí)間，然后客戶端就可以依據(jù)接收到的返回?cái)?shù)據(jù)包，對(duì)傳輸時(shí)間計(jì)算。一般情況下，這種過(guò)程需要持續(xù)幾次，這樣得出來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)才足夠的準(zhǔn)確，之后方可以進(jìn)行對(duì)時(shí)。也可以采用廣播方式或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式來(lái)進(jìn)行NTP的對(duì)時(shí)，要想達(dá)到要求的精確度，一般需要幾分鐘的時(shí)間。為了對(duì)NTP初始調(diào)解時(shí)間進(jìn)行縮短，當(dāng)時(shí)間誤差達(dá)到了一定的限度，就需要作步調(diào)整；如果比時(shí)間誤差較低，那么就需要進(jìn)行慢調(diào)整。同步的效果會(huì)在很大程度上受到網(wǎng)絡(luò)延時(shí)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，因此就需要保證局域網(wǎng)中的路由器不會(huì)過(guò)量。

2 采用NTP進(jìn)行時(shí)鐘同步的優(yōu)勢(shì)分析

通過(guò)上文的敘說(shuō)我們可以得知，在電力自動(dòng)化設(shè)備中，對(duì)于時(shí)鐘同步的分辨率有著非常高的要求，目前，在對(duì)時(shí)方面，應(yīng)用比較普遍的是主站向遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備軟對(duì)時(shí)的方式，采用這種方式有著很大的一個(gè)弊端就是只有很低的分辨率和精準(zhǔn)度。通常情況下，利用主站向遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行軟對(duì)時(shí)的方式，都有著較大的時(shí)間誤差，往往會(huì)在100ms以上，那么只有很小的幾率可以實(shí)現(xiàn)較高的分辨率。如果采用站內(nèi)GPS時(shí)鐘向站內(nèi)設(shè)備對(duì)視的方式，時(shí)間的精準(zhǔn)度雖然可以達(dá)到要求，但是采用這樣的對(duì)時(shí)方式，需要標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘和被對(duì)時(shí)設(shè)備之間只有很短的距離，并且這種對(duì)視方式需要的接口以及電纜都是單獨(dú)的。針對(duì)這種情況，就可以采用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，它有著較廣泛的運(yùn)用范圍和較高的精準(zhǔn)度與分辨率，可以運(yùn)用于標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)以及局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。通常情況下，甚至可以達(dá)到毫秒的級(jí)別。我們可以預(yù)見的是，隨著以太網(wǎng)的逐步推廣，NTP時(shí)間同步方式將會(huì)更加廣泛的運(yùn)用于電力自動(dòng)化設(shè)備中。

3 NTP在電力自動(dòng)化設(shè)備時(shí)鐘同步中的應(yīng)用

在變電站的自動(dòng)化中運(yùn)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(wǎng)的方式，方可以在變電站自動(dòng)化中運(yùn)用NTP。

首先，需要將相應(yīng)的客戶端設(shè)備配置于帶有GPS時(shí)鐘的NTP服務(wù)器，保證客戶端設(shè)備可以運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)中，比如windows、linux等平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議都可以得到實(shí)現(xiàn)。如果系統(tǒng)平臺(tái)不是標(biāo)準(zhǔn)的，那么客戶端的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議功能就需要廠家來(lái)實(shí)現(xiàn)。在變電站自動(dòng)化的設(shè)備中，可以在每一座變電站里都設(shè)置一臺(tái)NTP服務(wù)器，將GPS作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，只有這樣，方可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議所要求的性能指標(biāo)。可以使變電站內(nèi)部的其他自動(dòng)化設(shè)備或者其他計(jì)算機(jī)同步于這個(gè)帶有GPS作參考時(shí)鐘的NTP服務(wù)器。要想讓網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議更加的可靠，那么就可以同時(shí)設(shè)置兩三臺(tái)這種裝置的NTP服務(wù)器。那么，在這種情況下，NTP同步的那臺(tái)NTP服務(wù)器就會(huì)是有著最好性能和最高時(shí)間同步精準(zhǔn)度的那臺(tái)。如果變電站計(jì)算機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)，那么在這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議最重要的就是系統(tǒng)的后臺(tái)程序。這個(gè)后臺(tái)程序的優(yōu)勢(shì)就是可以在客戶和服務(wù)器中同時(shí)運(yùn)用。

目前，一般將RTOS系統(tǒng)運(yùn)用于變電站自動(dòng)化設(shè)備中，它可以在確定或者指定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)同步或異步的時(shí)間。通過(guò)相關(guān)的研究表明，RTOS系統(tǒng)中的QNX系統(tǒng)已經(jīng)可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。在變電站自動(dòng)化裝置中，為了延長(zhǎng)對(duì)時(shí)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(shí)間同步的精準(zhǔn)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

眾所周知，各類時(shí)間記錄裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行中占據(jù)著十分重要的位置，可以有效的記錄自動(dòng)化設(shè)備的事件順序，分析各種電力系統(tǒng)故障。通過(guò)上文的敘述我們可以發(fā)現(xiàn)，將NTP對(duì)時(shí)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，是可行的，具有較大的優(yōu)勢(shì)。它可以有效的簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如果在服務(wù)器和客戶端之間應(yīng)用的交換機(jī)如果有著較好的延時(shí)性能，就可以有效的提高對(duì)時(shí)性能。本文簡(jiǎn)要概述了網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，然后分析了NTP在電力自動(dòng)化設(shè)備時(shí)鐘同步中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

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作者簡(jiǎn)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(dòng)化設(shè)備時(shí)鐘同步中的應(yīng)用。