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        電力信息化系統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)研究與應(yīng)用探究

        2021-04-09 01:42:52國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司張良武
        電子世界 2021年9期
        關(guān)鍵詞:衛(wèi)星信息化功能

        國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司 張良武

        國(guó)網(wǎng)烏魯木齊供電公司 王 帥

        國(guó)網(wǎng)阿勒泰供電公司 郭衛(wèi)國(guó) 張忠社

        國(guó)網(wǎng)昌吉供電公司 程 祥

        時(shí)間同步技術(shù)是一種基于信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)與人工智能技術(shù)基礎(chǔ)上融合發(fā)展形成的技術(shù)形式,其中涉及到大量參數(shù)調(diào)整、功能設(shè)計(jì),具有同步時(shí)間、輔助所在設(shè)備其他功能的綜合性技術(shù)應(yīng)用形式。在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),需要綜合考慮電力信息化系統(tǒng)運(yùn)行需求,優(yōu)化設(shè)計(jì)出符合電力信息化系統(tǒng)的功能,以便于為電力信息化系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行、電網(wǎng)事故分析提供可靠時(shí)間支持。在時(shí)間同步技術(shù)的實(shí)際研究與應(yīng)用過(guò)程中,建議工作人員把握時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),比如:具備檢測(cè)功能、能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理需求等,立足于電力信息化系統(tǒng)運(yùn)行情況,加強(qiáng)時(shí)間同步的多項(xiàng)功能模塊設(shè)計(jì),形成一套完整的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為電力現(xiàn)代化發(fā)展提供有力技術(shù)支持。

        1 電力信息化系統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

        1.1 電力信息化系統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)內(nèi)容

        關(guān)于時(shí)間同步技術(shù)在電力信息化系統(tǒng)中的應(yīng)用,主要體現(xiàn)于時(shí)間同步技術(shù)單元,具體構(gòu)成為:接收單元、時(shí)鐘單元、輸出單元和檢測(cè)單元,功能要求為:①保存本地日志功能,保證日志儲(chǔ)存不少于200條,保證日志內(nèi)容準(zhǔn)確記錄所要求信息;②次用標(biāo)準(zhǔn)建模呈現(xiàn)狀態(tài)信息;③具備電力系統(tǒng)運(yùn)行、警告與故障指示燈功能;④具備多種時(shí)鐘源選擇判據(jù)功能;⑤具備閏秒、閏日處理功能;⑥具備閏秒預(yù)告信號(hào)功能;⑦具備時(shí)間同步檢測(cè)功能,能夠?qū)α⑹褂冒蹇ājP(guān)于時(shí)間同步單元的裝置性能要求,需要具備:電源性能、絕緣性能、耐濕性能、耐熱性能、電磁兼容性能等,需要具備IRIGB信號(hào)、脈沖信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文功能,在12h狀態(tài)下具備高于1μs/h的準(zhǔn)確度。此外,在閏秒處理中,需要保證內(nèi)外時(shí)間一致,若發(fā)生閏秒,則響應(yīng)閏秒,若在其他時(shí)間發(fā)生時(shí)間跳變則視為異常行為;在閏秒處理中,需要嚴(yán)格遵循閏秒處理方式為:①正閏秒處理┄->57s->58s->59s->60s->00s->01s->02s>┄;②負(fù)閏秒處理┄->57s->58s->00s->01s->02s->┄。

        在電力信息化系統(tǒng)中安裝時(shí)間同步技術(shù)單元,建議將SYN4505A型時(shí)鐘作為主要軟件,通過(guò)獨(dú)立時(shí)間同步授權(quán)的方式啟動(dòng)時(shí)間同步裝置,同時(shí)滿(mǎn)足電力系統(tǒng)運(yùn)行的多接口性能要求,能夠在電力系統(tǒng)中建立時(shí)間尺度。

        1.2 電力信息化系統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

        根據(jù)時(shí)間同步技術(shù)單元構(gòu)成與功能分析可知其具有豐富功能,其在電力信息化系統(tǒng)中具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),具體體現(xiàn)如下:

        第一,有助于為電力信息化系統(tǒng)提供檢測(cè)服務(wù)。相較于普通檢測(cè)系統(tǒng)的操作流程,電力信息化時(shí)間同步技術(shù)能夠直接滿(mǎn)足電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的檢測(cè)需求,具備信息收集與分析的功能。在實(shí)際過(guò)程中,時(shí)間同步技術(shù)單元實(shí)時(shí)獲取電力信息化系統(tǒng)的運(yùn)行信息,保證信息的準(zhǔn)確性與時(shí)效性;之后能夠保證電力信息化系統(tǒng)時(shí)間與外部時(shí)間一致,有效降低信息收集時(shí)間差,大大提升運(yùn)行檢測(cè)功能有效性。

        第二,能夠提升計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確性。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是電力信息化系統(tǒng)中的主要構(gòu)成之一,作用是保證費(fèi)用計(jì)算的準(zhǔn)確性,其對(duì)時(shí)間有較大的依賴(lài)性。在電力信息化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,計(jì)費(fèi)服務(wù)較為廣泛,整體運(yùn)行較為復(fù)雜,需要根據(jù)不同地區(qū)的不同時(shí)間精確計(jì)費(fèi),且計(jì)費(fèi)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)服務(wù)對(duì)象的實(shí)際情況,嚴(yán)格控制起止時(shí)間,精準(zhǔn)計(jì)費(fèi)。這兩項(xiàng)功能對(duì)時(shí)間的精度具有較高的要求,而時(shí)間同步技術(shù)則能夠保證不同系統(tǒng)、不同節(jié)點(diǎn)時(shí)間的同步,以此滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)功能需求。

        第三,有助于提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理效用。數(shù)據(jù)分析與整理是電力信息化系統(tǒng)的信息整合功能,需要不同的時(shí)間信息作為參照。信息數(shù)據(jù)獲取時(shí)間的精度能夠直接決定信息的可用性,若發(fā)生時(shí)間錯(cuò)亂,則會(huì)議影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果。由此可見(jiàn),時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步提高電力信息系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)分析的可靠性與準(zhǔn)確性,能夠充分滿(mǎn)足數(shù)據(jù)分析整理的時(shí)間精度需求。

        2 電力信息化系統(tǒng)時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)用

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),不僅要充分發(fā)揮時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),還需要立足電力信息化系統(tǒng)整體情況,搭建技術(shù)應(yīng)用框架,加強(qiáng)功能設(shè)計(jì),以此滿(mǎn)足電力信息化系統(tǒng)的運(yùn)行需要。本時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)用的功能研究?jī)?nèi)容包括:多任務(wù)處理功能、同步系統(tǒng)時(shí)間程序、NTP時(shí)間同步系統(tǒng)、衛(wèi)星錯(cuò)誤查詢(xún)功能。

        2.1 搭建技術(shù)應(yīng)用環(huán)境

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),建議要搭建時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境,為之后開(kāi)發(fā)具體功能提供良好支持。時(shí)間同步技術(shù)需要在Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上運(yùn)行,工作人員可以利用計(jì)算機(jī)編譯時(shí)間同步運(yùn)行程度,若在Windows操作系統(tǒng)中編譯程序,則需要建立一個(gè)具有交叉性的編譯環(huán)境,以此保證其在編譯完成之后能夠適應(yīng)Linux操作系統(tǒng)要求。一般情況下,編譯程序可以通過(guò)Java或者GNU GCC完成,工作人員可以通過(guò)交叉編譯獲得可執(zhí)行的程序文件,之后下載調(diào)試器,安裝到目標(biāo)電力信息化系統(tǒng)中進(jìn)行運(yùn)行。

        為了保證時(shí)間同步技術(shù)在電力信息化系統(tǒng)中的有效性,工作人員可以適當(dāng)使用一些軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),比如:ADD、IAR、Keil等,這些不同的軟件在時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)用方面具有不同的優(yōu)勢(shì),比如:Keil的開(kāi)發(fā)環(huán)境編譯效率較高,編譯成本較低,可以借助這一平臺(tái)進(jìn)行時(shí)間同步軟件開(kāi)發(fā)。工作人員在安裝Keil平臺(tái)之后,工作人員可以創(chuàng)建仿真模型,建立時(shí)間同步設(shè)計(jì)項(xiàng)目的空文件夾,營(yíng)造技術(shù)應(yīng)用環(huán)境。

        2.2 研究多任務(wù)處理功能

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),建議要研究多任務(wù)處理功能,充分滿(mǎn)足電力信息化系統(tǒng)的綜合運(yùn)行需要??紤]電力信息化系統(tǒng)的多任務(wù)處理需要,需要在同一時(shí)間內(nèi)運(yùn)行多個(gè)子系統(tǒng),相當(dāng)于程序的平行運(yùn)行。工作人員可以結(jié)合電力信息化系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際情況,將不同的運(yùn)行需求劃分為單獨(dú)的獨(dú)立事件,設(shè)計(jì)出每個(gè)系統(tǒng)的規(guī)范運(yùn)行流程,明確不同系統(tǒng)的特定功能,比如:鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)功能、中斷響應(yīng)功能等,制定不同任務(wù)的優(yōu)先級(jí),在RAM平臺(tái)中設(shè)置不同優(yōu)先級(jí)的地址,從而形成電力系統(tǒng)的多任務(wù)處理同時(shí)運(yùn)行機(jī)制,形成多任務(wù)處理功能。若其中一個(gè)優(yōu)先級(jí)較低的任務(wù)占用處理器,此時(shí)一個(gè)更加高級(jí)的優(yōu)先級(jí)任務(wù)會(huì)搶占處理器,工人員需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)度,保證每個(gè)特定時(shí)刻只響應(yīng)一個(gè)任務(wù),且按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)處理任務(wù),從而提升處理器的運(yùn)行效力,實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

        2.3 設(shè)計(jì)同步系統(tǒng)時(shí)間程序

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),建議關(guān)注電力信息化系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步程序。網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步就是指在衛(wèi)星接收器健康的情況下,將衛(wèi)星時(shí)鐘源作為時(shí)間基準(zhǔn),將系統(tǒng)時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)時(shí)間系統(tǒng)部,實(shí)現(xiàn)對(duì)本地時(shí)間的控制與調(diào)整。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中,工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注衛(wèi)星接收機(jī)的時(shí)間輸出格式,按照UTC時(shí)間、周內(nèi)秒、周數(shù)、時(shí)鐘源類(lèi)、IPPS狀態(tài)等作為基本信息,保證每秒輸入以此基本信息,控制波特率約為9600。此外,工作人員還需要優(yōu)化設(shè)計(jì)串口時(shí)間信息接受任務(wù)。在此環(huán)節(jié),工作人員需要設(shè)置接受衛(wèi)星模塊傳輸?shù)臅r(shí)間特定格式,編碼轉(zhuǎn)換時(shí)間信息,實(shí)現(xiàn)電力信息化系統(tǒng)時(shí)間的自動(dòng)更新與變化,實(shí)現(xiàn)電力信息化系統(tǒng)與衛(wèi)星時(shí)間的精準(zhǔn)同步。

        2.4 構(gòu)建NTP時(shí)間同步系統(tǒng)

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),建議搭建NTP時(shí)間同步系統(tǒng),進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步到服務(wù)器與客戶(hù)端平臺(tái),從而實(shí)現(xiàn)電力信息化系統(tǒng)的時(shí)間聯(lián)動(dòng)更新。在這一環(huán)節(jié),工作人員需要考慮NTP時(shí)間同步的進(jìn)度與基準(zhǔn)時(shí)間源情況,考慮網(wǎng)絡(luò)時(shí)間偏差問(wèn)題,設(shè)置時(shí)鐘過(guò)濾算法與時(shí)鐘選擇算法,提升時(shí)間同步精準(zhǔn)性。為了區(qū)別于其他程序之間的連接,工作人員利用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),為時(shí)間同步程序的應(yīng)用提供套接字接口,利用不同的網(wǎng)絡(luò)通信模塊連接,促使NTP報(bào)文內(nèi)容為客戶(hù)端的當(dāng)前時(shí)間數(shù)值,之后進(jìn)行系統(tǒng)更新,將服務(wù)器的時(shí)間參數(shù)同步發(fā)送給客戶(hù)端,實(shí)現(xiàn)同步系統(tǒng)功能設(shè)定。

        2.5 衛(wèi)星錯(cuò)誤查詢(xún)模塊搭建

        在電力信息化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間同步技術(shù),建議搭建衛(wèi)星錯(cuò)誤查詢(xún)模塊,進(jìn)一步保證獲取精確的基準(zhǔn)時(shí)間信息。在時(shí)間同步技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中,若衛(wèi)星接收機(jī)出現(xiàn)異常情況,則會(huì)發(fā)送出錯(cuò)誤的字符串信息,不利于電力信息化系統(tǒng)的時(shí)間實(shí)時(shí)同步。因此,工作人員需要設(shè)計(jì)衛(wèi)星錯(cuò)誤查詢(xún)模塊,保存近期的衛(wèi)星錯(cuò)誤信息,便于網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)取、分析信息,查看錯(cuò)誤信息,對(duì)比分析信息差異,及時(shí)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星發(fā)送錯(cuò)誤,保存錯(cuò)誤;還需要結(jié)合TCP/IP協(xié)議,便于查看網(wǎng)絡(luò)中儲(chǔ)存的錯(cuò)誤信息,進(jìn)行自動(dòng)化處治與預(yù)警,進(jìn)一步提升時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值,維護(hù)電力信息化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

        結(jié)語(yǔ):綜上所述,本次對(duì)時(shí)間同步技術(shù)在電力信息化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究,主要集中于系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)方面,工作人員結(jié)合電力信息化系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際需求,結(jié)合時(shí)間同步關(guān)鍵技術(shù),搭建具體的電力時(shí)間同步系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境,提出多項(xiàng)系統(tǒng)處理功能,之后優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)間同步程序,深入開(kāi)發(fā)NTP時(shí)間同步系統(tǒng);工作人員還搭建了衛(wèi)星錯(cuò)誤查詢(xún)模塊,進(jìn)一步豐富時(shí)間同步系統(tǒng)功能,滿(mǎn)足電力信息化系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化運(yùn)行需求。時(shí)間同步技術(shù)在電力信息化系統(tǒng)中呈現(xiàn)出鮮明的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),如何更好地設(shè)計(jì)時(shí)間同步技術(shù)功能是當(dāng)下工作人員需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。因此,在未來(lái)的時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)用研究中,工作人員要始終圍繞功能進(jìn)行深入研究,為我國(guó)電力的整體發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)。

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