電力信息化系統時間同步技術研究與應用探究

國網新疆電力有限公司 張良武

國網烏魯木齊供電公司 王 帥

國網阿勒泰供電公司 郭衛國 張忠社

國網昌吉供電公司 程 祥

時間同步技術是一種基于信息技術、互聯網技術、數據技術與人工智能技術基礎上融合發展形成的技術形式，其中涉及到大量參數調整、功能設計，具有同步時間、輔助所在設備其他功能的綜合性技術應用形式。在電力信息化系統中應用時間同步技術，需要綜合考慮電力信息化系統運行需求，優化設計出符合電力信息化系統的功能，以便于為電力信息化系統的自動化運行、電網事故分析提供可靠時間支持。在時間同步技術的實際研究與應用過程中，建議工作人員把握時間同步技術的應用優勢，比如：具備檢測功能、能夠滿足系統數據整理需求等，立足于電力信息化系統運行情況，加強時間同步的多項功能模塊設計，形成一套完整的時間同步網絡結構，為電力現代化發展提供有力技術支持。

1 電力信息化系統時間同步技術及其應用優勢

1.1 電力信息化系統時間同步技術內容

關于時間同步技術在電力信息化系統中的應用，主要體現于時間同步技術單元，具體構成為：接收單元、時鐘單元、輸出單元和檢測單元，功能要求為：①保存本地日志功能，保證日志儲存不少于200條，保證日志內容準確記錄所要求信息；②次用標準建模呈現狀態信息；③具備電力系統運行、警告與故障指示燈功能；④具備多種時鐘源選擇判據功能；⑤具備閏秒、閏日處理功能；⑥具備閏秒預告信號功能；⑦具備時間同步檢測功能，能夠對立使用板卡。關于時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、脈沖信號、網絡時間報文功能，在12h狀態下具備高于1μs/h的準確度。此外，在閏秒處理中，需要保證內外時間一致，若發生閏秒，則響應閏秒，若在其他時間發生時間跳變則視為異常行為；在閏秒處理中，需要嚴格遵循閏秒處理方式為：①正閏秒處理┄->57s->58s->59s->60s->00s->01s->02s>┄；②負閏秒處理┄->57s->58s->00s->01s->02s->┄。

在電力信息化系統中安裝時間同步技術單元，建議將SYN4505A型時鐘作為主要軟件，通過獨立時間同步授權的方式啟動時間同步裝置，同時滿足電力系統運行的多接口性能要求，能夠在電力系統中建立時間尺度。

1.2 電力信息化系統時間同步技術應用優勢

根據時間同步技術單元構成與功能分析可知其具有豐富功能，其在電力信息化系統中具有獨特的應用優勢，具體體現如下：

第一，有助于為電力信息化系統提供檢測服務。相較于普通檢測系統的操作流程，電力信息化時間同步技術能夠直接滿足電力系統正常運行的檢測需求，具備信息收集與分析的功能。在實際過程中，時間同步技術單元實時獲取電力信息化系統的運行信息，保證信息的準確性與時效性；之后能夠保證電力信息化系統時間與外部時間一致，有效降低信息收集時間差，大大提升運行檢測功能有效性。

第二，能夠提升計費準確性。計費系統是電力信息化系統中的主要構成之一，作用是保證費用計算的準確性，其對時間有較大的依賴性。在電力信息化系統運行過程中，計費服務較為廣泛，整體運行較為復雜，需要根據不同地區的不同時間精確計費，且計費系統會根據服務對象的實際情況，嚴格控制起止時間，精準計費。這兩項功能對時間的精度具有較高的要求，而時間同步技術則能夠保證不同系統、不同節點時間的同步，以此滿足電力系統的計費功能需求。

第三，有助于提高系統數據整理效用。數據分析與整理是電力信息化系統的信息整合功能，需要不同的時間信息作為參照。信息數據獲取時間的精度能夠直接決定信息的可用性，若發生時間錯亂，則會議影響數據分析結果。由此可見，時間同步技術的應用能夠進一步提高電力信息系統運行過程中數據分析的可靠性與準確性，能夠充分滿足數據分析整理的時間精度需求。

2 電力信息化系統時間同步技術應用

在電力信息化系統中應用時間同步技術，不僅要充分發揮時間同步技術的應用優勢，還需要立足電力信息化系統整體情況，搭建技術應用框架，加強功能設計，以此滿足電力信息化系統的運行需要。本時間同步技術應用的功能研究內容包括：多任務處理功能、同步系統時間程序、NTP時間同步系統、衛星錯誤查詢功能。

2.1 搭建技術應用環境

在電力信息化系統中應用時間同步技術，建議要搭建時間同步技術的應用環境，為之后開發具體功能提供良好支持。時間同步技術需要在Linux操作系統基礎上運行，工作人員可以利用計算機編譯時間同步運行程度，若在Windows操作系統中編譯程序，則需要建立一個具有交叉性的編譯環境，以此保證其在編譯完成之后能夠適應Linux操作系統要求。一般情況下，編譯程序可以通過Java或者GNU GCC完成，工作人員可以通過交叉編譯獲得可執行的程序文件，之后下載調試器，安裝到目標電力信息化系統中進行運行。

為了保證時間同步技術在電力信息化系統中的有效性，工作人員可以適當使用一些軟件開發平臺，比如：ADD、IAR、Keil等，這些不同的軟件在時間同步技術應用方面具有不同的優勢，比如：Keil的開發環境編譯效率較高，編譯成本較低，可以借助這一平臺進行時間同步軟件開發。工作人員在安裝Keil平臺之后，工作人員可以創建仿真模型，建立時間同步設計項目的空文件夾，營造技術應用環境。

2.2 研究多任務處理功能

在電力信息化系統中應用時間同步技術，建議要研究多任務處理功能，充分滿足電力信息化系統的綜合運行需要。考慮電力信息化系統的多任務處理需要，需要在同一時間內運行多個子系統，相當于程序的平行運行。工作人員可以結合電力信息化系統的運行實際情況，將不同的運行需求劃分為單獨的獨立事件，設計出每個系統的規范運行流程，明確不同系統的特定功能，比如：鍵盤輸入數據功能、中斷響應功能等，制定不同任務的優先級，在RAM平臺中設置不同優先級的地址，從而形成電力系統的多任務處理同時運行機制，形成多任務處理功能。若其中一個優先級較低的任務占用處理器，此時一個更加高級的優先級任務會搶占處理器，工人員需要對其進行調度，保證每個特定時刻只響應一個任務，且按照任務的優先級處理任務，從而提升處理器的運行效力，實現多任務處理功能的優化設計。

2.3 設計同步系統時間程序

在電力信息化系統中應用時間同步技術，建議關注電力信息化系統內的網絡時間同步程序。網絡時間同步就是指在衛星接收器健康的情況下，將衛星時鐘源作為時間基準，將系統時間與網絡時間系統部，實現對本地時間的控制與調整。在程序設計過程中，工作人員需要重點關注衛星接收機的時間輸出格式，按照UTC時間、周內秒、周數、時鐘源類、IPPS狀態等作為基本信息，保證每秒輸入以此基本信息，控制波特率約為9600。此外，工作人員還需要優化設計串口時間信息接受任務。在此環節，工作人員需要設置接受衛星模塊傳輸的時間特定格式，編碼轉換時間信息，實現電力信息化系統時間的自動更新與變化，實現電力信息化系統與衛星時間的精準同步。

2.4 構建NTP時間同步系統

在電力信息化系統中應用時間同步技術，建議搭建NTP時間同步系統，進一步將網絡時間同步到服務器與客戶端平臺，從而實現電力信息化系統的時間聯動更新。在這一環節，工作人員需要考慮NTP時間同步的進度與基準時間源情況，考慮網絡時間偏差問題，設置時鐘過濾算法與時鐘選擇算法，提升時間同步精準性。為了區別于其他程序之間的連接，工作人員利用計算機操作系統，為時間同步程序的應用提供套接字接口，利用不同的網絡通信模塊連接，促使NTP報文內容為客戶端的當前時間數值，之后進行系統更新，將服務器的時間參數同步發送給客戶端，實現同步系統功能設定。

2.5 衛星錯誤查詢模塊搭建

在電力信息化系統中應用時間同步技術，建議搭建衛星錯誤查詢模塊，進一步保證獲取精確的基準時間信息。在時間同步技術實際應用的過程中，若衛星接收機出現異常情況，則會發送出錯誤的字符串信息，不利于電力信息化系統的時間實時同步。因此，工作人員需要設計衛星錯誤查詢模塊，保存近期的衛星錯誤信息，便于網絡實時調取、分析信息，查看錯誤信息，對比分析信息差異，及時發現衛星發送錯誤，保存錯誤；還需要結合TCP/IP協議，便于查看網絡中儲存的錯誤信息，進行自動化處治與預警，進一步提升時間同步技術的應用價值，維護電力信息化系統運行穩定性。

結語：綜上所述，本次對時間同步技術在電力信息化系統中的應用研究，主要集中于系統的功能模塊設計方面，工作人員結合電力信息化系統運行實際需求，結合時間同步關鍵技術，搭建具體的電力時間同步系統運行環境，提出多項系統處理功能，之后優化設計時間同步程序，深入開發NTP時間同步系統；工作人員還搭建了衛星錯誤查詢模塊，進一步豐富時間同步系統功能，滿足電力信息化系統的自動化、智能化運行需求。時間同步技術在電力信息化系統中呈現出鮮明的應用優勢，如何更好地設計時間同步技術功能是當下工作人員需要重點思考的問題。因此，在未來的時間同步技術應用研究中，工作人員要始終圍繞功能進行深入研究，為我國電力的整體發展做出一份貢獻。