电力信息化系统时间同步技术研究与应用探究

国网新疆电力有限公司 张良武

国网乌鲁木齐供电公司 王 帅

国网阿勒泰供电公司 郭卫国 张忠社

国网昌吉供电公司 程 祥

时间同步技术是一种基于信息技术、互联网技术、数据技术与人工智能技术基础上融合发展形成的技术形式，其中涉及到大量参数调整、功能设计，具有同步时间、辅助所在设备其他功能的综合性技术应用形式。在电力信息化系统中应用时间同步技术，需要综合考虑电力信息化系统运行需求，优化设计出符合电力信息化系统的功能，以便于为电力信息化系统的自动化运行、电网事故分析提供可靠时间支持。在时间同步技术的实际研究与应用过程中，建议工作人员把握时间同步技术的应用优势，比如：具备检测功能、能够满足系统数据整理需求等，立足于电力信息化系统运行情况，加强时间同步的多项功能模块设计，形成一套完整的时间同步网络结构，为电力现代化发展提供有力技术支持。

1 电力信息化系统时间同步技术及其应用优势

1.1 电力信息化系统时间同步技术内容

关于时间同步技术在电力信息化系统中的应用，主要体现于时间同步技术单元，具体构成为：接收单元、时钟单元、输出单元和检测单元，功能要求为：①保存本地日志功能，保证日志储存不少于200条，保证日志内容准确记录所要求信息；②次用标准建模呈现状态信息；③具备电力系统运行、警告与故障指示灯功能；④具备多种时钟源选择判据功能；⑤具备闰秒、闰日处理功能；⑥具备闰秒预告信号功能；⑦具备时间同步检测功能，能够对立使用板卡。关于时间同步单元的装置性能要求，需要具备：电源性能、绝缘性能、耐湿性能、耐热性能、电磁兼容性能等，需要具备IRIGB信号、脉冲信号、网络时间报文功能，在12h状态下具备高于1μs/h的准确度。此外，在闰秒处理中，需要保证内外时间一致，若发生闰秒，则响应闰秒，若在其他时间发生时间跳变则视为异常行为；在闰秒处理中，需要严格遵循闰秒处理方式为：①正闰秒处理┄->57s->58s->59s->60s->00s->01s->02s>┄；②负闰秒处理┄->57s->58s->00s->01s->02s->┄。

在电力信息化系统中安装时间同步技术单元，建议将SYN4505A型时钟作为主要软件，通过独立时间同步授权的方式启动时间同步装置，同时满足电力系统运行的多接口性能要求，能够在电力系统中建立时间尺度。

1.2 电力信息化系统时间同步技术应用优势

根据时间同步技术单元构成与功能分析可知其具有丰富功能，其在电力信息化系统中具有独特的应用优势，具体体现如下：

第一，有助于为电力信息化系统提供检测服务。相较于普通检测系统的操作流程，电力信息化时间同步技术能够直接满足电力系统正常运行的检测需求，具备信息收集与分析的功能。在实际过程中，时间同步技术单元实时获取电力信息化系统的运行信息，保证信息的准确性与时效性；之后能够保证电力信息化系统时间与外部时间一致，有效降低信息收集时间差，大大提升运行检测功能有效性。

第二，能够提升计费准确性。计费系统是电力信息化系统中的主要构成之一，作用是保证费用计算的准确性，其对时间有较大的依赖性。在电力信息化系统运行过程中，计费服务较为广泛，整体运行较为复杂，需要根据不同地区的不同时间精确计费，且计费系统会根据服务对象的实际情况，严格控制起止时间，精准计费。这两项功能对时间的精度具有较高的要求，而时间同步技术则能够保证不同系统、不同节点时间的同步，以此满足电力系统的计费功能需求。

第三，有助于提高系统数据整理效用。数据分析与整理是电力信息化系统的信息整合功能，需要不同的时间信息作为参照。信息数据获取时间的精度能够直接决定信息的可用性，若发生时间错乱，则会议影响数据分析结果。由此可见，时间同步技术的应用能够进一步提高电力信息系统运行过程中数据分析的可靠性与准确性，能够充分满足数据分析整理的时间精度需求。

2 电力信息化系统时间同步技术应用

在电力信息化系统中应用时间同步技术，不仅要充分发挥时间同步技术的应用优势，还需要立足电力信息化系统整体情况，搭建技术应用框架，加强功能设计，以此满足电力信息化系统的运行需要。本时间同步技术应用的功能研究内容包括：多任务处理功能、同步系统时间程序、NTP时间同步系统、卫星错误查询功能。

2.1 搭建技术应用环境

在电力信息化系统中应用时间同步技术，建议要搭建时间同步技术的应用环境，为之后开发具体功能提供良好支持。时间同步技术需要在Linux操作系统基础上运行，工作人员可以利用计算机编译时间同步运行程度，若在Windows操作系统中编译程序，则需要建立一个具有交叉性的编译环境，以此保证其在编译完成之后能够适应Linux操作系统要求。一般情况下，编译程序可以通过Java或者GNU GCC完成，工作人员可以通过交叉编译获得可执行的程序文件，之后下载调试器，安装到目标电力信息化系统中进行运行。

为了保证时间同步技术在电力信息化系统中的有效性，工作人员可以适当使用一些软件开发平台，比如：ADD、IAR、Keil等，这些不同的软件在时间同步技术应用方面具有不同的优势，比如：Keil的开发环境编译效率较高，编译成本较低，可以借助这一平台进行时间同步软件开发。工作人员在安装Keil平台之后，工作人员可以创建仿真模型，建立时间同步设计项目的空文件夹，营造技术应用环境。

2.2 研究多任务处理功能

在电力信息化系统中应用时间同步技术，建议要研究多任务处理功能，充分满足电力信息化系统的综合运行需要。考虑电力信息化系统的多任务处理需要，需要在同一时间内运行多个子系统，相当于程序的平行运行。工作人员可以结合电力信息化系统的运行实际情况，将不同的运行需求划分为单独的独立事件，设计出每个系统的规范运行流程，明确不同系统的特定功能，比如：键盘输入数据功能、中断响应功能等，制定不同任务的优先级，在RAM平台中设置不同优先级的地址，从而形成电力系统的多任务处理同时运行机制，形成多任务处理功能。若其中一个优先级较低的任务占用处理器，此时一个更加高级的优先级任务会抢占处理器，工人员需要对其进行调度，保证每个特定时刻只响应一个任务，且按照任务的优先级处理任务，从而提升处理器的运行效力，实现多任务处理功能的优化设计。

2.3 设计同步系统时间程序

在电力信息化系统中应用时间同步技术，建议关注电力信息化系统内的网络时间同步程序。网络时间同步就是指在卫星接收器健康的情况下，将卫星时钟源作为时间基准，将系统时间与网络时间系统部，实现对本地时间的控制与调整。在程序设计过程中，工作人员需要重点关注卫星接收机的时间输出格式，按照UTC时间、周内秒、周数、时钟源类、IPPS状态等作为基本信息，保证每秒输入以此基本信息，控制波特率约为9600。此外，工作人员还需要优化设计串口时间信息接受任务。在此环节，工作人员需要设置接受卫星模块传输的时间特定格式，编码转换时间信息，实现电力信息化系统时间的自动更新与变化，实现电力信息化系统与卫星时间的精准同步。

2.4 构建NTP时间同步系统

在电力信息化系统中应用时间同步技术，建议搭建NTP时间同步系统，进一步将网络时间同步到服务器与客户端平台，从而实现电力信息化系统的时间联动更新。在这一环节，工作人员需要考虑NTP时间同步的进度与基准时间源情况，考虑网络时间偏差问题，设置时钟过滤算法与时钟选择算法，提升时间同步精准性。为了区别于其他程序之间的连接，工作人员利用计算机操作系统，为时间同步程序的应用提供套接字接口，利用不同的网络通信模块连接，促使NTP报文内容为客户端的当前时间数值，之后进行系统更新，将服务器的时间参数同步发送给客户端，实现同步系统功能设定。

2.5 卫星错误查询模块搭建

在电力信息化系统中应用时间同步技术，建议搭建卫星错误查询模块，进一步保证获取精确的基准时间信息。在时间同步技术实际应用的过程中，若卫星接收机出现异常情况，则会发送出错误的字符串信息，不利于电力信息化系统的时间实时同步。因此，工作人员需要设计卫星错误查询模块，保存近期的卫星错误信息，便于网络实时调取、分析信息，查看错误信息，对比分析信息差异，及时发现卫星发送错误，保存错误；还需要结合TCP/IP协议，便于查看网络中储存的错误信息，进行自动化处治与预警，进一步提升时间同步技术的应用价值，维护电力信息化系统运行稳定性。

结语：综上所述，本次对时间同步技术在电力信息化系统中的应用研究，主要集中于系统的功能模块设计方面，工作人员结合电力信息化系统运行实际需求，结合时间同步关键技术，搭建具体的电力时间同步系统运行环境，提出多项系统处理功能，之后优化设计时间同步程序，深入开发NTP时间同步系统；工作人员还搭建了卫星错误查询模块，进一步丰富时间同步系统功能，满足电力信息化系统的自动化、智能化运行需求。时间同步技术在电力信息化系统中呈现出鲜明的应用优势，如何更好地设计时间同步技术功能是当下工作人员需要重点思考的问题。因此，在未来的时间同步技术应用研究中，工作人员要始终围绕功能进行深入研究，为我国电力的整体发展做出一份贡献。