時(shí)間信息對于電網(wǎng)的運(yùn)行至關(guān)重要。它傳統(tǒng)上用于變電站環(huán)境中的故障??和事件記錄。目前，在大多數(shù)公用事業(yè)中，時(shí)間信息由本地全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 提供，或者通過傳統(tǒng)技術(shù)（例如，回波計(jì)時(shí)模式）避免需要，這允許應(yīng)用程序需要有關(guān)處理和傳輸時(shí)間測量相同。然而，這兩種方法都有局限性。

　　具有時(shí)間要求的新應(yīng)用程序需要更好的解決方案。許多新應(yīng)用程序依賴于同步信息。示例是廣域監(jiān)控系統(tǒng)或使用采樣值的 IEC 61850-9-2 實(shí)施。今天的安裝與每個(gè)變電站內(nèi)的一個(gè)或多個(gè) GNSS 接收器一起使用，以同步相關(guān)設(shè)備。此同步信息用于時(shí)間戳事件和故障以及廣域監(jiān)控應(yīng)用程序。

　　基于數(shù)據(jù)包的通信而不是 GNSS

　　各種因素可能會影響全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（例如，由于政治不穩(wěn)定、接收器干擾或注入虛假時(shí)間信息的網(wǎng)絡(luò)攻擊導(dǎo)致質(zhì)量下降）。因此，優(yōu)選電網(wǎng)運(yùn)行和保護(hù)應(yīng)用程序不依賴于基于 GNSS 的時(shí)間信息的方法。

　　一個(gè)更好的選擇是提供時(shí)間信息作為廣域通信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。具有足夠硬件的現(xiàn)代基于分組的通信技術(shù)可以提供高精度的時(shí)間信息。

　　這些解決方案由關(guān)鍵任務(wù)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動，其中時(shí)間信息對應(yīng)用程序至關(guān)重要，但也由現(xiàn)代移動技術(shù)（如 5G）驅(qū)動，其中相位同步是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)吞吐量和基站漫游的關(guān)鍵。這種通過 WAN 分發(fā)時(shí)間信息的概念稱為“網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘概念”。

　　盡管移動運(yùn)營商的關(guān)鍵任務(wù)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有相似之處，但同步性差的影響卻大相徑庭。在移動網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)速率降低、從一個(gè)基站漫游到另一個(gè)基站時(shí)連接斷開或無法連接智能手機(jī)。在另一個(gè)極端，它可能是由于錯(cuò)誤跳閘而導(dǎo)致的停電，甚至由于沒有跳閘電源線而損壞了價(jià)值數(shù)百萬美元的主要設(shè)??備。解決方案的彈性、穩(wěn)健性和冗余在任務(wù)關(guān)鍵型網(wǎng)絡(luò)中是完全不同的，最終由每日時(shí)間服務(wù)的重要性驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)安全要求達(dá)到頂峰。

　　網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘概念

　　需要實(shí)施一種解決方案，其中通信網(wǎng)絡(luò)分發(fā)時(shí)間信息以符合彈性要求。出于冗余目的，使用允許同步拓?fù)涓亩粫袛喾?wù)的延長保持時(shí)間至關(guān)重要。一個(gè)節(jié)點(diǎn)和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)到一個(gè)中央時(shí)間大師的快速收斂時(shí)間對于在完全失去時(shí)鐘同步的情況下最小化中斷時(shí)間是必要的。

　　網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘概念以創(chuàng)新的方式使用標(biāo)準(zhǔn)化的、最先進(jìn)的同步技術(shù)。使用的兩種主要技術(shù)是 Sync-E，它提供準(zhǔn)確的頻率同步（時(shí)鐘），以及 IEEE1588v2 協(xié)議，也稱為精確時(shí)間協(xié)議 （PTP），它提供準(zhǔn)確的時(shí)間（或相位）分布。

　　PTP 在節(jié)點(diǎn)中作為 PTP 透明時(shí)鐘 （TC） 或 PTP 邊界時(shí)鐘 （BC） 運(yùn)行。雖然 PTP TC 允許在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通過大量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)間分布，但 PTP BC 需要在節(jié)點(diǎn)處終止和釋放時(shí)間信息。PTP BC 時(shí)鐘信息也可以傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)，但會丟失準(zhǔn)確性，因此只能在有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)上使用，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的時(shí)間分布。BC 和 TC 的組合允許網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘擴(kuò)展到大型網(wǎng)絡(luò)。再加上前面提到的冗余特性，它確保了電信網(wǎng)絡(luò)上時(shí)間信息即服務(wù)的可靠性、可用性和最大準(zhǔn)確性，適用于關(guān)鍵應(yīng)用。

　　因?yàn)?PTP 通常使用不同的配置文件（例如，電信配置文件G.8275.1或公用事業(yè)配置文件IEC/IEEE 61850-9-3）來實(shí)現(xiàn)，所以它們之間的轉(zhuǎn)換對于通過廣域通信網(wǎng)絡(luò)的端到端同步是不可避免的。

　　對于像時(shí)間這樣的關(guān)鍵服務(wù)，冗余是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)試期間最重要的方面之一。需要采取不同類型的措施來保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可靠的時(shí)鐘服務(wù)，包括鏈路冗余和 CPU 冗余。鏈路冗余是通過規(guī)劃兩條不同的數(shù)據(jù)路徑來在核心網(wǎng)絡(luò)中分配 PTP 來完成的。CPU 冗余是通過主 CPU 卡內(nèi)的特殊功能完成的。對于特定節(jié)點(diǎn)的所有業(yè)務(wù)，主備CPU卡的切換時(shí)間最長為50ms。

　　在確保時(shí)間分發(fā)的準(zhǔn)確性的同時(shí)，通過身份驗(yàn)證和加密來保護(hù)和管理每個(gè)應(yīng)用程序、交互和整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)也很重要。除了通信網(wǎng)絡(luò)安全之外，公用事業(yè)運(yùn)營商還需要實(shí)施一種安全結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)涉及公用事業(yè)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中從核心到邊緣的每個(gè)應(yīng)用程序和資產(chǎn)。這樣做將有助于確保為保護(hù)應(yīng)用程序、設(shè)備和數(shù)據(jù)之間的交互奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。超越傳統(tǒng)安全模型并在整個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施身份驗(yàn)證和策略將有助于確保大規(guī)模的安全性。

　　結(jié)論

　　一天中的時(shí)間信息對于電力公司來說是必不可少的。今天的公用事業(yè)解決方案通常基于 GNSS 或傳統(tǒng)技術(shù)。這些廣泛使用的方法具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，這導(dǎo)致了對創(chuàng)新解決方案的需求。

　　提供時(shí)間信息的一種可能的新方法是使用集中式時(shí)鐘。這可以是一個(gè)原子鐘，它獨(dú)立于任何基于 GNSS 的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)最終應(yīng)用程序通過電信網(wǎng)絡(luò)訪問。這種方法稱為網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘概念，應(yīng)用 Sync-E 和 PTP 技術(shù)來同步每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。即使在最壞的情況下，該解決方案也顯示出很高的定時(shí)精度。

　　該解決方案支持在一個(gè)范圍內(nèi)的時(shí)間精度，即使是 IEC 61850-9-2 時(shí)間標(biāo)記采樣值等要求非常苛刻的應(yīng)用程序也需要。通過滿足這些嚴(yán)格的要求，再加上針對各種類型故障的表現(xiàn)出的彈性，網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘概念是一種可行的選擇，可以準(zhǔn)確地向變電站提供時(shí)間信息。

　　審核編輯：郭婷