時間信息對于電網(wǎng)的運行至關(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，回波計時模式）避免需要，這允許應(yīng)用程序需要有關(guān)處理和傳輸時間測量相同。然而，這兩種方法都有局限性。

　　具有時間要求的新應(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 實施。今天的安裝與每個變電站內(nèi)的一個或多個 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)運行和保護應(yīng)用程序不依賴于基于 GNSS 的時間信息的方法。

　　一個更好的選擇是提供時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)時間信息的概念稱為“網(wǎng)絡(luò)時鐘概念”。

　　盡管移動運營商的關(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、從一個基站漫游到另一個基站時連接斷開或無法連接智能手機。在另一個極端，它可能是由于錯誤跳閘而導(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，最終由每日時間服務(wù)的重要性驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)安全要求達到頂峰。

　　網(wǎng)絡(luò)時鐘概念

　　需要實施一種解決方案，其中通信網(wǎng)絡(luò)分發(fā)時間信息以符合彈性要求。出于冗余目的，使用允許同步拓撲更改而不會中斷服務(wù)的延長保持時間至關(guān)重要。一個節(jié)點和整個網(wǎng)絡(luò)到一個中央時間大師的快速收斂時間對于在完全失去時鐘同步的情況下最小化中斷時間是必要的。

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

　　PTP 在節(jié)點中作為 PTP 透明時鐘 （TC） 或 PTP 邊界時鐘 （BC） 運行。雖然 PTP TC 允許在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通過大量節(jié)點進行準確的時間分布，但 PTP BC 需要在節(jié)點處終止和釋放時間信息。PTP BC 時鐘信息也可以傳輸?shù)较噜徆?jié)點，但會丟失準確性，因此只能在有限數(shù)量的節(jié)點上使用，以實現(xiàn)準確的時間分布。BC 和 TC 的組合允許網(wǎng)絡(luò)時鐘擴展到大型網(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)上時間信息即服務(wù)的可靠性、可用性和最大準確性，適用于關(guān)鍵應(yīng)用。

　　因為 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網(wǎng)絡(luò)中可靠的時鐘服務(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)點的所有業(yè)務(wù)，主備CPU卡的切換時間最長為50ms。

　　在確保時間分發(fā)的準確性的同時，通過身份驗證和加密來保護和管理每個應(yīng)用程序、交互和整個基礎(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)運營商還需要實施一種安全結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)涉及公用事業(yè)運營網(wǎng)絡(luò)中從核心到邊緣的每個應(yīng)用程序和資產(chǎn)。這樣做將有助于確保為保護應(yīng)用程序、設(shè)備和數(shù)據(jù)之間的交互奠定堅實的基礎(chǔ)。超越傳統(tǒng)安全模型并在整個設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中實施身份驗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?；?GNSS 或傳統(tǒng)技術(shù)。這些廣泛使用的方法具有嚴重的缺點，這導(dǎo)致了對創(chuàng)新解決方案的需求。

　　提供時間信息的一種可能的新方法是使用集中式時鐘。這可以是一個原子鐘，它獨立于任何基于 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)時鐘概念，應(yīng)用 Sync-E 和 PTP 技術(shù)來同步每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。即使在最壞的情況下，該解決方案也顯示出很高的定時精度。

　　該解決方案支持在一個范圍內(nèi)的時間精度，即使是 IEC 61850-9-2 時間標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)時鐘概念是一種可行的選擇，可以準確地向變電站提供時間信息。

　　審核編輯：郭婷