提高时间信息的准确性

　　时间信息对于电网的运行至关重要。它传统上用于变电站环境中的故障​​和事件记录。目前，在大多数公用事业中，时间信息由本地全球导航卫星系统 （GNSS） 提供，或者通过传统技术（例如，回波计时模式）避免需要，这允许应用程序需要有关处理和传输时间测量相同。然而，这两种方法都有局限性。

　　具有时间要求的新应用程序需要更好的解决方案。许多新应用程序依赖于同步信息。示例是广域监控系统或使用采样值的 IEC 61850-9-2 实施。今天的安装与每个变电站内的一个或多个 GNSS 接收器一起使用，以同步相关设备。此同步信息用于时间戳事件和故障以及广域监控应用程序。

　　基于数据包的通信而不是 GNSS

　　各种因素可能会影响全球导航卫星系统（例如，由于政治不稳定、接收器干扰或注入虚假时间信息的网络攻击导致质量下降）。因此，优选电网运行和保护应用程序不依赖于基于 GNSS 的时间信息的方法。

　　一个更好的选择是提供时间信息作为广域通信网络的服务。具有足够硬件的现代基于分组的通信技术可以提供高精度的时间信息。

　　这些解决方案由关键任务网络驱动，其中时间信息对应用程序至关重要，但也由现代移动技术（如 5G）驱动，其中相位同步是实现最高数据吞吐量和基站漫游的关键。这种通过 WAN 分发时间信息的概念称为“网络时钟概念”。

　　尽管移动运营商的关键任务网络和数据网络有相似之处，但同步性差的影响却大相径庭。在移动网络中，数据速率降低、从一个基站漫游到另一个基站时连接断开或无法连接智能手机。在另一个极端，它可能是由于错误跳闸而导致的停电，甚至由于没有跳闸电源线而损坏了价值数百万美元的主要设​​备。解决方案的弹性、稳健性和冗余在任务关键型网络中是完全不同的，最终由每日时间服务的重要性驱动的网络安全要求达到顶峰。

　　网络时钟概念

　　需要实施一种解决方案，其中通信网络分发时间信息以符合弹性要求。出于冗余目的，使用允许同步拓扑更改而不会中断服务的延长保持时间至关重要。一个节点和整个网络到一个中央时间大师的快速收敛时间对于在完全失去时钟同步的情况下最小化中断时间是必要的。

　　网络时钟概念以创新的方式使用标准化的、最先进的同步技术。使用的两种主要技术是 Sync-E，它提供准确的频率同步（时钟），以及 IEEE1588v2 协议，也称为精确时间协议 （PTP），它提供准确的时间（或相位）分布。

　　PTP 在节点中作为 PTP 透明时钟 （TC） 或 PTP 边界时钟 （BC） 运行。虽然 PTP TC 允许在网络内通过大量节点进行准确的时间分布，但 PTP BC 需要在节点处终止和释放时间信息。PTP BC 时钟信息也可以传输到相邻节点，但会丢失准确性，因此只能在有限数量的节点上使用，以实现准确的时间分布。BC 和 TC 的组合允许网络时钟扩展到大型网络。再加上前面提到的冗余特性，它确保了电信网络上时间信息即服务的可靠性、可用性和最大准确性，适用于关键应用。

　　因为 PTP 通常使用不同的配置文件（例如，电信配置文件G.8275.1或公用事业配置文件IEC/IEEE 61850-9-3）来实现，所以它们之间的转换对于通过广域通信网络的端到端同步是不可避免的。

　　对于像时间这样的关键服务，冗余是网络规划和调试期间最重要的方面之一。需要采取不同类型的措施来保证整个网络中可靠的时钟服务，包括链路冗余和 CPU 冗余。链路冗余是通过规划两条不同的数据路径来在核心网络中分配 PTP 来完成的。CPU 冗余是通过主 CPU 卡内的特殊功能完成的。对于特定节点的所有业务，主备CPU卡的切换时间最长为50ms。

　　在确保时间分发的准确性的同时，通过身份验证和加密来保护和管理每个应用程序、交互和整个基础架构也很重要。除了通信网络安全之外，公用事业运营商还需要实施一种安全结构，该结构涉及公用事业运营网络中从核心到边缘的每个应用程序和资产。这样做将有助于确保为保护应用程序、设备和数据之间的交互奠定坚实的基础。超越传统安全模型并在整个设备网络中实施身份验证和策略将有助于确保大规模的安全性。

　　结论

　　一天中的时间信息对于电力公司来说是必不可少的。今天的公用事业解决方案通常基于 GNSS 或传统技术。这些广泛使用的方法具有严重的缺点，这导致了对创新解决方案的需求。

　　提供时间信息的一种可能的新方法是使用集中式时钟。这可以是一个原子钟，它独立于任何基于 GNSS 的系统，这些系统最终应用程序通过电信网络访问。这种方法称为网络时钟概念，应用 Sync-E 和 PTP 技术来同步每个网络节点。即使在最坏的情况下，该解决方案也显示出很高的定时精度。

　　该解决方案支持在一个范围内的时间精度，即使是 IEC 61850-9-2 时间标记采样值等要求非常苛刻的应用程序也需要。通过满足这些严格的要求，再加上针对各种类型故障的表现出的弹性，网络时钟概念是一种可行的选择，可以准确地向变电站提供时间信息。

　　审核编辑：郭婷