时间同步方法、电网设备、网络设备及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及时间同步方法、电网设备、网络设备及存储介质。


背景技术：

2.现代电网为同步系统，其调度、自动化控制、保护、稳控、故障定位分析等业务都离不开时间同步系统。
3.在已知电网时间同步技术中，电网设备通过gps(global positioning system，全球定位系统)或北斗卫星系统(bds)进行时间授时同步。然而，由于gps/bds接收机本身的抗干扰技术、安装的地理环境、天气变化、电磁干扰以及人为操作等因素的影响，gps/bds时间同步信号存在可靠性和稳定性较差的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了时间同步方法、电网设备、网络设备及存储介质，能够有效提高电网设备时间同步的可靠性和稳定性。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种时间同步方法，应用于电网设备，包括：
6.获取来自网络设备的空口消息；
7.解析所述空口消息得到网络绝对时间；
8.根据所述网络绝对时间进行本地时间同步。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种时间同步方法，应用于网络设备，包括：
10.发送带有网络绝对时间的空口消息到电网设备，以使所述电网设备执行如第一方面所述的时间同步方法。
11.第三方面，本技术实施例提供了一种电网设备，包括：第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的计算机程序，所述第一处理器执行所述程序时实现：如第一方面所述的时间同步方法。
12.第四方面，本技术实施例提供了一种网络设备，包括：第二存储器、第二处理器及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的计算机程序，所述第二处理器执行所述程序时实现：如第二方面所述的时间同步方法。
13.第五方面，本技术实施例提供了计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：
14.执行第一方面或第二方面所述的时间同步方法。
15.本技术实施例包括：获取来自网络设备的空口消息；解析所述空口消息得到网络绝对时间；根据所述网络绝对时间进行本地时间同步。根据本技术实施例提供的方案，利用网络设备的空口消息对电网设备进行授时同步，电网设备无需通过gps/bds进行授时同步，从而克服了gps/bds时间同步信号存在的可靠性和稳定性较差的问题，有效提高电网设备时间同步的可靠性和稳定性。
16.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
17.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
18.图1是本技术一个实施例提供的时间同步方法流程图；
19.图2是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
20.图3是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
21.图4是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
22.图5是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
23.图6是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
24.图7是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
25.图8是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
26.图9是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
27.图10是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
28.图11是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
29.图12是本技术另一个实施例提供的时间同步方法流程图；
30.图13是本技术一个实施例提供的电网设备内部电路原理框图；
31.图14本技术一个实施例提供的电网通信系统架构框图。
具体实施方式
32.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
33.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
34.在已知电网时间同步技术中，电网设备通过gps(global positioning system，全球定位系统)或北斗卫星系统(bds)进行时间授时同步。然而，由于gps/bds接收机本身的抗干扰技术、安装的地理环境、天气变化、电磁干扰以及人为操作等因素的影响，gps/bds时间同步信号存在可靠性和稳定性较差的问题。
35.基于此，本技术实施例提供了时间同步方法、电网设备、网络设备及存储介质，能够有效提高电网设备时间同步的可靠性和稳定性。
36.需要说明的是，下列多种实施例中，电网设备为电网系统中需要时间同步的设备或电网系统中需要为其他设备提供时间同步信号的设备，例如相位测量单元(phasor measurement unit，pmu)、测控装置、事件顺序记录装置等。电网设备中设置有支持基站空
口授时和数据传输的功能模组。以下仅以电网设备为相位测量单元为例进行详细说明。
37.网络设备可以是用于与终端设备(如电网设备)进行通信的设备，网络设备可以包括基站、直放站或者其它具有基站功能的网络侧设备。例如，网络设备可以是gsm系统或cdma系统中的基站(base transceiver station，bts)，也可以是wcdma系统中的基站(nodeb，nb)，也可以是lte系统中的演进型基站(evolved node b，enb或enodeb)，还可以是5g(5th generation wireless systems，第五代移动通信系统)网络中的网络侧设备(如gnb基站)，或者网络设备可以为中继站、接入点、车载设备以及可穿戴设备等。以下实施例仅以网络设备为gnb基站(5g基站)为例进行说明。
38.第一方面，本技术实施例提供了一种时间同步方法，应用于电网设备。
39.在一些实施例中，电网设备为相位测量单元，相位测量单元中设置有支持5g空口授时以及数据传输的功能模组，用于为电厂/变电站等电力网设备提供时钟同步功能和/或数据传输功能。
40.参照图1，在一些实施例中，时间同步方法包括步骤：
41.s1100，获取来自网络设备的空口消息；
42.s1200，解析空口消息得到网络绝对时间；
43.s1300，根据网络绝对时间进行本地时间同步。
44.在一些实施例中，步骤s1100中，空口消息包括sib(system information block,系统信息块)广播消息。网络设备通过与时钟源同步后，把同步后的网络绝对时间封装到sib广播消息中，再以广播方式通过空口传输给电网设备。其中，网络设备的时钟源可以包括以下的一种或多种：gps、bds、glonass(global navigation satellite system，全球卫星导航系统)、galileo(galileo satellite navigation system，伽利略卫星导航系统)、ieee1588(网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)、ntp(network time protocol，网络时间协议)等。在一些实施例中，由于有多种时钟源存在，网络设备可根据不同时钟源的时钟质量来选择最佳源，所以可靠性和稳定性更高。在一些实施例中，电网设备授时可以采用网络设备的sib广播消息，因此不占用网络设备无线业务的空口资源。
45.在一些实施例中，步骤s1200中，由于采用了sib广播消息封装网络绝对时间，网络绝对时间的精度可达到10ms，在一些改进型的方案中，甚至可以达到10ns，可有效满足电网设备对时钟精度的要求。
46.在一些实施例中，步骤s1300中，根据网络绝对时间计算得到本地进行本地绝对时间，再把本地绝对时间转换为irig-b(interrange instrumentation group，靶场间仪器组)码或同步以太网时钟等给变电站/电厂继电保护等设备使用。
47.本技术实施例中，一方面网络设备通过sib广播消息对电网设备进行授时，电网设备只需对sib广播消息进行解析，获取网络绝对时间进行时间同步，不需要进行无线信号的相关处理算法获取同步时间，使得电网设备的授时简便、快捷；另一方面，由于电网设备授时采用网络设备的sib广播消息，因此不占用网络设备无线业务的空口资源。
48.参照图2，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
49.s1400，获取来自网络设备的空口传输链路时延消息；
50.对应的，步骤s1300中，根据网络绝对时间进行本地时间同步，包括：
51.根据网络绝对时间和空口传输链路时延消息得到本地绝对时间，根据本地绝对时
间进行本地时间同步。
52.在一些实施例，步骤s1400中，电网设备可通过上行preach(physical random access channel，物理随机接入信道)信号，获取电网设备和网络设备的ta(timing advance，定时提前值)值作为空口传输链路时延消息。例如，可以通过网络设备空口发下行信息给电网设备，电网设备处理该下行信息并给网络设备发上行信息，网络设备收到信息后，再比较其发出下行信息和接收上行信息，二者帧时间信息的差值就是ta值，网络设备再将ta值告知电网设备。在一些示例中，单向传输时延dett＝ta/2。
53.在一些实施例中，步骤s1300中，根据网络绝对时间和空口传输链路时延消息得到本地绝对时间。可根据关系式t1＝t0 dett＝t0 ta/2计算得到本地绝对时间；其中，t1为本地绝对时间，t0为网络绝对时间，dett为单向传输时延。不同地理位置的电网设备均可通过该方法获取本电网设备的ta值，用以矫正时间同步误差，从而提高时间同步的精准度。
54.参照图3，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
55.s1500，获取来自网络设备的pss(primary synchronization signal，主同步信号)信号和sss(secondary synchronization signal，辅同步信号)信号；
56.s1600，根据pss信号和sss信号，实现电网设备和网络设备之间的相位同步和频率同步。
57.在一些实施例中，步骤s1500和步骤s1600一般在电网设备通电初期执行，电网设备通常可能在通电时和网络设备具有频率和相位误差。此时，电网设备尝试检测pss信号。根据检测到的pss信号，进行粗略频率偏移估计。然后，电网设备检测sss信号。根据检测到的sss信号，电网设备实现无线电帧同步。从而实现电网设备和网络设备之间的相位同步和频率同步。
58.参照图4，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
59.s1700，将上行数据通过空口传输链路传输到网络设备，以使网络设备通过通信网络将上行数据上传到电网服务器。
60.s1800，通过空口传输链路接收来自网络设备的下行数据，下行数据为电网服务器通过通信网络传输到网络设备的。
61.传统的电网设备数据传输基于电缆或光纤实现，其建站建网成本、维护成本很高。随着新能源并网、广域测控保护等业务对授时以及数据传输提出的新要求，给电网设备的成本、设备尺寸、工程安装和运维等都带来巨大挑战。为此，本技术实施例通过设计具备与网络设备通信功能的电网设备实现电网设备数据传输业务。
62.在一些实施例中，通信网络包括承载网、核心网、公共骨干网、电网专网等。
63.参照图5，在一些实施例中，步骤s1700包括：
64.s1710，电网设备(如pmu设备)内部的5g模组以无线传输方式进行传输数据的承载，把电网设备内部处理后的上行数据，通过空口传输链路传输到网络设备；
65.s1720，网络设备接收到电网设备的上行数据后通过回传承载网将上行数据传到核心网服务器；
66.s1730，核心网服务器再把网络设备传输过来的数据通过网关，由公共骨干网/电网专网上传给电网服务器，完成上行数据的传输。
67.电网服务器发送下行数据到电网设备的数据流向与s1710-s1730的流程是相反过
程，由此来完成下行数据的传输。
68.参照图6，在一些实施例中，步骤s1800包括：
69.s1810，电网服务器通过公共骨干网/电网专网将下行数据传输给核心网服务器；
70.s1820，核心网服务器接收到下行数据后通过承载网传到网络设备；
71.s1830，网络设备通过空口传输链路把下行数据传输到电网设备(如pmu设备)，完成下行数据的传输。
72.本技术实施例通过设计具备与网络设备通信功能的电网设备实现电网设备数据传输业务，由于利用无线通信信道进行数据传输，有效降低了电网的建站建网成本和维护成本。
73.第二方面，本技术实施例提供了一种时间同步方法，应用于网络设备。
74.参照图7，在一些实施例中，时间同步方法包括：
75.s2100，发送带有网络绝对时间的空口消息到电网设备，以使电网设备执行如第一方面任一实施方式的时间同步方法。
76.在一些实施例中，步骤s2100中，空口消息包括sib(system information block,系统信息块)广播消息。网络设备通过与时钟源同步后，把同步后的网络绝对时间封装到sib广播消息中，再以广播方式通过空口传输给电网设备。其中，网络设备的时钟源可以包括以下的一种或多种：gps、bds、glonass(global navigation satellite system，全球卫星导航系统)、galileo(galileo satellite navigation system，伽利略卫星导航系统)、ieee1588(网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)、ntp(network time protocol，网络时间协议)等。在一些实施例中，由于有多种时钟源存在，网络设备可根据不同时钟源的时钟质量来选择最佳源，所以可靠性和稳定性更高。由于电网设备授时采用网络设备的sib广播消息，因此不占用网络设备无线业务的空口资源。
77.在一些实施例中，步骤s2100中，由于采用了sib广播消息封装网络绝对时间，网络绝对时间的精度可达到10ms，在一些改进型的方案中，授时精度甚至可以达到10ns，可有效满足电网设备对时钟精度的要求。
78.本技术实施例中，一方面网络设备通过sib广播消息对电网设备进行授时，电网设备只需对sib广播消息进行解析，获取网络绝对时间进行时间同步，不需要进行无线信号的相关处理算法获取同步时间，使得对电网设备的授时简便、快捷；另一方面，由于电网设备授时采用网络设备的sib广播消息，因此不占用网络设备无线业务的空口资源。
79.参照图8，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
80.s2200，将空口传输链路时延消息发送给电网设备；
81.对应的，步骤s2100中，发送带有网络绝对时间的空口消息到电网设备，以使电网设备执行如第一方面任一实施方式的时间同步方法，包括：
82.发送带有网络绝对时间的空口消息到电网设备；以使电网设备根据网络绝对时间和空口传输链路时延消息得到本地绝对时间。
83.在一些实施例，步骤s2200中，网络设备通过上行preach(physical random access channel，物理随机接入信道)信号，获取ta(timing advance，定时提前值)值作为空口传输链路时延消息，再将ta值告知电网设备。例如，可以通过网络设备空口发下行信息给电网设备，电网设备处理该下行信息并给网络设备发上行信息，网络设备收到信息后，再
比较其发出下行信息和接收上行信息，二者帧时间信息的差值就是ta值，网络设备再将ta值告知电网设备。在一些示例中，单向传输时延dett＝ta/2。
84.在一些实施例中，步骤s2200中，根据网络绝对时间和空口传输链路时延消息得到本地绝对时间。可根据关系式t1＝t0 dett＝t0 ta/2计算得到本地绝对时间；其中，t1为本地绝对时间，t0为网络绝对时间，dett为单向传输时延。不同地理位置的电网设备均可通过该方法获取对应的ta值，用以矫正时间同步误差，从而提高时间同步的精准度。
85.参照图9，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
86.s2300，下发pss(primary synchronization signal，主同步信号)信号和sss(secondary synchronization signal，辅同步信号)信号到电网设备，以使电网设备根据pss信号和sss信号，实现电网设备和网络设备之间的相位同步和频率同步。
87.在一些实施例中，步骤s2300一般在电网设备通电初期执行，电网设备通常可能在通电时和网络设备具有频率和相位误差。此时，下发pss型号和sss信号到电网设备。电网设备尝试检测pss信号。根据检测到的pss信号，进行粗略频率偏移估计。然后，电网设备检测sss信号。根据检测到的sss信号，电网设备实现无线电帧同步。从而实现电网设备和网络设备之间的相位同步和频率同步。
88.参照图10，在一些实施例中，时间同步方法还包括步骤：
89.s2400，通过空口传输链路获取来自电网设备的上行数据，并通过通信网络将上行数据上传到电网服务器；
90.s2500，通过通信网络接收来自电网服务器的下行数据，并将下行数据传输给电网设备。
91.传统的电网设备数据传输基于电缆或光纤实现，其建站建网成本、维护成本很高。随着新能源并网、广域测控保护等业务对授时以及数据传输提出的新要求，给电网设备的成本、设备尺寸、工程安装和运维等都带来巨大挑战。为此，本技术实施例通过网络设备实现电网设备数据传输业务。
92.在一些实施例中，通信网络包括承载网、核心网、公共骨干网、电网专网等。
93.参照图11，在一些实施例中，步骤s2400包括：
94.s2410，网络设备通过空口传输链路获取来自电网设备的上行数据；
95.s2420，网络设备接收到电网设备的上行数据后通过回传承载网将上行数据传到核心网服务器；
96.s2430，核心网服务器再把网络设备传输过来的数据通过网关，由公共骨干网/电网专网上传给电网服务器，完成上行数据的传输。
97.电网服务器发送下行数据到电网设备的数据流向与s2510-s2530的流程是相反过程，由此来完成下行数据的传输。
98.参照图12，在一些实施例中，步骤s2600包括：
99.s2510，电网服务器通过公共骨干网/电网专网将下行数据传输给核心网服务器；
100.s2520，核心网服务器接收到下行数据后通过承载网传到网络设备；
101.s2530，网络设备通过空口传输链路把下行数据传输到电网设备(如pmu设备)，完成下行数据的传输。
102.本技术实施例通过网络设备实现电网设备数据传输业务，由于利用无线通信信道
进行数据传输，有效降低了电网的建站建网成本和维护成本。
103.第三方面，本技术实施例提供了一种电网设备，包括：第一存储器、第一处理器及存储在第一存储器上并可在第一处理器上运行的计算机程序，第一处理器执行程序时实现：如第一方面任一实施例的时间同步方法。
104.参照图13，在一些实施例中，电网设备为pmu设备。pmu设备包括微处理器104、ad转换器103、低通滤波器102、电压/电流互感器101、频率跟踪器106、存储单元105、5g空口授时数据传输模组107和同步信号发生器108。电压/电流互感器101的输出端与低通滤波器102的输入端连接，低通滤波器102的第一输出端与ad转换器103连接，低通滤波器102的第二输出端通过频率跟踪器106与微处理器104连接，ad转换器103与微处理器104连接，微处理器104与存储单元105连接，5g空口授时数据传输模组107的输出端与同步信号发生器108的输入端连接，同步信号发生器108的输出端与ad转换器103的输入端连接，5g空口授时数据传输模组107与微处理器104连接。通过设置5g空口授时数据传输模组107和同步信号发生器108，使得电网设备可通过5g空口与5g基站通信，实现5g基站对pmu设备的同步授时以及5g基站和pmu设备的数据传输功能。pmu设备的其他组成部件的功能与传统pmu设备无异，在此不做赘述。
105.第四方面，本技术实施例提供了一种网络设备，包括：第二存储器、第二处理器及存储在第二存储器上并可在第二处理器上运行的计算机程序，第二处理器执行程序时实现：如第二方面任一实施例的时间同步方法。
106.第五方面，本技术实施例提供了计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于：
107.执行第一方面或第二方面的时间同步方法。
108.第六方面，本技术实施例提供了电网通信系统，包括如第三方面的电网设备和如第四方面的网络设备。
109.本技术实施例中，一方面网络设备通过sib广播消息对电网设备进行授时，电网设备只需对sib广播消息进行解析，获取网络绝对时间进行时间同步，不需要进行无线信号的相关处理算法获取同步时间，使得对电网设备的授时简便、快捷；另一方面，由于电网设备授时采用网络设备的sib广播消息，因此不占用网络设备无线业务的空口资源。
110.参照图14，在一些实施例中，电网通信系统还包括承载网203、核心网服务器204和电网服务器205。电网设备201与网络设备202通过空口传输链路连接，网络设备202通过承载网203与核心网服务器204连接，核心网服务器204与电网服务器205连接。可实现如第一方面步骤1700或第二方面步骤2400中上行数据的传输；也可实现如第一方面步骤1800或第二方面步骤2500中下行数据的传输。
111.本技术实施例通过网络设备实现电网设备数据传输业务，由于利用无线通信信道进行数据传输，有效降低了电网的建站建网成本和维护成本。
112.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
113.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为
由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
114.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。