综合调度系统应用网络时间同步技术探讨

1. 同步网络架构演进的技术有哪些

同步网络架构演进的技术有高精度源头、高精度同步传输、高精度同步监测等关键技术。

高精度同步传输用于组织定时链路，是5G高精度同步组网的关键环节。目前来看，1588v2技术在电信网中应用规模大、成熟度高、互联互通性好，建议在现有配置的基础上通过优化实现细节提升精度。

包括打戳位置尽量靠近物理接口、提升打戳链老分辨率、提升系统实时时钟（RTC）同步精度、加强模块间协作、选取棚谈升优质晶振等，这样有利于5G高精度时间同步网络的快速部署和成熟商用。此外，业界也比较关注白兔子（WR）、1588v2.1等其他侍迅高精度同步传输技术。

但无论是WR技术，还是新版本1588标准，均属于全新的高精度传输实现方案，相对于1588v2优化方案，实现难度大，目前暂时不作为高精度同步传输技术。

同步网络架构技术的意义：

根据应用场景和同步精度的不同，5G系统时间同步需求包括基本同步需求、站间协同增强同步需求以及5G所支撑的新业务提出的高精度同步需求。

系统基本同步需求是所有时分复用（TDD）制式无线通信系统的共性要求，主要是为避免上下行时隙干扰，从而需对基站空口时间偏差进行严格限定。对于4G TDD系统，采用固定子载波间隔15kHz，保护周期GP（Guard Period）配置单符号。

在一定覆盖范围内，其要求基站间时间偏差应小于3μs。5G系统均采用TDD制式，其具有子载波间隔可灵活扩展的特点，通过在GP中灵活配置多个符号的方式，使得基站间时间偏差要求仍为小于3μs，与4G TDD一致。

2. 传感器网络中常见的时间同步机制有哪些它们有什么特点

一、传感器网络中常见的时间同步机制有：

1、传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监测和感知任务数据融合是协作操作的典型例子，不同的节点采集的数据最终融合形成了一个有意义的结果。

2、传感器网络的一些节能方案是利用时间同步来实现的。

二、特点：

1、传感节点体积小，成本低，计算能力有限。

2、传感节点数量掘缓大、易失效，具有自适应性。

3、通信半径小，带宽很低。

4、电源能量是网络寿命的关键。

5、数据管理与处理是传感器网络的核心技术。

传感器网络

综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机和散谨自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用唤基户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。

3. 有关无线传感器网络中时间同步机制有哪些方法和策略

1  时间同步技术的重要性 
传感器节点的时钟并不完美，会在时间上发生漂移，所以观察到的时间对于网络中的节点来说是不同的。但很多网络协议的应用，都需要一个共同的时间以使得网路中的节点全部或部分在瞬间是同步的。 
第一，传感器节点需要彼此之间并行操作和协作去完成复杂的传感任务。如果在收集信息过程中，传感器节点缺乏统一的时间戳（即没有同步），估计将是不准确的。 
第二，许多节能方案是利用时间同步来实现的。例如，传感器可以在适当的时候休眠（通过关闭传感器和收发器进入节能模式），在需要的时候再唤醒。在应用这种节能模式的时候，节点应该在同等的时间休眠和唤醒，也就是说当数据到来时，节点的接收器可以接收，这个需要传感器节点间精确的定时。 
2  时间同步技术所关注的主要性能参数 
时间同步技术的根本目的是为网络中节点的本地时钟提供共同的时间戳。对无线传感器
网络WSN（Wireless Sensor Networks）[1]
的时间同步应主要应考虑以下几个方面的问题： 
(1)能量效率。同步的时间越长，消耗的能量越多，效率就越低。设计WSN的时间同步算法需以考虑传感器节点有效的能量资源为前提。 
(2) 可扩展性和健壮性。时间同步机制应该支持网络中节点的数目或者密度的有效扩展，并保障一旦有节点失效时，余下网络有效且功能健全。 
(3)精确度。针对不同的应用和目的，精确度的需求有所不用。 
(4)同步期限。节点需要保持时间同步的时间长度可以是瞬时的，也可以和网络的寿命一样长。 
(5)有效同步范围。可以给网络内所有节点提供时间，也可以给局部区域的节点提供时间。 
(6)成本和尺寸。同步可能需要特定的硬件，另外，体积的大小也影响同步机制的实现。 (7)最大误差。一组传感器节点之间的最大时间差，或相对外部标准时间的最大差。 3  现有主要时间同步方法研究 
时间同步技术是研究WSN的重要问题，许多具体应用都需要传感器节点本地时钟的同步，要求各种程度的同步精度。WSN具有自组织性、多跳性、动态拓扑性和资源受限性，尤其是节点的能量资源、计算能力、通信带宽、存储容量有限等特点，使时间同步方案有其特
殊的需求，也使得传统的时间同步算法不适合于这些网络[2]
。因此越来越多的研究集中在设
计适合WSN的时间同步算法[3]
。针对WSN，目前已经从不同角度提出了许多新的时间同步算法[4]
。 
3.1  成对(pair-wise)同步的双向同步模式 
代表算法是传感器网络时间同步协议TPSN（Timing-Sync Protocol for Sensor 
Networks）[5~6]
。目的是提供WSN整个网络范围内节点间的时间同步。 
该算法分两步：分级和同步。第一步的目的是建立分级的拓扑网络，每个节点有个级别。只有一个节点与外界通信获取外界时间，将其定为零级，叫做根节点，作为整个网络系统的时间源。在第二步，每个i级节点与i-1（上一级）级节点同步，最终所有的节点都与根节点同步，从而达到整个网络的时间同步。详细的时间同步过程如图 1 所示。 
 

图1  TPSN 同步过程 
 
设R为上层节点，S为下层节点，传播时间为d，两节点的时间偏差为θ。同步过程由节点R广播开始同步信息，节点S接收到信息以后，就开始准备时间同步过程。在T1时刻，节点S发送同步信息包，包含信息(T1)，节点R在T2接收到同步信息，并记录下接收时间T2，这里满足关系：21TTd 
节点R在T3时刻发送回复信息包，包含信息(T1,T2,T3)。在T4时刻S接收到同步信息包，满足关系：43TTd 
最后，节点S利用上述2个时间表达式可计算出的值：(21)(43)2
TTTT 
TPSN由于采用了在MAC层给同步包标记时间戳的方式，降低了发送端的不确定性，消除了访问时间带来的时间同步误差，使得同步效果更加有效。并且，TPSN算法对任意节点的同步误差取决于它距离根节点的跳数，而与网络中节点总数无关，使TPSN同步精度不会随节点数目增加而降级，从而使TPSN具有较好的扩展性。TPSN算法的缺点是一旦根节点失效，就要重新选择根节点，并重新进行分级和同步阶段的处理，增加了计算和能量开销，并随着跳数的增加，同步误差呈线性增长，准确性较低。另外，TPSN算法没有对时钟的频差进行估计，这使得它需要频繁同步，完成一次同步能量消耗较大。 
3.2  接收方-接收方（Receiver-Receiver）模式 
代表算法是参考广播时间同步协议RBS（Reference Broadcast Synchronization）[7]
。RBS是典型的基于接收方-接收方的同步算法，是Elson等人以“第三节点”实现同步的思想而提出的。该算法中，利用无线数据链路层的广播信道特性，基本思想为：节点(作为发
送者)通过物理层广播周期性地向其邻居节点（作为接收者）发送信标消息[10]
，邻居节点记录下广播信标达到的时间，并把这个时间作为参考点与时钟的读数相比较。为了计算时钟偏移，要交换对等邻居节点间的时间戳，确定它们之间的时间偏移量，然后其中一个根据接收
到的时间差值来修改其本地的时间，从而实现时间同步[11]
。 
假如该算法在网络中有n个接收节点m个参考广播包，则任意一个节点接收到m个参考包后，会拿这些参考包到达的时间与其它n-1个接收节点接收到的参考包到达的时间进行比较，然后进行信息交换。图2为RBS算法的关键路径示意图。 
网络接口卡
关键路径
接收者1
发送者
接收者2
 
图2  RBS算法的关键路径示意图 
 
其计算公式如下： 
,,1
1,:[,]()m
jkikkinjnoffsetijTTm
 其中n表示接收者的数量，m表示参考包的数量，,rbT表示接收节点r接收到参考包b时的时钟。 

此算法并不是同步发送者和接收者，而是使接收者彼此同步，有效避免了发送访问时间对同步的影响，将发送方延迟的不确定性从关键路径中排除，误差的来源主要是传输时间和接收时间的不确定性，从而获得了比利用节点间双向信息交换实现同步的方法更高的精确度。这种方法的最大弊端是信息的交换次数太多，发送节点和接收节点之间、接收节点彼此之间，都要经过消息交换后才能达到同步。计算复杂度较高，网络流量开销和能耗太大，不适合能量供应有限的场合。 
3.3  发送方-接收方(Sender-Receiver)模式 
基于发送方-接收方机制的时间同步算法的基本原理是：发送节点发送包含本地时间戳的时间同步消息，接收节点记录本地接收时间，并将其与同步消息中的时间戳进行比较，调整本地时钟。基于这种方法提出的时间同步算法有以下两种。 
3.3.1  FTSP 算法[8]
 
泛洪时间同步协议FTSP（Flooding Time Synchronization Protocol）由Vanderbilt大学Branislav Kusy等提出，目标是实现整个网络的时间同步且误差控制在微秒级。该算法用单个广播消息实现发送节点与接收节点之间的时间同步。 
其特点为：(1)通过对收发过程的分析，把时延细分为发送中断处理时延、编码时延、传播时延、解码时延、字节对齐时延、接收中断处理时延，进一步降低时延的不确定度；(2)通过发射多个信令包，使得接收节点可以利用最小方差线性拟合技术估算自己和发送节点的频率差和初相位差；(3)设计一套根节点选举机制，针对节点失效、新节点加入、拓扑变化
等情况进行优化，适合于恶劣环境[12]
。 
FTSP算法对时钟漂移进行了线性回归分析。此算法考虑到在特定时间范围内节点时钟晶振频率是稳定的，因此节点间时钟偏移量与时间成线性关系，通过发送节点周期性广播时间同步消息，接收节点取得多个数据对，构造最佳拟合直线，通过回归直线，在误差允许的时间间隔内，节点可直接通过它来计算某一时间节点间的时钟偏移量而不必发送时间同步消息进行计算，从而减少了消息的发送次数并降低了系统能量开销。 
FTSP结合TPSN和RBS的优点，不仅排除了发送方延迟的影响，而且对报文传输中接收方的不确定延迟（如中断处理时间、字节对齐时间、硬件编解码时间等）做了有效的估计。多跳的FTSP协议采用层次结构，根节点为同步源，可以适应大量传感器节点，对网络拓扑结构的变化和根节点的失效有健壮性，精确度较好。该算法通过采用MAC层时间戳和线性回归偏差补偿弥补相关的错误源，通过对一个数据包打多个时戳，进而取平均和滤除抖动较大的时戳，大大降低了中断和解码时间的影响。FTSP 采用洪泛的方式向远方节点传递时间基准节点的时间信息，洪泛的时间信息可由中转节点生成，因此误差累积不可避免。另外，FTSP的功耗和带宽的开销巨大。 
3.3.2  DMTS 算法[9]
 
延迟测量时间同步DMTS (delay measurement time synchronization) 算法的同步机制是基于发送方-接收方的同步机制。DMTS 算法的实现策略是牺牲部分时间同步精度换取较低的计算复杂度和能耗，是一种能量消耗轻的时间同步算法。 
DMTS算法的基本原理为：选择一个节点作为时间主节点广播同步时间，所有接收节点通过精确地测量从发送节点到接收节点的单向时间广播消息的延迟并结合发送节点时间戳，计算出时间调整值，接收节点设置它的时间为接收到消息携带的时间加上广播消息的传输延迟，调整自己的逻辑时钟值以和基准点达成同步，这样所有得到广播消息的节点都与主节点进行时间同步。发送节点和接收节点的时间延迟dt可由21()dtnttt得出。其中，nt为发送前导码和起始字符所需的时间，n为发送的信息位个数，t为发送一位所需时间；1t为接收节点在消息到达时的本地时间；2t为接收节点在调整自己的时钟之前的那一时刻记录的本地时间，21()tt是接收处理延迟。 

DMTS 算法的优点是结合链路层打时间戳和时延估计等技术，消除了发送时延和访问时延的影响，算法简单，通信开销小。但DMTS算法没有估计时钟的频率偏差，时钟保持同步的时间较短，没有对位偏移产生的时间延迟进行估计，也没有消除时钟计时精度对同步精度的影响，因此其同步精度比FTSP略有下降，不适用于定位等要求高精度同步的应用。 
基于发送方-接收方单向同步机制的算法在上述三类方法中需要发送的时间同步消息数目最少。发送节点只要发送一次同步消息，因而具有较低的网络流量开销和复杂度，减少了系统能耗。 
4  结论 
文章介绍了WSN时间同步算法的类型以及各自具有代表性的算法，分析了各算法的设计原理和优缺点。这些协议解决了WSN中时间同步所遇到的主要问题，但对于大型网络，已有的方法或多或少存在着一些问题：扩展性差、稳定性不高、收敛速度变慢、网络通信冲突、能耗增大。今后的研究热点将集中在节能和时间同步的安全性方面。这将对算法的容错性、有效范围和可扩展性提出更高的要求。 

4. 浅谈电力调度系统应用论文

经济的发展促进了电网规模的扩大,为实现电力调度的高效、安全,必须使电力调度走向智能化与自动化的发展道路。下面是宏颂我为大家整理的浅谈电力调度系统应用论文，供大家参考。

浅谈电力调度系统应用论文篇一

《 电力技术中实时电力调度系统的应用 》

摘要:我国的实时电力调度技术利用了当前的数字化、可视化技术、网络化、对象数据库技术、数字化以及平台技术等先进技术，但在调度技术的发展上还存在着更为广阔的发展空间。目前，电力调度自动系统逐步走向成熟，这给整个电力调度指引了明确的方向。

关键词:电力系统;实时电力调度;分析应用

当下，电已经逐渐成为各家各户生活十分重要的一项卜答设施，所以，在电力系统当中，输送与相关安全的问题对于人们的日常生活有着十分重要的影响，通常情况下，电力调度是电网的核心内容，其对于整个电力系统有着不可忽视的作用。然而，就我国当前的局势来看，我国的电力调度依然存在着很多不稳定的影响因素，所以，对电力调度在电力 系统安全 运行中的应用分析是非常有必要的。

1电力系统中的安全问题分析

电力生产系统由从事生产活动操作人员以及管理人员所组合而成的人子系统，生产必需的机器设备、厂房等物质条件所构成的机器子系统，生产活动所在的环境构成的环境子系统三部分构成。这三个系统相互制约、相互作用，使得整个生产系统位于某个状态下，形成了“人-机-环境”系统。在电力系统生产阶段应该要确保其 安全生产 ，就必须对电力系统中人子系统、机器子系统、环境子系统三方面存在的安全隐患进行认真仔细的分析与探讨，第一时间将电力安全生产阶段所出现安全问题解决到位，科学合理的组织进行电力安全调度管理工作，维持电力系统的稳定运行和良好的供电质量。

1.1人子系统中的问题

当下，在人子系统当中，所面临的主要问题是由于系统中人员的问题，具体来说，主要包括下列几个方面：①工作人员没有安全操作的意识，或者处理复杂操作过程当中粗心失误造成了子系统的故障，从而对全局的稳定与供电质量造成严重的影响。②电力生产阶段管理制度不够完善，缺乏足够的管理力度或是管理 方法 ，造成了在工作人员当中出现了监守自盗的行为，从而对供电网络的稳定性以及质量造成严重的影响。③外界人为因素的影响，比如，不法分子偷盗电力或者是电气设备等造成了电力供应问题的出现。

1.2机器子系统中的问题

对于机器子系统来说，重点问题出现在被我国所广泛使用的10kV配电网络，具体说来，可以概括为下列两点：①技术能力水平的不足。虽然10kV的配电网的技术发展得相对成熟，然而，在设备技术方面还是存在着一定的缺陷。主要问题体现在以下几点：a.配电网络的规划，没有紧密的结合各个区域的环境特征以及电源点分布情况，对10kV配电网规划进行认真仔细的实地调研，造成了与电源点的匹配出现了非常严重的不同步。b.电站建设考虑不周到，质量不高，在具体的施工过程当中对于电网架构与布线走向工作管理太过松懈，造成了布设质量不符合要求，出现架构不牢以及布线太长等方面的问题，进而造成了供电成本的进一步提高。②运行设备维护不够系统。10kV电网线路工作环境是露天运行的，所以，可以概括主要受到以下两方面因素的影响：a.外界因素：自然环境与天气因素等都会型绝慧对露天的电气设备造成影响，使得电网线路受到损坏，缺相、短路、跳闸等问题，从而对整个网络的稳定性造成影响。b.设备运行周期：供电运行中需要安排好时间定期组织进行电气设备的检查与维护，防止使用时间太长造成设备老化，从而导致故障。

1.3环境子系统中的问题

10kV配电网主要环境为露天环境，所以环境影响也是特别重要的一个方面：①温度因素：在温度太高的情况下，电缆膨胀下垂，造成了接地短路;在温度较低的时候，电缆缩短造成了电缆两端的拉力不断增加，长期运作会导致电缆断裂。②气候因素：暴雨、雷击等都有很大可能对供电线路造成危害。比如雷电容易与配电设备等产生强烈的电磁反应，进而损坏电网局部线路。③人为影响：配电线路周围环境施工建设。一些大型的设备机械在施工过程中，碰撞配电网路，导致了设备的损坏;不法分子的综合素质水平较低，偷盗配电网路电线;树木、违章建筑、铁塔等不恰当安置也会对电网运行造成影响。

2实时电力调度系统的主要应用

实时电力调度技术支持系统的设计，吸收借鉴了国内外相关领域的前沿技术和先进成果，采用了一体化、标准化的设计思想和面向服务的体系架构，研制了高效的动态消息总线、简单服务总线、工作流机制和灵活的人机界面支撑技术，为系统实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理等应用提供了一体化的技术支撑，在电网运行综合智能分析与告警、大电网稳定分析与评估、调度计划应用的核心算法、调控合一技术和可视化技术等方面取得突破性进展，全面提升了电网调度驾驭大电网的能力，保障了电网安全、稳定、优质、经济运行。据了解，国家电网国调中心根据智能电网调度运行的需要，组织中国电科院、国网电科院的优秀技术人员，制定了一系列的实时电力调度技术支持系统建设标准和功能规范。在全国广泛应用的能量管理系统CC2000A(中国电科院)和OPEN3000(国网电科院)的基础上，严格执行标准和规范，开发了基于国产 操作系统 、数据库、服务器、工作站和安全防护设备的实时电力调度技术支持系统一体化平台D5000。D5000是新一代的实时电力调度技术支持系统基础平台，适应了国家电网公司“大运行”体系中五级调度控制体系的要求，实现了“远程调阅、告警直传、横向贯通、纵向管理”的功能。D-5000采用先进的软件开发(的)技术，具有标准、开放、可靠、安全以及适应性较强的各项优势，其所直接承载的是实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理等四大应用的平台，对提高电网的调度运行水平、加快调度机构的运行与其标准化建设和提高调度业务精益化的管理具有重要而较为深远的意义。

3加强实时电力调度管理的有效策略

3.1加强人员培训，提高电力调度管理水平

为了有效提高实时电力调度管理水平，电力企业一定要加强工作人员的培训，依照技术等级和工作需求，制定合理的培训计划，定期培训有关人员，使工作人员的业务水平和管理能力得到有效提高，确保自动化管理的顺利开展。电力企业在培训过程中，不仅要强化理论 教育 ，还要强化实际操作能力，理论与实践要做到有机结合，以提升工作人员的实战能力。另外，还要加强工作人员的素质教育，提高工作人员责任心，使他们不仅具备较高的技术水平，而且具备严谨的工作态度，以避免人为因素对实时电力调度管理的顺利开展带来影响。

3.2全面分析电力系统的安全性，加强安全运行管理

电力系统的安全运行与否，是影响居民生活正常用电和企业生产正常进行的重要保障因素。因此，电力调度一定要加强安全运行管理。通过自动化管理系统，对电力系统的安全进行有效分析，确定电力系统整体的安全运行范围，利用计算机技术对电力系统运行进行模拟仿真，对电力系统的运行环境进行虚拟演示，并假设相关事故等。同时，仔细分析模拟中出现的一些问题，并针对这些问题计算不安全因素的发生几率，制定解决方案和解决 措施 。这样，针对性地提前制定安全运行预案，对相关问题做好防范和解决，以降低运行风险，有效应对可能发生的安全问题，维持电能的正常供应，保证企业生产和人民生活正常用电。

3.3加强对电力系统的监督，积极改善系统运行环境

首先，应做好相关管理设备的安装，保证监督与检测工作的有效开展。如安装烟火报警设备、安装视频监控设备、安装温度检测设备等等。这些设备作为自动化管理的重要组成部分，在实时电力调度管理中起着至关重要的作用。在实时电力调度管理过程中，必须保证这些相关管理设备的正常运行，以有效监控电力调度运行状态，降低电力系统的运行风险。电力调度要加强对电力系统的监督，做好相关信息的采集和处理，确保信息数据的准确性和及时性。同时，还要认真分析相关数据，发现问题及时汇报，以便问题得到快速解决。另外，电力调度人员要不断提高管理意识和工作规范性，确保自动化管理的正常开展。在日常调度自动化管理过程中，工作人员应当每天都对自动化管理系统的运行状态进行检查，密切关注机房的温度和湿度的变化情况，掌握设备的整体健康状况，并做好相关记录。在实际工作过程中，工作区和休息区应尽量隔离，避免人机混杂的现象发生，积极改善系统运行环境，保证系统的正常运行。

4结束语

实时电力调度作为数据处理和监控系统，具有实时性、安全性和可靠性，属于动态自动化系统，所以需要加大对其研究的力度，从而采取切实有效的措施来确保系统运行的安全性，使电力系统能够供应更稳定、可靠和高质量的电能。

参考文献:

[1]董伟英.刍议如何做好电网运行中的电力调度工作[J].中国新技术新产品，2012(3)：253.

[2]马强，荆铭，延峰，等.电力调度综合数据平台的标准化设计与实现[J].电力自动化设备，2011(11)：130~134.

[3]陈启鑫，康重庆，夏清，等.低碳电力调度方式及其决策模型[J].电力系统自动化，2010(12)：23~28.

浅谈电力调度系统应用论文篇二

《 电力调度自动化网络安全与实现研究 》

摘要：通过分析当前电力调度自动化网络安全现状，针对出现的问题提出网络安全实现对策建议，以期推动网络安全技术在电力调动自动化系统中的应用。

关键词：电力调度自动化;网络安全;对策研究

引言

随着我国电力行业的不断发展，全国范围内的电力网络规模不断完善，计算机 网络技术 应用于电力领域取得了长足的进步，对电力调度自动化水平的要求也在不断提高。在进行电力调动自动化管理中，主要依托计算机网络安全技术，对信息、数据进行采集、交流、分析和整合，因此，网络安全技术起着至关重要的作用。网络安全问题一直以来受到人们的广泛关注，电力企业一旦遭到网络安全侵袭，会直接影响企业和社会经济利益，因此如何实现电力调度自动化网络安全成为了技术人员重点关注的问题。

1网络安全现状

1.1系统结构混乱

我国电力行业起步较晚，但发展迅速，电力调动自动化系统更新较快，在日常电力 企业管理 中，往往无法及时对电力调动自动化系统进行有效升级，造成电力调动系统混乱，缺乏有效规划和管理，在调度过程中，企业未能根据系统结构进行安全同步建设，如账号密码设置、授权访问设置等，都会引发网络结构出现漏洞[1]。

1.2管理不完善

电力调度自动化网络安全需要专业技术人员对系统进行及时维护和管理，据调查发现，当前大部分电力企业存在着网络安全管理不到位的情况，具体表现如下。1)技术人员管理水平较低，安全意识薄弱，没有及时更新自身专业技能。2)人为操作漏洞，由于部分工作人员安全意识较低，会出现身份信息泄露，无意中造成系统信息丢失等问题，引发系统出现漏项等现象，造成严重安全危害。3)安全监管不及时，没有对网络进行有效防护，给黑客和不法分子可趁之机。

1.3物理安全隐患

物理安全隐患主要有两点。1)自然因素，即客观自然原因造成的安全隐患，是引发电力调度安全隐患的主要原因之一，自然因素主要包括自然灾害，如山洪、台风、雷击等，还包括环境影响，如静电、电磁干扰等，都会对电力调度自动化系统数据、线路、设备造成损坏，导致系统无法正常通讯。2)人为原因，主要包括信息系统偷窃和设备线路破坏等，都会直接影响电力调度监控，给电力企业带来直接安全隐患和经济损失。

2网络安全实现

2.1网络架构

网络架构搭建是网络安全实现的第一步，为保障网络安全防范体系的一致性，需要在网络架构建设初期了解电力调度自动化系统各部分功能和组成。

2.1.1物理层

物理层安全实现是网络架构的前提。1)环境安全，是指以国家标准GB50173-93《电子计算机机房设计规范》为标准，机房地板需采用防静电地板，相对湿度10%～75%，环境温度15℃～30℃，大气压力80kPa～108kPa。2)设备安全，一是设备自身安全，采用大功率延时电源，机柜采用标准机柜，服务器使用双机冗余;二是在机房设置安全摄像头，全方位对机房进行监控，防止人为造成的设备破坏。3)传输介质安全，电力系统受自身因素影响，特别是集控站等，电磁干扰严重，因此需使用屏蔽双绞线，防止近端串扰和回波损耗[2]。

2.1.2系统层

网络安全很大程度上依赖于主机系统安全性，而主机系统安全性是由操作系统决定的，由于大部分操作系统技术由国外发达国家掌握，程序源都是不公开的，因此在安全机制方面还存在很多漏洞，很容易遭到计算机黑客进攻。当前我国电力调度自动化系统主要采用Windows、Unix操作系统，其中Unix系统在安全性方面要强于Windows系统。Unix系统的安全性可以从以下几个方面进行控制：控制台安全、口令安全、网络文件系统安全。Win-dows系统安全实现包括：选择NTFS格式分区、漏洞补丁和安装杀毒软件与加强口令管理。

2.1.3网络层

网络层安全实现是电力调度自动化系统建立的基础，网络层结构主要包括以下几点。1)网络拓扑，主要考虑冗余链路，地级以上调度采用双网结构(如图1所示)。2)网络分段，是进行网络安全保障的重要措施之一，目的在于隔离非法用户和敏感网络资源，防止非法监听。3)路由器、交换机安全，路由器和交换机一旦受到攻击，会导致整体网络系统瘫痪，路由器和交换机主要依赖ios操作系统，因此应对ios系统漏洞等进行及时修补[3]。

2.2防火墙技术

防火墙技术是提供信息安全的基础，实质是限制器，能够限制被保护网络和外部网络的交互，能够有效控制内部网络和外部网络之间信息数据转换，从而保障内网安全(如图2所示)，传统意义上的防火墙技术主要包括包过滤技术、应用代理和状态监视，当前所使用的防火墙技术大多是由这三项技术拓展的。防火墙根据物理性质可分为硬件防火墙和软件防火墙，硬件防火墙技术要点是将网络系与系统内部服务装置和外部网络连接，组成链接装置，如DF-FW系列防火墙。防火墙应用于电力调度自动化系统主要有两大优势。1)便于系统上下级调度，能够有效承接下级发送的数据信息，通过安全处理后送往上级。2)位于MIS网址中的服务装置，可以通过对该服务器进行访问，但web服务器可以拒绝MIS服务器。由于两者间的防火墙存在区别，因此功能和装置也会有所区别。不同的电力调度企业可以根据实际情况选择相应防火墙[4]。

2.3安全管理

2.3.1

软件管理提高操作人员软件操作和维护专业水平，提高操作中人员网络安全意识，不断更新自身专业技能，进行高效、高标准操作。当软件操作人员需要暂时离开操作系统时，应注意注销操作账户，此外应加强对软件系统的信息认证，保障软件的安全性。近年来，软件安全管理逐渐开始采用打卡、指纹识别等方式进行身份认证，取得了一定的效果。

2.3.2信息数据备份

由于环境因素或人为因素造成信息数据丢失、网络漏洞等风险都是难以避免的，因此需要对信息数据进行网络备份操作，当软件系统出现不明原因损毁时，可以通过数据备份进行弥补，能够对内部网络起到保护作用。建立网络备份管理能够有效避免因电力调度自动化系统信息保存时长限制造成的信息丢失，完善数据信息管理。

2.3.3安装杀毒软件

计算机病毒长久以来都威胁着网络安全，计算机网络病毒随着科学技术和不法分子的增多越来越猖獗，因此需要定期对系统进行杀毒处理，不仅能够对自动化网络进行合理控制，还能够对病毒进行及时清理和杀除，提高网络安全，确保系统能够抵御外部病毒侵袭[5]。

3结语

电力调度自动化网络安全对电力行业发展起着至关重要的作用，安全技术完善并非一朝一夕的工作，而是需要技术人员加强自身专业技能和安全意识，通过日常管理和操作，不断完善安全防护系统和软件，提高网络安全，确保信息数据的安全性。

参考文献

[1]马雷.针对电力调度自动化的网络安全问题的分析[J].科技与企业，2014，13(4)：76.

[2]姜红燕.有关电力调度自动化的网络安全问题思考[J].无线互联科技，2014，17(12)：58.

[3]邹晓杰，常占新.电力调度自动化网络安全与现实的研究[J].电子制作，2014，21(24)：112.

[4]张强.电力调度自动化系统网络安全的建设探讨[J].电子技术与软件工程，2015，11(10)：216.

[5]黄芬.浅论电力调度自动化系统网络安全隐患及其防止[J].信息与电脑(理论版)，2011，10(1)：20-21.

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5. 时间同步认证技术的缺点

1、单点故障：时间同步认证技术通常需要在网络中部署一个时间服务器，如果该服务器发生故障，整个系统可能会无法正常工作。
2、时间差异：由于网络延迟等原因，系统内部各节点之间的时间可能存在微尘姿小的差异，这种差异可能会导致系统在执行某些任务时出现错误。
3、安全性问题：通过对时间服务器进行攻击，黑客有可能修改系统时间信息，从而破坏整个系统的稳定性和安全性。
4、依赖网络：时间同让兄兄步认证技术需要依赖网络的正常坦袭工作，如果网络出现故障或者攻击，时间同步可能会受到影响。
5、设备问题：一些设备可能无法正确地同步时间，或者在同步时出现错误，导致时间同步认证技术无法正常工作。

6. 为什么要使用时钟同步技术

如果没有统一的时钟，分散在不同地点的调度自动化系统、变电站自动化系统、故障录波装置和继电保护、安全自动装置等电局册灶力系统二次设备提供的事姿尘件记录数据就不可避免地存在时间顺序错位，难以准确描述电力系统的事件顺序和发展过程，无法给电中国事故分析提供有效的分析依据。因此，统一精确的时间是保证电力系统安全运行，提高运行水平的一桐扮个重要措施。

7. 网络时间同步是什么

在通信领域，“同步”概念是指频率的同步，即网络各个节点的时钟频率和相位同步，其误差应符合相关标准的规定。目前，在通信网中，频率和相位同步问题已经基本解决，而时间的同步还没有得到很好的解决。时间同步是指网络各个节点时钟以及通过网络连接的各个应用界面的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时（UTC）同步，最起码在一个局域或城域网络内要和北京时间同步。时间同步网络是保证时间同步的基础，构成时间同步网络可以采取有线方式，也可以采取无线方式。在这里我们主要介绍互联网时间同步技术及产品，也就是通过支持NTP协议的网络时间服务器（中新创科DNTS系列）实现网络时间同步。
时间的基本单位是秒，它是国际单位制（SI单位制）的七个基本单位之一。1967年的国际计量大会（CGDM）给出了新的秒定义：“秒是铯133（133Cs）原子在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”，即“原子秒”（TAI）。现在常用的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原子秒。
目前在国际基准和国家基准层面所使用的主要是铯原子钟。中国计量科学研究院建立的冷原子喷泉铯原子钟其频率复现性为5×10－15，已接近国际先进水平。其实，在应用层面上并不需要国家基准这样高的时间和频率准确度。不同的应用对准确度的要求是不同的，表1列举了一些典型的应用对时间准确度的要求（应用界面时间相对于UTC时间的误差）。
一些典型的应用对时间精度的应用
应用 时间精度要求
用于银行、证券、股票和期货交易的计算机和服务器 1秒
电力线故障诊断 1微秒
交换机及计费系统 1秒
CDMA2000和TD-SCDMA 10毫秒
网管系统 500毫秒
7号信令监测系统 1毫秒

8. 铁路信号技术论文(2)

铁路信号技术论文篇二
浅谈铁路信号问题

【摘要】铁路信号是保证铁路运输基本设备。对铁路网上各种行车的设备状况、信息传输、调度指令控制起着重要的作用。本文通过对铁路信号存在问题的分析，提出了解决问题的对策，指出了我国铁路信息的发展方向。

【关键词】铁路信息;信息化;网络化

1.铁路信号的含义

所谓铁路信号是用特定的、有标志性的物体、仪表或音响设备等向铁路行车人员传达相关的信号，包括车辆运行状况，行驶条件，铁路的状况等等。近年来，随着铁路信号的广泛应用和铁路信号技术的不断发展，使铁路信号也变成了增加铁路运输线路，改善铁路员工劳动条件提高车站和铁路区间的通过能力等等有效手段。

2.铁路信号的现状

2.1铁路信号的安全性能不够高

由于自动化程度的限制，我国的调度指挥仍旧依赖于人工作业，采用落后的一张图、一支笔、一部电话的调度指挥模式。对地面信号的观察与山蠢判断，也仍旧于依赖司机。随着列车的提速和密度的不断增加，行车调度的指挥工作将会越来越繁忙，调度员在长时间的工作中也难免出现疏略，这样不仅会降低工作效率，更会影响到列车的安全运行。并且当车速达到一定的程度的时候，单单依靠司机的视力根本无法保证列车的行车安全。另外由于列车运行中的变化因素过多，一次性按照计划运行图来指挥列车运行的可能性较小，因此，在我国铁路推广使用调度集中装置是还办不到的。

2.2管理方面出现纰漏

雀戚重点表现于管理分散和管理水平的落后。铁路系统基本上是一个整体，在不同的时间和地区的情况差异性较大。现在的铁路虽然安装了微机监测系统，但是由于通信手段的落后，处理信息的速度较慢，致使安装的系统无法真正的发挥作用，无法在整体上将资料进行整合。从管理水平来看，铁路系统一直掌控在政府部门的手里，并且现行的管理机制使系统人员臃肿，营销手段落后，资源不能得到合理的利用。在市场经济的引导下，铁路系统应当由企业统一整个管理，来作为物流环节中的重要部分，从而提高效率，增加效益。

2.3铁路信号系统的自动化水平较为低下

在新中国成立以来，继电技术得到了不断的发展，但是继电技术采用的设备体积大，对于实现联网集中监测和智能的控制还是有一定难度的。特别是微电子技术的发展后，在一些工业控制行业，这类技术已经趋于淘汰的趋势了，取而代之的是一些智能控制技术。在铁路系统方面，虽然也开始采用了智能控制技术，但是大范围内仍旧采用的是继电控制技术，发展的速度较为缓慢，优化资源和提高效率方面还是相对于落后的。

2.4现代铁路信号设备中存在的若干问题

随着经济、信息技术的不断发展，铁路信号系统作为保证铁路安全运行的部分，虽然铁路设备信号的要求也在不断的增高，但是从某些信号设备来看仍旧存在着一些安全隐患。

2.4.1枢纽调度监督设备

这个设备是一个发展较快的设备，是使枢纽内的调度更加准确直观，保证枢纽的畅通。但是枢纽内顷唯陵的作业模式是采取分散作业，这样一来必定影响了总体的发挥，并且降低了运输的效率。因此，在货运量加大，或者大面积提速时，信号技术装备如何保证枢纽内的畅通就是一个很大的问题。

2.4.2车站联锁设备

这种设备也是目前铁路系统中常见的设备之一。这种设备在列车提速后出现了许多问题。例如，战线和列车基本等长，并且在进出站口处没有过走保护区段，不利于列车的速度控制。另外，信号机间的安全距离是不够的，没有能够提供安全距离的信息，对列车的运行控制都带来了安全的隐患。

2.4.3列车运行控制与机车装置

今年来，新安装的运行监控器代替了自动停车装置(即安全性能差，随安全防护器辅助作用的装置)。并且采用了模式曲线的方式来监控车速，对超速进行保护。但是由于形成的是速度模式曲线，依靠的是事先储存的线路数据以及人工输入的数据，没有考虑故障-安全原则，无法保证安全。

2.4.4信号显示制式

铁路现实信号中，除了红灯有确定的定义之外，其他的显示信号都没有明确的速度值，在不同的地区，显示为不同的含义，主要依靠司机的自行判断，因此指挥能力较差，在提速之后无法满足需要，安全性能较差。

2.4.5区间信号

单线区段来看，采用的是办理效率较高的继电半自动的装置，看起来是能够满足提速后的行车需要的。但是却存在着一个有待改进的安全性隐患，即并没有设置区间的检查设备。这不能满足行车的安全性。

3.增强铁路信号的对策研究

3.1通信、信号一体化

当代铁路的高速发展，铁路通信、信号系统等都必须不断的加强。铁路通信、信号技术的相互融合，以及调度指挥自动化等等技术，打破了控制分散、功能单一、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路通信、信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。组建一个以铁路局为主要单位的电务设备动态检测中心，装备一台动态的检测车，按一定时间对自动闭塞的机车信号或地面信号，无线列调等设备进行动态的检测，实现了移动体对地面静态设备的检测。

3.2制定发展规划

在建设新的线路时，起点必须要高。铁路建设的投资额较大应该考虑到今后的发展。虽然现有铁路信号设备、调度手段等都较为安全，但是当提速的时候都没法达到要求。因此在建设时要考虑到未来的发展，提高建设标准，采用新技术。借鉴国外的闭环计算机控制系统。这样为以后的竞争做好准备，也为以后铁路信号的建设提供经验。根据我国铁路的运输特点，实现以铁路调度管理信息系统作为基础，以指挥自动化为目标，来构建现代铁路化的运输调度指挥管理系统。实现全路运输的集中管理，提高效率。

3.3铁路无线数字通信技术的应用

在铁路提速，重载不断发展的今天，以分立元器件与模拟信号处理技术为基础的传统铁路信号设备已经满足不了安全的要求。然而数字信号处理技术很好的解决了铁路信息信号产生的问题。数字信号处理的频域分析的优点是运算精度高和抗干扰性能好，具有相对实用性和可靠性。因此，全面应用数据处理的新技术，利用计算机的高速分析和计算等功能，来提高信号设备的技术水平。

3.4采用计算机网络技术

由于网络技术的快速发展，网络化管理已成为实现管理的客观要求和必然趋势。铁路信号系统的网络化是实现铁路运输系统内部各功能单元之间的信息交换。在网络化的基础上实现全面、准确获得线路上的信息，保证列车的安全运行，从而实现系统的智能化与控制设备的智能化管理。因此有效的采用计算机技术是解决铁路信号系统若干问题的途径。

4.结论

随着铁路运输提速、重载的发展，基于分立元器件和模拟信号处理技术的传统铁路信号设备越来越满足不了铁路运输安全性和实时性的要求。因此，全面引进计算机技术，利用计算机的高速分析计算功能，来提高信号设备的技术水平已非常紧迫。数字信号处理技术的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。铁路信号按其作用可分为指挥列车运行的行车信号和指挥调车作业的调车信号;按信号设置的处所可分为车站信号、区间信号，以及行车指挥和列车运行自动化等;按信号显示制式可分为选路制信号和速差制信号;按结构可分为臂板信号、色灯信号、灯列信号(中国大陆不采用)以及机车信号机。铁路信号在元部件制造方面正向着小型化、固态化和高可靠性发展;在设计方面向着故障自动检测、自动诊断、高可用度、与计算机或微处理机相结合的方面发展;在安装施工方面正向着模块化和工厂施工化的方向发展;在使用方面正向着无维修或少维修、高度自动化或智能化的方向发展。

【参考文献】

[1]林瑜筠.铁路信号新技术概论[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[2]铁道部.铁路电务管理信息化规划[M].北京：中国铁道出版社，2006.


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