IEEE 1588網絡對時技術在智能化變電站中的應用

摘 要：IEEE 1588系網絡測量與控制系統的精密時間同步標準技術，其亞微秒級精度的對時技術在智能化變電站中得到普遍推廣。該系統主要是通過主從時鐘同步報時原理基礎上完成時鐘偏移量的測量以及通信路徑上主從時鐘時間延遲上的測量，網絡對時技術在智能化變電站中的廣泛應用將具有十分重要的意義。

關鍵詞：IEEE 1588 智能化變電站 原理 應用

中圖分類號：TM63文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0055-01

IEEE 1588網絡測量與控制系統的精密時間同步標準技術的創新，提高了智能變電站時間上的精準度，尤其是在2008年第2版本全面發布之后，時間同步精度可達到亞微秒量級。

1 IEEE 1588網絡對時技術原理及其特征

IEEE 1588網絡對時技術是基于美國 Agilent 實驗室提出，簡稱精密時間同步協議PTP（Precision Time Protocol），是典型的應用于智能型變電站的最佳網絡對時技術。

IEEE 1588主要是通過同步報文中的相關信息，利用網絡中最標準主時鐘算法，選擇一個穩定性好以及準確度高的主時鐘作為master，其余下的時鐘作為從時鐘并與主時鐘同步進行，也就是slave，該過程主要是通過兩步來完成。

首先，完成主從時鐘之間的差異糾正也就是時鐘偏移量的測量。主時鐘也就是（master）一方周期性的向從時鐘（slave）發送同步報文以及跟隨報文，從時鐘接收之后從中計算出同步報文的所含有的本地時標以及跟隨報文中的差異時標，從而測量出主從時鐘之間的偏移量并對本地時鐘進行修正。

其次，進行準確的主從時鐘的時間延遲在通信路徑上的測量。從時鐘發送了延遲報文之后，主時鐘進行回應報文過程，延遲報文與回應報文傳輸之間包含了精準的傳輸時刻，從時鐘通過此地時間計算出傳輸延遲平均，從而得到主從時鐘之間的精準時間差異，在這個測量過程要求發送延遲以及接收延遲的傳輸路徑是對稱相等的。

2 IEEE 1588網絡對時技術在智能化變電站中的應用

2.1 IEEE 1588應用于智能變電站中的結構分析

基于IEC 61850標準將智能變電站按其功能劃分為：過程層、間隔層、變電站層三個層次，在各個層次功能設備之間均需要一個或者多個間接處理器，在這個過程中主要負責接收和發布外部資源數據以及進行控制命令。

IEEE 1588網絡對時技術在智能變電站實現中只需要一個主時鐘，該時鐘在應用中可以主要采用兩種方式來完成，首先是能夠用來接收內外部時鐘信息，其次是該時鐘內的同步報文信息是通過邊界時鐘中從時鐘端口進行接收。

第1種同步計時方式在利用GPS時間源基礎之上雖然可以省去很多智能變電之間的連接成本，但同時也相應的增加了智能變電站同步對時的風險，因而如果能夠調整為在一個系統內可以實現幾個智能變電站同步，則需要選擇中間介質將其連接，并將它們中的每一個看作是同一個IEEE 1588的從時鐘節點，這種情況不僅增加了主時鐘的靈活選擇也保證各個變電站內獨立時間，這也將是第2種同步對時方式應用于智能變電站中的發展趨勢。

2.2 IEEE 1588網絡對時技術在智能變電站中的操作過程

在對IEEE 1588應用于站內操作中需明確的是：變電站層內的設備以及過程層、間隔層只能作為同步對時的末節點，始終扮演著從時鐘的角色；網絡中整個對時過程的路由器或者交換機只能作為從時鐘或者是BC；GC雖有很多端口但并不能作為路由器或者交換機只能是時鐘同步的參考源。

首先，智能變電站中站級網絡與過程網絡需采用IEEE 1588高精度同步對時，這個過程中GC作為站級網絡和過程網絡的中間交換機，同步報文經過BC和GC與從時鐘完成對時過程。這個應用過程雖然會增加IEEE 1588的硬件要求以及投資額度，但會高精準完成全站同步對時。

其次，SNTP作為服務器完成站級網絡對時，過程網絡應用IEEE 1588同步對時。這個過程中將SNTP服務器支持IEEE 1588網口的一方做為從時鐘與GC進行同步對時，另一方則與站級網絡進行對接不需要支持IEEE 1588網口，就會出現如圖1（b）所示的SNTP 作為服務器與GC優化為時鐘服務器，對時系統分別由SNTP和IEEE 1588合作完成，最大限度的精簡了全站設備以及設備投資。

智能變電站間應用IEEE 1588網絡對時的優勢在于可以保證在亞微秒級的精度標準上保證各個區域間變電站的互聯對時方式，在過程層中選用IEEE 1588精確時鐘裝置，同步完成兩者之間在時鐘上的校驗。

3 結語

目前，IEEE 1588網絡對時技術在智能化變電站中的應用具有十分重要的意義，它以一種在分散式網絡中可以達到亞微秒級的精度，在未來的市場將擁有不可預測的使用前景。如果能夠進一步在廣域網中實現與其他對時方法相互兼容，將會對智能化變電站發展發揮更為重要的作用。

參考文獻

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