專利名稱：一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)電カ系統(tǒng)變電站中保護(hù)測(cè)試終端裝置分布式系統(tǒng)的時(shí)間同步領(lǐng)域，具體來講是ー種無線IEEE1588時(shí)間同步技術(shù)在全場(chǎng)景保護(hù)測(cè)試終端上的時(shí)間同步模塊。
背景技術(shù)：
當(dāng)前分布式系統(tǒng)中廣泛使用的時(shí)間同步技術(shù)主要 有網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘協(xié)議NTP、基于GPS硬件授時(shí)的時(shí)間同步技術(shù)以及新興的IEEE1588時(shí)間同步協(xié)議。其中網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘協(xié)議NTP是一種純軟件時(shí)間同步技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)能浖?yīng)用層實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)無法進(jìn)行處理，因而穩(wěn)定性不高，且同步精度僅在毫秒級(jí)別。網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘協(xié)議NTP在很多對(duì)時(shí)間同步精度要求高的系統(tǒng)中都是不適用的?；贕PS硬件授時(shí)的時(shí)間同步技術(shù)即通過在每個(gè)分布式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)安裝硬件GPS授時(shí)模塊以實(shí)現(xiàn)全局時(shí)間同步的技木。該技術(shù)的同步精度非常之高，可以達(dá)到納秒級(jí)別。但是該方法的缺點(diǎn)是硬件的成本非常之高，特別是對(duì)于ー些節(jié)點(diǎn)非常多的分布式控制系統(tǒng)，因而其應(yīng)用也受到了制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在此提供一種應(yīng)用于電カ系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步裝置，使用無線IEEE1588的時(shí)間同步實(shí)現(xiàn)電カ系統(tǒng)變電站中保護(hù)測(cè)試終端裝置分布式系統(tǒng)的時(shí)間同步。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造ー種應(yīng)用于電カ系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步裝置，其特征在于該時(shí)間同步裝置包括置于無線控制主機(jī)中的主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊，無線控制主機(jī)直接與上位機(jī)仿真平臺(tái)相連，該時(shí)間同步模塊還包括置于保護(hù)測(cè)試終端之中的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊；所述從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊包括恒溫晶振103a、無線收發(fā)模塊103b、報(bào)文收發(fā)芯片103c以及主控制器103d，所述主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊與從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊之間通過無線通信實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，所述無線控制主機(jī)中主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊包括恒溫晶振105a、無線收發(fā)模塊105b、報(bào)文收發(fā)芯片105c、主控制器105d以及GPS授時(shí)模塊105e。一種應(yīng)用于電カ系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在干在整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)中，整體的時(shí)間同步方案采用組播單點(diǎn)對(duì)時(shí)，具體為；
a、首先主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊建立組播，用于輪流與每個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)行時(shí)間同步，主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊根據(jù)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊IP進(jìn)行輪詢邀請(qǐng)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)入組播進(jìn)行對(duì)時(shí)，毎次只允許ー個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)入組播；
b、當(dāng)對(duì)應(yīng)的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)入組播后才能與主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)行報(bào)文交互并進(jìn)行相應(yīng)的本地時(shí)鐘修正，當(dāng)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊完成對(duì)時(shí)后，就開始進(jìn)行本地時(shí)鐘守時(shí)，并發(fā)送退出組播請(qǐng)求提示主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)行下一個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的對(duì)時(shí)；
C、主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊對(duì)所有的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊進(jìn)行了時(shí)間同步，使得所有保護(hù)測(cè)試終端都運(yùn)行在誤差在微秒級(jí)的時(shí)間系統(tǒng)中，這樣保護(hù)測(cè)試終端能夠進(jìn)行同步模擬輸出。根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在于所述報(bào)文交互并進(jìn)行相應(yīng)的本地時(shí)鐘修正過程如下；
對(duì)時(shí)過程由主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊主發(fā)，由主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊中報(bào)文收發(fā)芯片105c通過無線收發(fā)模塊105b向從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊103發(fā)送Sync報(bào)文開始；假設(shè)主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊發(fā)送Sync的時(shí)間節(jié)點(diǎn)% Tail,生時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的主控制器105d會(huì)在主時(shí)鐘系統(tǒng)中記錄Tml的時(shí)間戳，并包含在Tm2時(shí)發(fā)送的Follow-up報(bào)文之中到從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊中Sync報(bào)文和Follow-up報(bào)文在從時(shí)鐘系統(tǒng)中的時(shí)間分別為Tsl和從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的主控制器103d會(huì)記錄下Tsl時(shí)間戳；
接著，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊在Ts3向主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊發(fā)送Delay-req報(bào)文并且同時(shí)記錄Ts3時(shí)間戳,主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊在Tm3這個(gè)時(shí)刻接收到Delay-req報(bào)文并記錄Tm3時(shí)間戳,包含在Delay-resp中發(fā)送至從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊,從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊根據(jù)主時(shí)鐘報(bào)文中的Tml、Tm3信息以及本地的Tsl、Ts3信息來計(jì)算與主時(shí)鐘之間的偏差以修正本地時(shí)鐘。根據(jù)本發(fā)明所述的應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在于可假設(shè)此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是對(duì)稱的，可得到如下的公式
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步裝置，其特征在于該時(shí)間同步裝置包括置于無線控制主機(jī)中的主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)，無線控制主機(jī)(101)直接與上位機(jī)仿真平臺(tái)(102)相連，該時(shí)間同步模塊還包括置于保護(hù)測(cè)試終端(104)之中的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103);所述從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)包括恒溫晶振(103a)、無線收發(fā)模塊(103b)、報(bào)文收發(fā)芯片(103c)以及主控制器(103d)，所述主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)與從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)之間通過無線通信實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，所述無線控制主機(jī)(101)中主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)包括恒溫晶振(105a)、無線收發(fā)模塊(105b)、報(bào)文收發(fā)芯片(105c)、主控制器(105d)以及GPS授時(shí)模塊(105e)。
2.一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在于時(shí)間同步方案采用組播單點(diǎn)對(duì)時(shí)，具體為； a、首先主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)建立組播，用于輪流與每個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)進(jìn)行時(shí)間同步，主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)根據(jù)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103) IP進(jìn)行輪詢邀請(qǐng)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)進(jìn)入組播進(jìn)行對(duì)時(shí)，每次只允許一個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)進(jìn)入組播； b、當(dāng)對(duì)應(yīng)的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)進(jìn)入組播后才能與主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)進(jìn)行報(bào)文交互并進(jìn)行相應(yīng)的本地時(shí)鐘修正，當(dāng)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)完成對(duì)時(shí)后，就開始進(jìn)行本地時(shí)鐘守時(shí)，并發(fā)送退出組播請(qǐng)求提示主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)進(jìn)行下一個(gè)從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)的對(duì)時(shí)； C、主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)對(duì)所有的從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)進(jìn)行了時(shí)間同步，使得所有保護(hù)測(cè)試終端(104)都運(yùn)行在誤差在微秒級(jí)的時(shí)間系統(tǒng)中，這樣保護(hù)測(cè)試終端(104)能夠進(jìn)行同步模擬輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在于所述報(bào)文交互并進(jìn)行相應(yīng)的本地時(shí)鐘修正過程如下； 對(duì)時(shí)過程由主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)主發(fā)，由主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)中報(bào)文收發(fā)芯片(105c)通過無線收發(fā)模塊(105b)向從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)發(fā)送Sync報(bào)文開始； 假設(shè)主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊發(fā)送Sync的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為Tml，主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的主控制器(105d)會(huì)在主時(shí)鐘系統(tǒng)中記錄況2的時(shí)間戳，并包含在TkZ時(shí)發(fā)送的Follow-up報(bào)文之中到從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊中Sync報(bào)文和Follow-up報(bào)文在從時(shí)鐘系統(tǒng)中的時(shí)間分別為7^2和Ts2，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的主控制器(103d)會(huì)記錄下Tsl時(shí)間戳； 接著，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)在Tk 向主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)發(fā)送Delay-req報(bào)文,主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(105)在這個(gè)時(shí)刻接收到Delay-req報(bào)文并記錄時(shí)間戳,包含在Delay-resp中發(fā)送至從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103),從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊(103)根據(jù)主時(shí)鐘報(bào)文中的況2、7}0 信息以及本地的7^2、7k 信息來計(jì)算與主時(shí)鐘之間的偏差以修正本地時(shí)鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步方法，其特征在于可假設(shè)此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是對(duì)稱的，可得到如下的公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步裝置，其特征在于設(shè)有一個(gè)帶有主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊的無線控制主機(jī)，無線控制主機(jī)直接與上位機(jī)軟件仿真平臺(tái)相連，從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊置于保護(hù)測(cè)試終端之中；所述主時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊與從時(shí)鐘時(shí)間同步硬件模塊之間通過無線通信應(yīng)用IEEE1588時(shí)間同步協(xié)議實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。本技術(shù)將無線IEEE1588時(shí)間同步協(xié)議應(yīng)用于電力系統(tǒng)變電站二次側(cè)測(cè)試保護(hù)裝置，使得仿真得到的互感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)同步輸出，這樣就可以更真實(shí)的模擬電力系統(tǒng)的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)輸出以同時(shí)測(cè)試多個(gè)變電站二次側(cè)測(cè)試保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)H04W56/00GK102769908SQ20121024541
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者井實(shí), 吳杰, 周傳瑞, 張華 , 楊舒瑋, 江正濤, 王彪, 甄威, 羅必露, 郭巍, 黃琦 申請(qǐng)人:四川電力科學(xué)研究院, 電子科技大學(xué)