IEEE 1588同步时钟网络时延误差的分析及修正

IEEE 1588同步时钟基于TCP/IP技术,采用变电站通信网络对时,受通信网络传输阻塞的影响,存在同步报文传输路径延时误差。文中分析了IEEE 1588时钟同步精度误差;提出了基于区分服务调度模型的同步报文路径延时误差修正方法,通过设置网络节点业务报文队列的优先级,建立了带宽调节因子和紧迫度机制,确定了同步报文的时延,并提出时钟发生器振荡频率的修正方法;实现IEEE 1588同步时钟误差的修正。搭建了高精度网络时钟硬件平台,并完成了测试。实验结果表明,该时钟实现了纳秒级网络对时,能够满足智能变电站IEC 61850标准对时间精度的要求。     

智能变电站IEEE 1588同步时延优化方法

针对智能变电站时间同步过程中通信网络的路径时延抖动导致同步精度下降问题,提出一种基于IEEE 1588时间同步协议的时延优化方法。首先分析智能变电站环境下路径时延抖动同步误差过程,实现同步误差产生机理的量化分析;然后阐述所提出的同步时延优化方法,方法在IEEE 1588协议框架下实现从时钟的基本时钟补偿基础上,拓展时延测量机制获取路径时延抖动的时钟补偿最佳估计值,实现从时钟同步时间的二次时钟补偿,减少路径时延抖动对同步精度影响;最后以智能变电站中典型IEEE 1588协议端到端透明时钟同步模式搭建仿真实验验证所提方法。实验结果表明所提方法能够提高智能变电站中从时钟同步精度和稳定性。     

提高时钟同步精度的探测包队列估计方法

IEEE 1588精密时钟同步协议在测量和控制网络中使用广泛,但是在不同网络拓扑结构和背景流量下,网络数据传输过程中不可避免存在延迟和抖动现象,因此造成主从时钟之间同步性能下降,为解决该技术瓶颈,在IEEE1588协议延迟请求机制的基础上,提出基于增加探测包队列的方法对时延抖动进行判别和估计,减小时钟同步的误差。通过OPNET Modeler网络仿真系统进行方法验证,结果表明在局域网仿真环境下从时钟的稳定性得到明显提高,同时降低了延时抖动现象对主从时钟同步精度的影响。     

基于PTP报文的智能变电站IEEE1588交换机测试技术研究

针对智能变电站的交换机中本地时钟波动导致的时间同步系统可靠性差的问题,提出基于IEEE1588精确时钟协议（PTP）同步报文的交换机测试方法,并研发了手持式IEEE1588交换机测试仪。首先,通过协议报文获取报文时间戳、交换机驻留时间和路径延时时间;然后,计算测试仪与交换机的主从时间偏差值,得到被测交换机的同步误差;最后,通过现场测试证明所研发测试仪对交换机授时的测量和监控精度达到ns级,可满足实际应用需求。     

一种改进IEEE1588协议的时钟同步方法

针对IEEE1588协议基于网络进行时钟同步偏差较大的问题,提出一种改进IEEE1588协议的时钟同步方法,在分析IEEE1588协议的基础上,对影响同步精度的时钟偏差和频率偏差进行建模,利用二阶Kalman滤波算法对时钟偏差和频率偏差进行递推,并通过Allan方差验证噪声特性,不断修正时钟偏差。最后,在实验室环境下设计了三组测试方案对改进后的时钟同步精度进行测试,并比较改进后的同步方法与IEEE1588协议同步方法的精度,验证改进同步方法的有效性和优越性。     

智能变电站中网络对时的优化设计

针对智能变电站中IEEE 1588对时信息与采样值共网传输时,IEEE 1588对时信息网络传输的往返延时不一致,造成同步精度降低的问题,对网络对时进行了研究.对本地时钟相偏进行了极大似然估计与最优线性无偏估计的推导,给出了本地时钟相偏的最优计算方法.试验表明,方法可以显著减小网络传输往返延时不对称对IEEE 1588...     

IEEE1588精密时钟同步协议的分析与实现

LXI（LAN-based Extensions for Instrumentation）技术的提出进一步推动了测试测量领域的发展,基于IEEE1588精确时钟同步协议的时间同步触发是LXI B类仪器的一个主要特点。本文介绍了IEEE1588精密时钟协议,详细分析了其同步原理,并介绍了一种实现IEEE1588协议的方案,从时钟通过与主时钟交换报文获取时间戳,根据时间戳计算出与主时钟的时间偏差并对自己的时钟进行修正。最后对所设计的系统进行了测试,测试结果显示系统能实现时钟同步。     

智能变电站中智能组件的时间测试方法

IEEE1588作为一种高精度的分布式网络时间同步技术,对智能变电站的建设非常重要。首先介绍IEEE1588时间同步原理,给出其同步过程和2种链路延时测量机制的同步补偿算法;接着提出智能组件在同步时其时间相关可测试内容,包括智能组件作为主时钟或从时钟时的精密时间协议时间同步精度,采样值报文采样均匀度及其输出时间,面向通...     

IEEE1588协议在合并单元中的应用与实现

数字化变电站尤其是过程层设备对同步精度要求越来越高,文中提出应用对时精度达到亚微秒级的IEEE1588协议,实现合并单元的同步功能向12路电子式电压电流互感器发送同步采样命令,为实现IEC61850T5等级的对时精度提供了很好的技术支持。简要阐述了IEEE1588时钟同步系统的工作原理和时间戳标记的具体设计方法,给出了运用ARM系列STM32F107在过程层合并单元实现IEEE1588协议的过程,并对该方案进行了性能测试,验证了运用STM32F107能够实现IEEE1588网络协议的高精度对时,满足变电站过程层对时钟同步精度的需求。     

一种基于EPON的时钟同步协议在配网多端 差动保护中的研究及应用

配网线路分支线路多、拓扑复杂,将传统差动保护用于配网线路时存在投资成本大、管理复杂的缺点。在基于EPON的配网自动化系统中,如借用EPON通道实现配网线路的多端纵联差动保护,可解决上述问题,但其采样值同步是一个难点。针对EPON通信的固有特点,设计了一种类似于IEEE 1588的时钟同步协议,该协议简化了IEEE 1588主从时钟的交互机制,可使网络内各设备的时钟与主设备同步,精度能满足配网线路多端差动保护的要求。经试验验证,该方法可解决EPON通信条件下的设备时钟同步问题。     

智能变电站IEEE1588时钟同步方案对比研究

智能变电站和智能电网的发展对电力系统时钟同步提出了更高的要求,文中阐述了网络时钟同步的基本方法,并着重分析了IEEE 1588实现高精度时钟同步的主要原理.在研制IEEE 1588主时钟、从时钟和交换机的基础上,对点对点IEEE 1588和网络IEEE 1588两种同步方案进行了实验验证.结果表明,两种时钟同步方式均可...     

基于GPS的变电站自动化系统校时问题定量分析

定量分析了变电站时钟同步的校时误差、自动化装置时钟精度及基于两者的校时时间间隔确定等问题。结合脉冲信号校时和串行通信校时的工作过程,得出了各自的校时精度;装置时钟分辨率和时钟精度应根据系统要求的最小事件顺序记录SOE(Sequence Of Events)分辨率选取。分析发现,变电站自动化装置的时钟误差不仅取决于校时精度,更取决于自动化装置本身的时钟精度。指出校时时间间隔的选取对自动化装置时钟同步具有决定性影响．并给出了计算公式。     

基于交换机数据传输延时测量的采样同步方案

由于采样值(SV)报文在交换机内的传输延时具有不确定性,目前主要通过全站合并单元(MU)接入统一同步时钟实现采样同步,造成网络采样同步严重依赖于外部时钟,也违反了保护功能不应依赖于外部对时系统的基本原则。采样同步技术是"网采"模式能否真正走向实用,以及智能变电站网络结构能否得到大幅度简化的关键。文中详细分析了各种采样方式的优劣,提出了基于交换机数据传输延时测量的新型采样同步原理,该方案原理简单可靠,可通过对等效MU数据接收时刻进行合理性校验实现对交换机转发延时正确性的校验,方案具有很好的推广前景。     

基于IEEE1588协议的从时钟设计及其控制研究

时钟漂移与传输迟延的不确定性是影响同步精度的主要原因,通过分析IEEE1588协议原理,设计了从时钟结构。实际通信网络存在很多不确定性和延时抖动,固定不变的PI控制器参数往往很难达到满意的对时精度。设计了运用粒子群优化算法对控制器参数进行在线整定的从时钟伺服控制系统,Matlab仿真结果表明,该控制方法具有较高的精度和自适应能力,在网络参数或从时钟发生变化时也能很好地保持同步精度。     

A 1‐Gbps reference‐less burst‐mode CDR with embedded TDC in a 65‐nm CMOS process

A reference‐less all‐digital burst‐mode clock and data recovery circuit (CDR) is proposed in the paper. The burst‐mode CDR includes a coarse and a fine time‐to‐digital converter (TDC) with embedded phase generator. A low‐power current‐starved inverter is employed as the delay unit of the fine TDC to acquire the high measurement resolution. A calibration method to diminish the inherent delay is used to reduce the quantization error of the recovery clock. The proposed CDR is fabricated in a 65‐nm CMOS process. Experiment results show that the CDR operates from 0.9 to 1.1 Gbps and have a 13‐bit consecutive identical digits (CIDs) tolerance.     

一种基于电容充放电的时间间隔测量方法

针对当前时间间隔测量方法中存在的问题,提出了脉冲计数法与时间-电压转换法结合的时间间隔测量新方法.通过电容充放电分别测量脉冲计数法中小于一个时钟周期的前后时隙,克服了传统时间间隔测量方法的测量原理误差,提高了测时精度,其测时的精度理论上可达皮秒量级.具有了脉冲计数法的测时长度和时间-电压转换法的测时精度,比常见的模拟时...     

PTP时钟同步方案研究

IEEE 1588 PTP（Precise Time Protocol）同步系统的同步精度虽高,但经济成本较高,并不适用于所有的电力系统同步网络。为了平衡时钟同步精度和经济成本,提出了2种PTPN步方案：分别采用普通交换机和透明交换机作为网络交换设备应用于智能电网的PTP同步系统中,并通过OMNeT＋＋软件进行了仿真分析。仿真结果表明方案一同步精度最高只能达到T3等级,但其经济成本较低,适用于时钟同步精度要求不高的子网当中;方案二成本虽高,但其同步精度可达到T5等级,适用于时钟同步等级要求高的子网。