IEEE1588精密时钟同步分析

数据传输及处理的综合要求使局域网在测试与测量领域尽显技术优势,新一代测试总线LXI应运而生。在现有以太网基础上开展测试与测量,首先需要解决的是实现不同终端设备之间的精密时钟同步,LXI采用IEEE1588。本文主要包含3个部分：IEEE1588同步元件的软硬件组成、精密时钟同步的实现及其精确度测试。     

IEEE1588精确时间同步技术

IEEE1588定义的是网络化测量与控制系统精密时钟同步协议。本文详细介绍了1588协议,实现了基于DP83640的硬件方法同步,精度达到了±50ns,解决了大型装备远程控制、分布式测量的时钟同步问题。     

嵌入式IEEE 1588精确时钟同步实现

针对分布式控制系统对于时钟同步的要求,设计了基于硬件辅助标记时间戳的方式实现IEEE 1588精确时钟同步协议的嵌入式以太网通信软硬件系统,重点介绍了时钟同步模块的软硬件架构。在平台测试中,系统主从时钟模块实现了高精度时钟同步,并分析比对了不同同步报文发送周期下的时钟同步测试结果。     

IEEE1588时钟同步技术在数字化变电站中的应用

介绍了国内现阶段数字化变电站时钟同步技术的应用,比较了现阶段变电站时钟同步技术的技术特点。针对基于IEC61850标准的新型数字化变电站高精度时钟同步指标要求,引入能达到亚微秒级对时精度的IEEE1588时钟同步对时技术,阐述了IEEE1588时钟同步技术原理。重点讨论基于IEEE1588时钟同步技术的两种变电站配置方案——基于边界时钟的对时网络和基于透明时钟的对时网络,论述了基于透明时钟的对时网络的优越性。提出了对时装置的设计方案,并分析了影响IEEE1588对时性能的重要因素和补偿手段。     

IEEE 1588精确时间同步协议的应用方案

阐述了IEEE 1588协议比以往时间同步方式如网络时间协议（NTP）的优点,分析了IEEE 1588协议的2个核心算法———最佳主时钟（BMC）算法和本地时钟同步（LCS）算法,提出了解决IEEE 1588协议在实际应用中不能满足其假设前提的解决方法,在实验室环境中利用ARM9200平台实现了IEEE 1588协议并进行了测试,结果表明其明显优于NTP。该研究工作对于IEEE 1588协议在电力系统中的实际应用具有重要意义。     

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...     

基于卡尔曼滤波器的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包中的时间戳来获取观测值,通过卡尔曼滤波器算法对主从时钟之间的时钟偏差、时钟漂移以及时钟漂移变化率进行估计,使用估计值对从时钟进行补偿与修正。该算法能够消除从时钟的不稳定性对时钟同步的影响。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能够显著提高时钟同步精度。     

IEEE1588精确时钟同步协议实施方案的比较

由于IEEE1588具有的高精度和优点,其必将在电力系统内广泛使用。为提升IEEE1588精确时钟同步协议的应用水平,总结了IEEE1588精确时钟同步协议的组网特性和在智能变电站中实际使用的几种实施方案,并比较了各种实施方案的差别以及对同步精度的影响,指出各种实施方案中的关键节点和注意事项,为IEEE1588精确时钟同步协议在智能变电站中进行大面积使用提供一些参考性意见。     

IEEE1588时钟同步协议在数字化变电站中的应用探讨

针对IEC61850对变电站内不同应用层面的同步精度要求,比较了硬接线同步方式、简单网络时间协议(SNTP)和IEEE1588精确时间协议(PTP)的优缺点.介绍了IEEE1588时间协议的时钟类型以及它们之间的关系,详细分析了IEEE1588时间同步的基本原理.应用目前硬件支持条件,论证了在数字化变电站中应用IEEE...     

LXI仪器系统时钟同步算法分析与实现

在LXIA类和B类仪器系统中,提出系统的同步触发方式,即硬件触发、LAN触发、时间基触发和LXI触发方式,在LXI触发和时间基触发中要求时钟同步精度达到亚微秒级。为了满足这个同步精度,本文对IEEE1588精密时钟同步机制和算法进行了研究,分析了LXI仪器系统中影响同步的因素,在同步算法中的时间戳信息使用FPGA对PTP数据包采用时间戳的物理层识别和截取,减小了网络抖动,为了解决主从时钟的晶振的偏移提出了采用本地时钟晶振补偿算法进行同步补偿。使用LXI测试平台进行试验验证,从测试数据可看出主从时钟同步精度达到30ns,试验结果表明通过很大程度提高了同步精度,满足了LXIA类和B类仪器时钟同步的要求。     

IEEE1588时钟同步系统应用分析与现场测试

介绍了数字化变电站IEEE 1588同步对时系统的结构及特点,重点分析了不同模式情况下的实现机制与差别,提出了合并单元同步性能、主备时钟切换性能等项目的测试方法,通过实际工程测试得出了2个合并单元输出的采样值角差的变化以及主备时钟切换各环节延时等数据.最后结合测试中遇到的问题,提出了过程层网络主备时钟切换试验的重要性,并给出了对于合并单元的一些建议.     

IEEE1588协议在分布式系统保护信息传输中应用

将IEEE61850标准应用在分布式发电系统后,由于空间距离和节点的变化,使保护信息传输的同步精度与实时性变成一个难题.提出采用IEEE1588标准的时间同步协议(PTP)实现方法,通过采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片单独设立时标生成器,其时间精度大幅提高.采用IEEE1588协议设计的硬件由接收/发送、CPU接口、存储控制、状态控制、事件触发、时钟校准、最佳主时钟(BMC)等模块组成;软件由PTP协议、UDP/IP通信、实时调度、时间戳接口、硬件驱动接口等模块组成,采用JAVA和C语言混合编程.通过实验得到平均时钟偏差为2.1μs,验证了所提方案的可行性.     

基于IEEE 1588协议的时钟模型线性估计算法

针对高网络负载下非对称延时会严重影响时钟同步精度的问题,提出了一种时钟模型线性估计的方法来提高在高网络负载下的时钟同步精度。首先对主从时钟建立线性模型,然后从时钟以主时钟为参考时钟处理当前同步周期获取的四个时间戳,将其组合成两个端点,通过至少两个同步周期的时间戳信息及端点的特性,找到从时钟模型的线性上界和线性下界函数,由两者的均值确定当前同步周期从时钟的线性函数,最后根据此线性函数估计时间戳数值,从而估计出当前同步周期的主从时钟偏差。为了验证算法的有效性,使用基于开源软件Linux PTP的时钟同步模块对DAC模型和时钟模型线性估计算法进行实验验证和同步精度测试。实验结果表明,时钟模型线性估计算法避免了对本地时钟频率进行连续同向补偿的情况,在弥补了DAC模型不足的同时,达到了23.48ns的时钟同步精度。     

IEEE1588时钟同步技术在数字化变电站中的应用

介绍了国内现阶段数字化变电站时钟同步技术的应用,比较了现阶段变电站时钟同步技术的技术特点.针对基于IEC61850标准的新型数字化变电站高精度时钟同步指标要求,引入能达到亚微秒级对时精度的IEEE1588时钟同步对时技术,阐述了IEEE1588时钟同步技术原理.重点讨论基于IEEE1588时钟同步技术的两种变电站配置方案--基于边界时钟的对时网络和基于透明时钟的对时网络,论述了基于透明时钟的对时网络的优越性.提出了对时装置的设计方案,并分析了影响IEEE1588对时性能的重要因素和补偿手段.     

精确时钟同步协议最佳主时钟算法

精确时钟同步协议(IEEE1588)是关于网络测量和控制系统的时间协议,可达到较高的网络对时精度,实现高精度的时间同步.最佳主时钟算法(BMC)是IEEE1588的最主要的核心技术之一,按IEEE1588协议进行时钟同步的系统通过运行最佳主时钟算法来选择系统中的主时钟,其他时钟全以主时钟作为参考进行时钟同步.分析了精确时钟同步协议最佳主时钟算法的组成、相关概念及原理,根据算法的原理和实际要求设计了最佳主时钟算法功能模块,在Linux下用C语言编写程序,实现了最佳主时钟算法,给出了模块的设计流程图,为测试模块的功能,设计了测试验证图.通过验证,所设计的程序能实现最佳主时钟算法.     

适用于数字化变电站的IEEE1588测试仪的研制

针对数字化变电站中智能设备的IEEE1588协议测试需求,提出了一种适用于数字化变电站的IEEE1588测试仪的研制方案。该方案分析了IEEE1588测试仪的系统功能要求、介绍了其硬件及软件设计,并研究了测试案例控制模式和测试自动化实现。利用该测试仪构成的闭环测试系统,可以实现数字化变电站中智能设备的IEEE1588协议一致性测试。实际应用效果表明该测试仪能正确完成智能设备的IEEE1588协议实时闭环测试,可显著提高智能设备IEEE1588协议测试效率,确保智能设备IEEE1588协议实现的正确性和可靠性。