DCS系统时钟同步及跳变机制研究与改进

福清核电站采用了先进的全厂数字化（DCS）控制系统,作为分布式实时系统,对时钟信号的处理提出了非常高的要求。文章针对DCS时钟同步及时钟跳变机制进行相关研究,并结合福清1号机组出现的上游时钟跳变对DCS系统产生的影响,研究上游时钟发生跳变时DCS系统的应对机制,通过自主搭建的时钟授时DCS系统开展系列测试,提出并实现了两种预防DCS系统时钟跳变对DCS影响的改进方法,消除了上游GPS时钟跳变对DCS系统的影响,避免因上游时钟跳变后DCS不可用造成的机组非计划后撤,本研究对核电厂机组安全稳定运行具有实际应用价值,并对后续机组及同行电厂DCS时钟同步机制研究具有借鉴意义。     

方家山核电机组DCS时钟跳变的影响分析与研究

时钟系统的故障或异常极易触发机组运行事件,严重影响运行人员对机组的监盘和控制。以方家山核电厂DCS一层（I/A系统）时钟跳变引起二层（KIC系统）的历史功能异常事件为主线,介绍了方家山核电机组的DCS系统架构、授时方式、一二层数据传输及其时钟同步的规则。并在最小化模拟平台进行实验,详细阐述了DCS一层时钟突跳对二层的影响及原因。最后,对事件产生的原因进行深入的剖析和研究,找出设备系统设计的缺陷及不合理之处,并提出相应的优化和改进方案,以解决目前核电厂DCS时钟系统授时所存在的薄弱问题,提升DCS时钟系统授时的可靠性。     

化工装置多控制系统间时钟同步设计与应用

针对化工装置有DCS,SIS,CCS等多套控制系统的情况,采用GPS时间服务器,设计了一个通过SNTP协议完成多控制系统时钟同步的技术方案;介绍了GPS时间服务器的设置,DCS时间组的设置,CCS系统时钟同步软件的设置以及SIS系统时钟同步的两种设置方案;实现了不同装置多控制系统之间的全局时钟同步;保障了工艺参数趋势记录,SOE记录,工艺人员操作记录时间基准的一致性和准确性;有利于生产事故原因的查找与分析。     

一种分布式时钟同步技术设计

时钟同步是分布式网络内各节点设备协同工作的重要前提,网络内许多任务的完成都需以时钟同步作为基础;为了实现分布式系统中高精度的时钟同步,文章在现有的时钟同步技术的基础上,设计了一种分布式时钟同步技术,以北斗卫星授时技术作为主同步机制,单向时钟同步技术作为辅助同步机制;即在正常情况下网络中的节点设备利用北斗卫星进行授时,而在无法顺利接收北斗授时信号的少数情况下,节点设备之间利用单向时钟同步技术完成时钟同步,两者结合共同实现不同情况下高精度的时钟同步;在LabVIEW编程环境下设计仿真程序对方案进行验证,结果表明,该方案可以实现分布式系统中的时钟同步,方案的可行性可以得到验证,然后通过进一步的误差分析可知,误差处在一个可接受的范围内.     

电网卫星驯服时钟的网络时间同步服务器设计

在分析网络时间同步协议的基础上,设计了一种ARM＋FPGA的网络时间同步服务器。研究了用卫星驯服时钟的方法解决了网络时间服务器中时钟源精度不高,易受干扰的特点,采用了PI调节器的时钟驯服模型。通过实验测试,该服务器可满足对电力系统二次设备的同步授时。     

基于多源授时原理的高精度同步时钟研究

随着我国智能电网建设进程的不断推进,需要保证各种电力设备以及自动化系统都在同一基准时间下运行,因此保证授时系统的可靠、稳定、精确授时是当前的主要目标。针对当前所存在的问题,本文提出一种基于多源授时的高精度同步时钟授时方案,在正常状态下通过北斗时钟与GPS时钟提供授时信号,并针对两者的授时信号的可靠性进行主授时源的选择,通过卫星秒时钟同步晶振秒时钟,并通过数字锁相环模块进行信号误差处理,最终实现高精度同步时钟输出。     

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标.在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,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.提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰.实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度.     

基于全球定位系统的高精度事件顺序记录系统

为了满足事件顺序记录（SOE）系统数百微秒级分辨率的要求,系统必须实现精确到微秒级的全局时钟同步。通过对现有同步方法的评估并对时钟同步过程误差产生原因的着重分析,利用全球定位系统（GPS）信号为时间源的网络时钟协议（NTP）校时服务器,提出了一种基于改进NTP服务器同步法和1PPS秒脉冲同步法相结合的新方法。新方法利用先进的NTP服务器同步全局秒时钟,消除控制站间时钟误差,并解决同步过程中出现的“跨秒”问题;用1PPS秒脉冲同步毫秒计数器时钟,消除现场可编程门阵列（FPGA）晶振累积误差。该方法实现简单,同步精度高,系统稳定性好。使用该同步方法实现的SOE系统分辨率达0.5ms,并成功应用于某火电厂汽轮机保护装置。     

矿用分布式采集系统时钟同步方案设计与实现

单一的时钟同步技术由于其精度及应用局限性,无法满足矿用分布式采集系统高精度、高可靠性的时钟同步性能要求。针对上述问题,提出了基于北斗+IEEE 1588V2+本地后备时钟的三级协同时钟同步方案。选用部署在地面的T600-BDGOCXC型北斗授时服务器作为主时钟,为系统提供纳秒级精度的绝对时钟;采用STM32F407+DP83848及PTPd协议栈实现支持IEEE 1588V2协议的采集节点,通过井下工业环网将北斗的绝对时钟同步到各采集节点;本地后备时钟采用STM32F407内部RTC(实时时钟)实现,给各采集节点提供秒级精度的时间戳初值,便于各采集节点用最短时间实现与主时钟的同步。测试结果表明,北斗授时服务器与采集节点通过交换机直连的情况下,1 min后时钟同步精度达162 ns;北斗授时服务器与采集节点通过三级交换机连接的情况下,时钟同步精度为565 ns;在北斗授时服务器失效的情况下,优先级高的采集节点升级为主时钟并为其余采集节点授时,具有较强的可靠性。     

火电厂控制系统的几种常见对时方法

随着火电厂自动化水平的迅速发展,其控制系统对时钟的精度要求也愈来愈高。本文结合徐州华润电力有限公司(简称:徐州电厂)近期控制系统时钟同步技术改造,就同步时钟原理、对时方式及改造过程中所采用的方法及特点进行介绍。     

局域网环境下的时钟同步与保持

针对局域网环境下系统仿真的时钟同步需求,提出了一种时钟同步与保持方法.首先建立客户端与授时服务器的网络连接,通过多次网络通信,得到客户端与授时服务器时间差的不等式组,通过解不等式组求出时间差的有效范围,这样有效地提高了时钟同步的精度.然后通过两个校准时间参考点对系统的脉冲频率进行校准,使得已同步的时钟得以保持,从而避免了在仿真应用中频繁地进行同步,节省了时间开销.实验结果表明,这种方法的同步误差在50μs左右,且可以在较长时间内保持.     

IEEE1588v2时钟特性和应用方案

同步网是保证通信网络正常运行的支持系统之一,为网内所有通信设备的时钟和载波提供同步控制信号。随着通信网络的发展,尤其是3G、4G网络的部署和应用,精确授时成为各大运营商关注的焦点。基于IEEE1588v2特性的时钟同步方案,是目前通信同步网精确授时的主要解决方案。     

基于CAN总线时钟同步机制的研究

随着分布式控制网络的发展,对控制的精度和准确度的要求越来越高。分布式控制网络系统中的核心问题之一就是时钟同步问题。近年来,CAN总线作为控制系统的一种通讯网络在分布式网络控制系统中发展较快。因此文章主要研究CAN网络中的时钟同步问题的解决方法。     

IEEE1588精密时钟同步关键技术研究

随着网络控制技术的发展,分布式控制系统对时钟同步精度提出了更高要求;以IEEE1588精密时钟同步标准为背景,阐述了高精度时钟同步机制和时钟校正原理,分析了IEEE1588协议的核心算法--最佳主时钟(BMC)算法和本地时钟同步(LCS)算法,同时从技术开发的角度对系统中同步精度的影响因素如时间戳的生成方式,网络的对称性等作了分析,并提出了一些减少干扰,提高系统时钟同步精度的改进方法.     

电力系统GPS同步授时装置设计与应用

设计了一种基于STC 12C5A32S2单片机的电力系统GPS同步授时时钟,并介绍了其工作原理;该GPS同步时钟与备用时钟一起为整个电力系统提供精确的时间信息,一分钟内可以完成定位,授时精度在微秒级;不仅具有较高的可靠性和实用性,而且能够满足电力系统对GPS授时的要求;最后对GPS同步时钟在电力系统自动化中输电线路行波故障测距、GPS的同步相量测量技术等功能中的应用进行了讨论.     

基于NTP的高精度时钟同步系统实现

Windows操作系统内置的NTP授时精度不高,分辨率最高只有10ms。给出一个基于Windows操作系统的计算机网络同步时钟实现方案,该方案可以有效提高计算机时钟同步精度,在LAN中时钟同步精度达250μs。同时采用了校正时钟频率误差算法,校正后的时钟长期计时误差能达到10天少于1s。     

基于RTEthernet改进的时钟同步算法

以太网其庞大的网络系统在复杂的环境中存在网络链路延迟,节点时钟的漂移,同步能力差等问题。通过研究RTEthernet协议的起源和工作原理,考虑到影响实时以太网时间同步精密度的时钟拜占庭故障、网络传输延迟和漂移率等三个因素,建立了符合RTEthernet协议的通信模型。对FTA时钟同步算法在故障下时钟同步精密度损失率提升较少的问题进行了研究,引入了滑动窗口技术,提出了容错滑动窗口（Fault-Tolerant Sliding Window, FTSW）算法。容错滑动窗口算法能进一步提高分布式系统在进行时钟同步是对故障节点的容错能力。最后,使用CANoe仿真工具对FTSW算法进行仿真验证, FTSW算法的容错性优于FTA时钟同步算法算法,且在系统（七个节点）中存在两个拜占庭故障的情况下,同步后的精密度损失率降低了7.1%。     

一种物理层网络编码系统的符号时钟估计算法

近年来,物理层网络编码（Physical-layer network coding,PNC）作为一种全新的数字通信方式引起了广泛的研究兴趣。与多数数字通信系统类似,符号时钟在PNC中起着至关重要的作用,然而已有研究结果多假设符号时钟完全已知,对PNC的时钟估计研究较少。针对这一现状,本文基于最大似然估计准则,提出一种基于正交训练序列的低过采样率（每个码元的采样点数）的时钟估计算法,该时钟估计算法具有采样速率低和估计精度高的双重优势。仿真表明,在相同过采样率,信噪比5 dB的条件下,均方误差性能比已知的优选采样点算法约提升一个数量级。     

空管GPS时钟网络授时系统的构建

以广州白云机场航管楼现场的实际应用为例,从实际应用的角度出发,结合实际工作中遇到的新问题,研究分析了空管GPS时钟网络授时系统。在NTP协议的基础上,对空管GPS时钟网络授时系统新需求新问题提出了相应的解决方案,并就方案的可行性进行了论证,也为以后的发展应用提供了理论基础。     

基于PTP的加权时钟同步算法

时钟同步在计算机网络领域中应用广泛,是实现许多网络功能的重要基础。软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构,其中的确定性时延、同步传输、网络虚拟化等研究都依赖于网络协议进行软件时钟同步。研究如何通过软件方式提升时钟同步精度在SDN系统中有着重要的意义。本文对现有的PTP的时钟同步方式进行了介绍与分析,在此基础上提出了一种改进的时钟加权算法,通过利用网络中上一层多个节点的时钟信息来提升多跳同步的时钟精度。在对典型网络的仿真测试中,每个节点时钟同步精度的提升幅度从1倍到2.6倍不等。网络中的链路越多,算法提升效果越明显。