一、電力系統時間同步基本概況
 
隨著對IEC 61850標準研究的不斷深入,數字化變電站與常規變電站的顯著區別在于過程層傳統的電流/電壓互感器、斷路器將被電子式電流/電壓互感器、智能斷路器取代。在數字化變電站中數據信息的共享程度和數據的實時性將得到大幅度提高。IEC61850標準對智能電子設備的時鐘精度功能要求劃分為5個等級(T1-T5),其中用于計量的T5等級精度達到1us。
 
現如今,IEEE1588已在小型局域網中開始有了十分廣泛的使用,穩定性雖然不錯,但精度卻并不高。此外,當涉及長距離應用時,還要面臨傳輸鏈路路徑不對稱性的障礙。
 
時至今日,IEEE1588(或稱PTP)已發展到V2版本,從整體應用上而言,前景還是十分廣闊的,畢竟相對于昂貴的衛星授時而言,陸地時間同步技術還是更可靠,也更為經濟實惠。
 
然而,在專用網絡的諸多實際應用中,很多客戶開始逐漸使用PTP授時方案。但是,很多授時產品卻無法從精度上進行保證。
 
現在,北斗邦泰網絡校時服務器時間同步技術,可穿越任何IP網絡,讓廣大用戶無需對現有網絡進行任何改造,便可依托其獨創的自有從端技術,對時間信息進行精準恢復,實現整網的精準時間同步,確保與主時鐘時間保持高度一致。目前,其時間同步精度依不同網絡情況,可達到1ns~100ns水平,可極好滿足當下各種設備對精準授時所需。擁有了精準時間同步的各服務器、網絡設備、計算機等,能最大程度彰顯出自身價值,準確獲悉各交易發生的時間與先后順序,確保交易公平、公正的同時,推動了各項工作的有力開展。 該司系列時頻產品與方案,老客戶用了反復回購,新客戶慕名前來訂購。該司時間同步技術,讓用戶無需改網,無需將普通交換機更換至1588交換機便可實現精準時間同步,前景十分廣闊,有興趣的可以搜素圖標中的領航者,分分鐘鐘幫您輕松化解任何關乎精準時間同步的難題。
 
目前全球定位系統在變電站自動化系統中應用很多,GPS同步設備通過硬接線利用脈沖信號進行對時,具有精度高、成本低的特點,其相關技術已很成熟。但是變電站數字化的發展趨勢使得站內二次硬接線被串行通信線所取代,為此IEC61850標準引入了簡單網絡時間協議作為網絡對時協議。SNTP是互聯網網絡時間協議的簡化標準。在一定的網絡結構下,NTP對時精度可達T1等級(1ms),廣域網內誤差范圍為10~100 ms。NTP/SNTP的網絡應用較成熟,但是實現T3等級精度25us很困難。
 
2002年發布的IEEE 1588定義了一種用于分布式測量和控制系統的精密時間協議PTP,其網絡對時精度可達亞us級,引起了自動化、通信等工業領域研究者的重視。。鑒于IEEE1588高精度的分布式網絡對時特點,IEC TC57第10工作組準備在支持IEEE1588的交換機和以太網芯片有成熟的商業應用后,將IEEE1588引入IEC 61850。因此研究IEEE1588在數字化變電站中的具體應用具有重要意義。
 
二、IEEE1588的介紹和實現
 
IEEE1588即PTP(Precision Time Protocol)是適應智能化變電站時間同步的網絡對時方式。該標準在提出之初是致力于工控和測量的精密時鐘同步協議標準,目標是提供亞微妙的同步精度應用。后來該標準受到了自動化領域尤其是分布式運動控制領域的關注,遠程通信和電力系統等相關組織也對其表現出濃厚的興趣。目前在數字化變電站方面,IEEE1588是時間同步的第一選擇。
 
T800-C是1588主時鐘是一款支持IEEE1588-2008 V2的主時鐘,使用GPS北斗作為時鐘參考源,擁有納秒級的時間傳輸精度,支持數十臺PTP從時鐘設備,是一款性價比極高的小型PTP主時鐘。
 
三、IEEE1588的特點及優勢
 
IEEE1588實現主從同步與其他網絡對時方案相比有以下特點
 
(1)Sync報文發送時刻的精確值并不包含于此報文中,而是在其之后的Follow_Up報文中,這樣所帶來的益處是報文傳輸時間和時間測量互不影響。
 
(2)主方通過位于底層的時標生成器獲得精確信息后,發送Follow_Up報文,精確的反映了Sync報文的發送時刻。從方利用時標生成器,可以精確測量Sync報文的接收時刻。這種精確時刻的保證是因為時間標簽信息是在接近于物理層“加蓋”的。同樣,Delay_Req報文和Delay_Resp報文傳輸時刻也能實現精確的時間標記。   
(3)相對于主從時鐘偏移量測量,主從通信路徑延時測量并不是周期性的執行,而是較長時間間隔才執行一次,這樣可以減少網絡負載和終端設備的處理任務。
 
正是由于這種軟,硬件結合的方案,消除了協議堆棧延時的不定性,使得IEEE1588協議同步可以達到亞微妙級的精度。
 
針對與數字化變電站的測量,同步相量的測量需要一個精度達到1us的UTC時間源,這可以通過為每個站點提供一個GPS接收器作為主參照時間來得到。站點內設備數據的采集和傳送一般通過局域網LAN進行,而正是由于采用了局域網這種方式,為IEEE1588標準在電力系統中的應用提供了一種機遇,并且由于目前市場上已經具有可以實現IEEE1588功能的邊界時鐘交換機,因此從技術上和應用環境上分析,采用IEEE 1588技術來代替現有的IRIG-B技術是切實可行的。而且,電廠內部各個電器設備,包括電壓器、電流互感器、電壓互感器以及各種監控設備之間的距離通常在一公里到兩公里的范圍之內,這剛好是IEEE1588標準所適用的局域網范圍。
 
 
相對于傳統的脈沖,IRIG-B等的硬對時方式,IEEE 1588可以自動校正線路的距離,這跟IRIG-B相比,極大地簡化了站點內部各個設備之間時間的分配和同步。而且,由于采用IEEE 1588標準使用網絡對時,可以減少系統內部專用的對時雙絞線,因此可以提高系統的穩定性,并且費用也比采用IRIG-B的方案更加經濟方便。所以,IEEE1588網絡對時方式以其無以倫比的靈活性必將取代傳統的硬對時方式成為電力系統最主要的通信方式
 
四、結束語
 
許多工業、測試和測量、通信應用都要求高精度的時鐘信號以便同步控制信號和捕捉數據等。在標準以太網中應用的IEEE 1588精密時間協議(PTP)為傳播主時鐘時序給系統中的許多結點提供了一種方法。


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