[發(fā)明專利]基于工業(yè)以太網(wǎng)相切接入環(huán)的智能配電網(wǎng)IEEE1588校時同步系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310461625.3
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103532230A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯梅毅;高曉東;咸日常;蔣濤;翟純恒;王愛華;翟瀅;張寧;劉剛;劉凱;張興永;朱鋒;張聰;朱國防;馮書瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司;山東大學(xué)
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H04L7/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)校時同步系統(tǒng)，特別涉及一種基于工業(yè)以太網(wǎng)相切接入環(huán)的智能配電網(wǎng)IEEE1588校時同步系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前輸電網(wǎng)的各個骨干節(jié)點時間同步精度已經(jīng)達(dá)到了較高標(biāo)準(zhǔn)，配網(wǎng)自動化覆蓋的中壓節(jié)點時間同步精度仍然比較低。在智能配電網(wǎng)的建設(shè)中，具有同步相量采集功能的智能配電網(wǎng)廣域測控體系是智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，要實現(xiàn)智能配電網(wǎng)安全分析和測控平臺建設(shè)、智能配電網(wǎng)廣域保護(hù)和事件管理、智能配電網(wǎng)無縫自愈等技術(shù)必需讓配電網(wǎng)的校時精度達(dá)到微秒級，所以對智能配電網(wǎng)精確時間同步體系建設(shè)研究具有重要的實際意義。

當(dāng)前電力系統(tǒng)的時間同步研究以變電站自動化為主，主要采用的技術(shù)有：GPS對時、秒脈沖對時、IRIG-B碼、簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議SNTP、精確時間同步協(xié)議PTP等。其中GPS同步精度高，但成本昂貴不適合在配電網(wǎng)大量節(jié)點中應(yīng)用，且其穩(wěn)定性安全性也不十分可靠；秒脈沖和IRIG-B編碼同步也能達(dá)到較高精度，但需要額外對時專用線路，無法應(yīng)用在配電網(wǎng)這種跨度距離比較大的分布式系統(tǒng)中；SNTP網(wǎng)絡(luò)報文同步對時精度只能達(dá)到ms級。IEEE1588又叫分布式控制與測量系統(tǒng)的精確時間同步協(xié)議PTP，它在以太網(wǎng)中通過校時包并在底層打時間戳來同步網(wǎng)絡(luò)達(dá)到亞微秒級的時間精度，該協(xié)議可以復(fù)用以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，對資源占用低，無需鋪設(shè)額外線路，能降低系統(tǒng)建設(shè)成本。目前IEEE1588在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究大多集中在變電站自動化領(lǐng)域，配電網(wǎng)中的應(yīng)用處于起步階段。且已有大量國內(nèi)外廠家成熟的支持IEEE1588協(xié)議的交換機(jī)產(chǎn)品。

光纖通信以其大容量帶寬、強(qiáng)抗干擾能力、相對低廉的成本、低誤碼率、高速率、保密性好等可靠穩(wěn)定的通信品質(zhì)成為配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的首選技術(shù)。隨著IP業(yè)務(wù)的大量增加，光纖以太網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)骨干層和接入層中逐漸成為首選技術(shù)。以千兆以太環(huán)網(wǎng)構(gòu)建配電自動化骨干網(wǎng)，以百兆工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)構(gòu)建配電自動化接入網(wǎng)的方案成為配電網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)建設(shè)的典型方案。本發(fā)明就此典型方案為基礎(chǔ)，研究一種采用IEEE1588復(fù)用基于光纖以太網(wǎng)技術(shù)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的校時體系。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的問題是：提供一種技術(shù)簡單、時間精度高、對GPS依賴性小、既節(jié)省費用擴(kuò)展度又好、覆蓋地域廣闊、尤其適應(yīng)接入層是相切接入環(huán)結(jié)構(gòu)、能夠滿足智能配電網(wǎng)時間同步要求的基于工業(yè)以太網(wǎng)相切接入環(huán)的智能配電網(wǎng)IEEE1588校時同步系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

所述的基于工業(yè)以太網(wǎng)相切接入環(huán)的智能配電網(wǎng)IEEE1588校時同步系統(tǒng)，包括骨干層和接入層，骨干層包括一個骨干層關(guān)口交換機(jī)和多個骨干層交換機(jī)，骨干層關(guān)口交換機(jī)連接上級網(wǎng)傳精確時鐘裝置，骨干層關(guān)口交換機(jī)和骨干層交換機(jī)通過千兆光纖接口連接形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，接入層包括一個與骨干層交換機(jī)相連接的接入層關(guān)口交換機(jī)和多個接入層交換機(jī)，接入層關(guān)口交換機(jī)和接入層交換機(jī)相連接形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，接入層交換機(jī)連接配電終端裝置，骨干層關(guān)口交換機(jī)、接入層關(guān)口交換機(jī)設(shè)置為邊界時鐘，骨干層交換機(jī)和接入層交換機(jī)設(shè)置為透明時鐘，配電終端裝置設(shè)置為普通時鐘；

基于工業(yè)以太網(wǎng)相切接入環(huán)的智能配電網(wǎng)IEEE1588校時同步方法步驟如下：

1）骨干層關(guān)口交換機(jī)接收來自上級網(wǎng)傳精確時鐘裝置的時鐘源報文，通過將骨干層關(guān)口交換機(jī)設(shè)置為邊界時鐘，骨干層關(guān)口交換機(jī)接收到上級時間報文后將此報文終結(jié)，然后骨干層關(guān)口交換機(jī)根據(jù)所接收到的信息更新本地時鐘；

2）骨干層關(guān)口交換機(jī)將更新后的本地時鐘作為主時鐘，通過主時鐘端口將報文信息發(fā)送給連接在骨干層上的其他的骨干層交換機(jī)，骨干層交換機(jī)均設(shè)置為透明時鐘，在接收到報文信息后不更新自身的時鐘，相當(dāng)于直接將報文信息轉(zhuǎn)發(fā)至其它骨干層交換機(jī)；

3）骨干層關(guān)口交換機(jī)在將報文信息傳達(dá)到骨干層交換機(jī)的同時，骨干層關(guān)口交換機(jī)的校時時鐘穿過骨干層交換機(jī)發(fā)送給接入層關(guān)口交換機(jī)，接入層關(guān)口交換機(jī)接收到報文信息后更新本地時鐘，接入層關(guān)口交換機(jī)完成時間同步后，本身再作為主時鐘將校時的報文發(fā)送給連接在接入層的其他接入層交換機(jī)和與接入層交換機(jī)相連接的配電終端裝置，由于設(shè)置為透明時鐘的接入層交換機(jī)的自身時鐘不進(jìn)行更新，則接入層關(guān)口交換機(jī)的校時報文相當(dāng)于直接轉(zhuǎn)發(fā)到下一個接入層交換機(jī)和配電終端裝置。