[發(fā)明專利]高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910761137.1
• 申請日: 2019-08-17
• 公開（公告）號: CN110492961B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳遠生;楊慶;許平凡;翁鋮;謝杰勇
• 申請（專利權(quán)）人: 長園深瑞繼保自動化有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

一種高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步方法和系統(tǒng)，該方法，包括以下步驟：A、數(shù)據(jù)采集，獲取對時報文進入硬件時戳處理模塊的計數(shù)器和寄存器數(shù)值以及獲取對時報文中的時間信息；獲取N組數(shù)據(jù)；B、通過采用多重數(shù)據(jù)處理的方式對采集的N組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)擬合出最佳值C；C、通過應(yīng)用輪尋函數(shù)調(diào)用相關(guān)時間同步進程，隨機采集某一幀對時報文中的時間信息sync_time，對該幀報文進行軟件響應(yīng)偏差方法計算出時間差值Cdvaue；D、結(jié)合步驟B和步驟C計算出的誤差值，計算并設(shè)置交換機的系統(tǒng)同步時間為Switch_time＝sync_time+C+Cdvaue。本發(fā)明有效解決了網(wǎng)卡緩存效應(yīng)和操作系統(tǒng)響應(yīng)因素對系統(tǒng)時間同步的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能變電站領(lǐng)域，特別涉及一種高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在智能變電站系統(tǒng)中，通常存在一個對時同步機制，用來確定各個系統(tǒng)中各種事件發(fā)生的先后、協(xié)調(diào)各種消息的傳輸?shù)取Ｓ绕涫窃谥悄茏冸娬局械倪^程層以太網(wǎng)交換機，作為智能變電站系統(tǒng)的核心裝置，當變電站產(chǎn)生突發(fā)事件時，報文首先經(jīng)過過程層以太網(wǎng)交換機再發(fā)往其他保護測控等裝置，而保證整個交換機系統(tǒng)的時間統(tǒng)一能更加準確定位突發(fā)事件發(fā)生時間，因此，如何在交換機系統(tǒng)上獲得準確可靠的系統(tǒng)時間成為一項重要課題。

但在實際的智能變電站系統(tǒng)應(yīng)用中，尤其是網(wǎng)絡(luò)中采用傳統(tǒng)對時報文進行同步時，過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時鐘同步并不能達到亞毫秒的時鐘精度。導(dǎo)致過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步精度不高的原因主要有兩個方面，一方面是由于交換機的網(wǎng)卡緩存效應(yīng)，交換機在緩存眾多所接收的對時信息中，交換機無法準確地采用哪一幀對時信息進行交換機系統(tǒng)時間同步，因此這就直接導(dǎo)致了信息接收時間測量的不準確，造成交換機系統(tǒng)時間同步失效。而另一方面是因為操作系統(tǒng)進程調(diào)度響應(yīng)時間的影響，由于交換機操作系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)機制，通過系統(tǒng)中斷進程進行調(diào)度，使得無法控制時間同步進程在何時被調(diào)度，何時停止，因此，造成了軟件延時的不可預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種有效地消除不確定性因素的高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種有效地消除不確定性因素的高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的之一可以這樣實現(xiàn)，設(shè)計一種高精度的過程層以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)時間同步方法，包括以下步驟：

A、數(shù)據(jù)采集，獲取對時報文進入硬件時戳處理模塊的計數(shù)器和寄存器數(shù)值以及獲取對時報文中的時間信息；獲取N組數(shù)據(jù)，其中N的取值范圍可取為10≤N≤20；報文數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)進入交換機網(wǎng)卡緩存區(qū)的任意兩幀對時報文的計數(shù)器差值算出接收這兩幀報文的時間差△t1；與此同時，由于這兩幀報文中都帶有精確的時間信息，兩幀報文中時間值的差值記為△t2；選取進入網(wǎng)卡緩存區(qū)這兩幀對時報文的△t1和△t2，它們的差值記為一組數(shù)據(jù)Tdvalue；在1min以內(nèi)，選取N組數(shù)據(jù)；

B、通過采用多重數(shù)據(jù)處理的方式對采集的N組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)擬合得出最佳值C；多重數(shù)據(jù)處理方法表述為，這N組數(shù)據(jù)中存在一些差異較大的值，通過數(shù)組排序的方法算出數(shù)值差異較大的值，找到這部分數(shù)據(jù)予以過濾消除影響；然后為了使剩余數(shù)據(jù)的方差最小，通過最小二乘法對這些數(shù)據(jù)進行直線擬合，擬合出最佳值C；