智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法及系统技术方案

本发明专利技术公开智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法和系统，该方法包括：创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳t1以广播方式向从时钟发送；记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2；记录所述从时钟接收到所述主时钟同步报文的绝对接收时刻TT2；创建从时钟响应报文以点对点方式向主时钟发送，并记录该报文的发送时刻时间戳t3；记录所述从时钟发送所述从时钟响应报文的绝对发送时刻TT3；记录主时钟获得该报文的获取时刻t4；计算时间偏差，并根据时间戳t1、绝对接收时刻TT2、绝对发送时刻TT3和获取时刻t4计算不对称性误差；利用所述时间偏差和所述不对称性误差对进行从时钟的时间修正。本发明专利技术，可以消除不对称性误差的影响，提高主从时钟对时精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络同步对时技术，特别是涉及智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法及系统。
技术介绍
目前，智能变电站以网络化通信为基础，其最大特点与优势是信息共享。高精度数据同步是实现信息共享的重要前提和基本属性，正成为智能变电站技术的核心问题而备受关注。然而，现有智能变电站数据同步通常采用IRIG-B码对时，专用光纤点对点链接，单向发送同步信号，可靠性低，并且与智能变电站的网络化信息传输方式相悖。因此，要采用一种更精确的同步协议对时方式进行同步对时校正，IEEE1588技术对时方式与智能变电站基于IEC61850的网络化传输方式相匹配，同步精度达到亚微秒，能够满足智能变电站数据同步的要求。 IEEE1588技术是一种精确时间同步协议，简称PTP协议，采用主从时钟方案，对时间进行编码传送，时戳的产生由靠近物理层的协议层完成，利用网络链路的对称性和延时测量技术，实现主从时钟时间的同步。但IEEE1588同步对时的重要假设是主从时钟来回传输路径对称，即其来回传输延时S1= S2，而实际上传输延时6:和S2—般不相等，造成产生传输延时的不对称误差。IEEE1588不对称性误差的影响因素主要包括传输路径差异和网络状态差异。(I)传输路径差异含时间戳的报文由主时钟到从时钟和由从时钟到主时钟有可能经过不同的路径，这样来回传输路径所经过的交换机数目和链路长度不相同，报文所经历的传输延时S i和S 2也就很难相等；(2)网络状态差异通信网络运行状态是动态的，不同时刻的不同运行状对应的交换机处理延时不同，且运行状态与网络的负载情况密切相关。因此，即使来回传输路径对称，网络状态不同，传输延时\和S2也很难相等。故此，由于网络运行状态与传输路径的差异可能带来同步的不对称性误差，IEEE1588对时存在着网络对时不确定性的固有缺陷。在智能变电站极高的数据同步要求下，这一问题愈发凸显而备受关注。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法及系统，能够定量分析网络状态差异与主从时钟同步信号传输路径差异对IEEE1588同步不对称性误差的影响，并为提高主从时钟同步对时精度提供参考依据。一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，包括创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳tl以广播方式向从时钟发送；接收所述主时钟同步报文和所述时间戳tl，记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2 ；以网络时钟作为基准，记录所述从时钟接收到所述主时钟同步报文的绝对接收时刻 TT2 ；创建从时钟响应报文以点对点方式向主时钟发送，并记录该报文的发送时刻时间戳t3 ；以所述网络时钟作为基准，记录所述从时钟发送所述从时钟响应报文的绝对发送时刻TT3 ；获取所述从时钟响应报文，记录主时钟获得该报文的获取时刻t4 ；根据时间戳tl、接收时刻t2、时间戳t3和获取时刻t4计算时间偏差，并根据时间 戳tl、绝对接收时刻TT2、绝对发送时刻TT3和获取时刻t4计算不对称性误差；利用所述时间偏差和所述不对称性误差对进行从时钟的时间修正。相应地，一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时系统，包括主时钟发送单元，用于创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳tl以广播方式向从时钟发送；从时钟接收单元，用于接收所述主时钟同步报文和所述时间戳tl，记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2 ；与所述从时接收钟单元相连的网络时钟单元，用于以网络时钟作为基准，记录所述从时钟接收到所述主时钟同步报文的绝对接收时刻TT2 ；与所述从时接收钟单元相连的从时钟发送单元，用于创建从时钟响应报文以点对点方式向主时钟发送，并记录该报文的发送时刻时间戳t3 ；所述网络时钟单元还与所述从时钟发送单元相连，用于以所述网络时钟作为基准，记录所述从时钟发送所述从时钟响应报文的绝对发送时刻TT3 ；主时钟接收单元，用于获取所述从时钟响应报文，记录主时钟获得该报文的获取时刻t4 ；所述网络时钟单元包括偏差计算单元和误差计算单元，其中，所述偏差计算单元用于根据时间戳tl、接收时刻t2、时间戳t3和获取时刻t4计算时间偏差；所述误差计算单元用于根据时间戳tl、绝对接收时刻TT2、绝对发送时刻TT3和获取时刻t4计算不对称性误差;与所述偏差计算单元和所述误差计算单元分别相连的从时钟修正单元，用于利用所述时间偏差和所述不对称性误差对进行从时钟的时间修正。实施本专利技术，具有如下有益效果本专利技术通过主从时钟之间的报文交换传输，计算出偏差时间，并结合网络时钟对主从时钟之间的传输延时进行定量分析，从而获得网络状态差异与主从时钟同步信号传输路径差异对IEEE1588同步不对称性误差的影响，实现智能变电站主从时钟同步对时校正，提高主从时钟同步对时精度。附图说明图I为本专利技术一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法的流程图；图2为本专利技术主从时钟同步过程的原理示意图3为本专利技术一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法的应用实施例示意图；图4为本专利技术一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时系统的示意图；图5为本专利技术一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时系统的应用实施例示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。专利技术的一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法及系统是基于IEEE1588精确时间同步协议，该协议定义了四种同步报文同步报文Sync，跟随报 文Follow_Up,延迟请求报文Delay_Req,延迟反馈报文Delay_Resp和一组管理报文Management massage。同步报文包含时间戳，因此也称为事件消息,而管理报文不包含时间戳，也被称为通用消息。实际设计应用中主要是对四种同步报文进行建模，而管理报文没有涉及，在此不做讨论。IEEE1588同步报文具有的特点如下DSync以广播方式从主时钟节点发出，需要在主时钟节点处标记其离开时间，在从时钟节点处标记其到达时间。2) Delay_Req以点对点方式从各从时钟节点发出，需要在各个从时钟节点处标记其离开时间，在主时钟节点处标记其到达时间。3)Follow_Up以广播方式从主时钟节点发出；Delay_Resp以点对点方式从主时钟发出。这两个报文不需要进行时间标记。网络数据包的传输过程需要通信协议栈将数据包逐层封装，最后在MAC层形成MAC帧然后传递给物理层，物理层再将数据驱动为符合网络介质所需要的电平信号发送出去。UDP协议规定了数据包经过第一次封装后再经过IP协议层的封装，最后在MAC层封装成MAC格式的帧结构，用于数据的传输。接受UDP数据包时，通信协议栈则需要逐层将接收到的MAC帧向上传输，逐层剥离封装，最后到达应用。而IEEE1588同步报文遵循三层协议，只能检测到MAC帧，其数据链路层封装与解析报文MAC地址。根据IEEE1588协议，同步报文都具有同样的报头格式，其格式中(Tl3字节为MAC帧的帧头格式，14^33字节为IP报文表头格式，34^41字节为UDP报文表头格式。messageType :若是 Sync/Delay_Req 报文，此处的值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于，包括：创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳t1以广播方式向从时钟发送；接收所述主时钟同步报文和所述时间戳t1，记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2；以网络时钟作为基准，记录所述从时钟接收到所述主时钟同步报文的绝对接收时刻TT2；创建从时钟响应报文以点对点方式向主时钟发送，并记录该报文的发送时刻时间戳t3；以所述网络时钟作为基准，记录所述从时钟发送所述从时钟响应报文的绝对发送时刻TT3；获取所述从时钟响应报文，记录主时钟获得该报文的获取时刻t4；根据时间戳t1、接收时刻t2、时间戳t3和获取时刻t4计算时间偏差，并根据时间戳t1、绝对接收时刻TT2、绝对发送时刻TT3和获取时刻t4计算不对称性误差；利用所述时间偏差和所述不对称性误差对进行从时钟的时间修正。

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于，包括 创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳tl以广播方式向从时钟发送； 接收所述主时钟同步报文和所述时间戳tl，记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2 ； 以网络时钟作为基准，记录所述从时钟接收到所述主时钟同步报文的绝对接收时刻TT2 ； 创建从时钟响应报文以点对点方式向主时钟发送，并记录该报文的发送时刻时间戳t3 ； 以所述网络时钟作为基准，记录所述从时钟发送所述从时钟响应报文的绝对发送时刻TT3 ； 获取所述从时钟响应报文，记录主时钟获得该报文的获取时刻t4 ； 根据时间戳tl、接收时刻t2、时间戳t3和获取时刻t4计算时间偏差，并根据时间戳tl、绝对接收时刻TT2、绝对发送时刻TT3和获取时刻t4计算不对称性误差； 利用所述时间偏差和所述不对称性误差对进行从时钟的时间修正。2.根据权利要求I所述的智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于所述网络时钟采用IEEE 1588定义的精确时间协议(Precision Time Protocol)。3.根据权利要求I或2所述的智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于，创建主时钟同步报文的步骤之前，包括 创建主时钟对时报文，在所述主时钟与所述网络时钟之间传输该报文，进行主时钟的对时。4.根据权利要求I至3任一项所述的智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于，在记录所述主时钟同步报文的接收时刻t2的步骤中，以及在记录主时钟获得该报文的获取时刻t4的步骤中，还包括 对报文进行解释之前，在数据链路层读取该报文的到达时间。5.根据权利要求4所述的智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时方法，其特征在于 在主时钟发送所述主时钟同步报文之后、从时钟接收该报文之前，当所述主时钟同步报文通过交换机时，以所述网络时钟作为基准，记录该报文进出所述交换机的端口的时间，根据进出时间的时间差修正所述接收时刻t2 ;和/或， 在从时钟发送所述从时钟响应报文之后、主时钟接收该报文之前，当所述从时钟响应报文通过交换机时，以所述网络时钟作为基准，记录该报文进出所述交换机的端口的时间，根据进出时间的时间差修正所述获取时刻t4。6.一种智能变电站IEEE1588主从时钟同步报文对时系统，其特征在于，包括 主时钟发送单元，用于创建主时钟同步报文，并将该报文的发送时刻时间戳tl以广播方式向从时钟发送； 从时钟接收单元，用于接收所述主时钟同步报文和所述时间戳tl，记录所述主时钟同步报...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志广，翁奕珊，蔡泽祥，邹国惠，罗奕飞，潘维，鲁明佳，唐文强，张玲，王海柱，
申请(专利权)人：广东电网公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：