IEEE1588协议在合并单元中的应用与实现.pdf

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1、第２４卷第３期电力系统及其自动化学报Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．３２０１２年６月ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ－ＥＰＳＡＪｕｎ．２０１２ＩＥＥＥ１５８８协议在合并单元中的应用与实现韩颖，牟龙华，周伟（同济大学电气工程系，上海２０１８０４）摘要：数字化变电站尤其是过程层设备对同步精度要求越来越高，文中提出应用对时精度达到亚微秒级的ＩＥＥＥ１５８８协议，实现合并单元的同步功能向１２路电子式电压电流互感器发送同步采样命令，为实现ＩＥＣ６１８５０Ｔ５等级的对时精度提供了很好的技术支持。简要阐述了ＩＥＥＥ１５８

2、８时钟同步系统的工作原理和时间戳标记的具体设计方法，给出了运用ＡＲＭ系列ＳＴＭ３２Ｆ１０７在过程层合并单元实现ＩＥＥＥ１５８８协议的过程，并对该方案进行了性能测试，验证了运用ＳＴＭ３２Ｆ１０７能够实现ＩＥＥＥ１５８８网络协议的高精度对时，满足变电站过程层对时钟同步精度的需求。关键词：ＩＥＥＥ１５８８；时间戳标记；合并单元；数字化变电站；ＳＴＭ３２Ｆ１０７中图分类号：ＴＭ７３２文献标志码：Ａ文章编号：１００３－８９３０（２０１２）０３－００１６－０６ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏ

3、ｆＩＥＥＥ１５８８ＰｒｏｔｏｃｏｌｉｎｔｈｅＭｅｒｇｉｎｇＵｎｉｔＨＡＮＹｉｎｇ，ＭＵＬｏｎｇ－ｈｕａ，ＺＨＯＵＷｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｈｉｇｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｐｒｏｃｅｓｓｌａｙｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

4、ｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩＥＥＥ１５８８ｐｒｏｔｏｃｏｌｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｓｕｂ－ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌｏｆａｃ－ｃｕｒａｃｙｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍｅｒｇｉｎｇｕｎｉｔ，ｗｈｉｃｈｓｅｎｄｓｓｙｎ－ｃｈｒｏｎｉｚｅｄｓａｍｐｌｉｎｇｃｏｍｍａｎｄｓｔｏ１２ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｐｒｏｖｉｄｅｓｇ

5、ｏｏｄｔｅｃｈ－ｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆＩＥＣ６１８５０Ｔ５ｌｅｖｅｌ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＩＥＥＥ１５８８ａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｍｅｔｈｏｄｏｆｔｉｍｅｓｔａｍｐａｒｅｅｘｐａｔｉａｔｅｄ．ＡｎｄｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＩＥＥＥ１５８８ｐｒｏｔｏｃｏｌｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２Ｆ１０７ｉｎｔｈｅｍｅｒｇｉｎｇｕｎｉｔ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍ

6、ａｎｃｅｉｓｔｅｓｔｅｄ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｈｉｇｈｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆＩＥＥＥ１５８８ｒｅａｌｉｚｅｄｂｙＳＴＭ３２Ｆ１０７ｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｉｔｓａｔｉｓｆｉｅｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｐｒｏｃｅｓｓｌａｙｅｒｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＥＥＥ１５８８；ｔｉｍｅｓｔａｍｐ；ｍｅｒｇｉｎｇｕｎｉｔ；ｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ＳＴＭ３２Ｆ１０７在数字化变电站中，过程层负载大，同步精度而ＩＥＥＥ１５８８协议则是专门针对网络

7、测控系统等要求高，同步误差要求控制在１μｓ以内。合并单元工业以太网提出的精确时钟同步协议作为变电站过程层与间隔层进行通信的接口和桥ＰＴＰ（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｔｉｍｅｐｒｏｔｏｃｏｌ），它非常适合变电站梁，是过程层的主要设备，通过向各路电子式电压内工业以太网的应用要求，加以硬件辅助就能达到电流互感器发送同步转换命令，以保证各路同时进亚微秒级级的同步精度，但普通的单片机由于不具行电压电流采样。备实现ＩＥＥＥ１５８８的功能或者执行精度低而无法目前大多数变电站广泛采用的是网络时间协达到这一精度要求。议ＮＴＰ

8、（ｎｅｔｗｏｒｋｔｉｍｅｐｒｏｔｏｃｏｌ）进行同步对时，该本文简要阐述了ＩＥＥＥ１５８８时钟同步系统的［１］协议是一种软件时钟同步，精度只能达到ｍｓ级。工作原理，给出了时间戳硬件标记的方法，介绍了收稿日期：２０１２－０３－１３；修回日期：２０１２－０４－０１基金项目：国家火炬计划资助项目（２００８ＧＨ０４０８９４）；上海市教育委员会科研创新项目（１１ＣＸＹ１２）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（０８００２１９１７０）第３期韩颖等：ＩＥＥＥ１５８８协议在合并单元