IEEE1588在分布式发电系统保护采样值同步中的应用

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1、第31卷第7期华电技术Vo1．31No．72009年7月HuadianTechnologyJu1．2009IEEE1588在分布式发电系统保护采样值同步中的应用杨乘胜，唐立军(1．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210003；2．长沙理工大学，湖南长沙410076)摘要：分布式发电自动化系统未来的趋势是变电站以及变电站到分布式系统的每个节点之间都采用IEC61850标准实现无缝通信。IEC61850对采样值同步精确度有着非常高的精确性要求。分析并介绍了IEEE1588协议，单独设立时标生成器，对交换机实现边界时钟功能。提出了一种符合IEEE1588协议

2、，可用于分布式系统保护通信中的精确时间同步新方案，并给出了软硬件结构模型。IEEE1588协议的实现利用微控制器来完成，可以满足基于IEC61850的分布式保护通信系统的采样值同步要求。关键词：IEEE1588协议；分布式系统；采样值同步中图分类号：TM764文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)07—0o31—04的，因此，适合于在目前技术非常成熟的以太网上实0引言现。作者提出了基于IEC61850的分布式保护通信分布式发电作为一个新兴的发展方向，可以给系统模型，具有非常好的实际意义。目前，IEEE目前的电力系统带来很多优点，但分布式电源

3、的接1588协议虽然在电力系统中已经有了应用，但应用入也改变了配网原有的潮流方向，对系统的保护和于分布式发电保护系统中却还较少。通过实现控制提出了新的要求。IEC61850是目前国际上变IEEE1588协议在分布式保护系统中的应用，可以电站自动化系统的第1个完整的、实现无缝连接的充分发挥分布式通信系统和分布式网络契合的优通信标准体系。分布式发电自动化系统未来的趋势点，提高电网的运行可靠性。因此，研究IEEE1588是变电站以及变电站到分布式系统的每个节点之间协议用于分布式系统保护中的采样值同步是非常有都采用IEC61850标准实现无缝通信。IEC61850

4、意义的。对采样值同步精确度有着非常高的精确性要求，随本文在IEEE1588协议的基础上，通过软件和着网络技术的进步，应用领域对时钟同步的需求日硬件相结合的途径，提出了一种符合IEEE1588标益迫切，要求也越来越高。准的精确时间同步协议(PTP)实现方法，提高了分目前，有2种重要的时间同步技术：网络时间协布式系统通信的时间同步性，能满足分布式保护的议(NTP)和直接连接时间传输⋯。其中，NTP的时要求。问同步准确度一般只能达到毫秒级；而直接连接时1IEEE1588协议间传输，最有代表性的就是基于全球定位系统(GPS)接收模块，但其实现需要依靠单独的硬接线，

5、IEEE1588的技术基础来源于安捷伦(Agilent)在分布式发电系统中，无论从经济性和实际实现上公司，其出发点就是要将点对点的算法扩展到具有都有难度，具有局限性。2002年底发布的IEEE广播通信功能的通信网络上，充分利用广播通信特1588是用于测量和自动化系统中的高精度网络时钟点来尽量减少用于时间同步的通信量，从而达到满同步协议，采用时间分布机制和时间调度概念，客户足工业自动化测量和控制系统的高同步精度、低成机可使用普通振荡器，通过软件调度与主控机的主本和易实现等要求。时钟保持同步，过程简单可靠，能够达到亚微秒级的1．1时钟同步实现的过程同步精度J，

6、而且协议中各类同步报文均是基于用IEEE1588协议采用分层的主一从式(master—户数据报协议与网络协议(UDP／IP)多播报文发送slave)模式进行时间同步，主要定义了4种时钟报文类型：同步报文(Syne)、跟随报文(Follow—Up)、延基金项目：湖南省自然科学基金(07JJ3112)时要求报文(Delay—Req)、回应报文(Delay—Re-收稿日期：2009—02—03sp)。采用标准定义的最佳主时钟(BMC)算法选择·32·华电技术第31卷出准确度和稳定度最高的时钟作为主时钟，其他时MasterSlaveTNTS钟作为从时钟被主时钟同步

7、，同步的步骤主要有2步：偏移量测量和延迟量测量。时钟同步的第1阶段是偏移测量，即修正主时TDela)=[(TS2-TM2)+(TM3-TS3)]／2钟与从时钟之间的时间偏差。如图1所示，主时钟Ts控制器节点向总线上所有节点广播带主时钟TM1Ts4To=TS4一TM4一TDl的同步报文(Sync)；同时，为了提高发送时标的精确性，主时钟控制器还监视上述同步报文的网络接口，记下报文实际发送时刻作为同步报文的精确时Ts标，并在随后的跟进报文(Follow—Up)中传送该精TS5确时标TM1。总线上所有其他节点作为从时钟在Tt=TS5一TM5一TDlv收到上述报文

8、后记下同步报文的收信时刻TS1，各自计算其时钟与主时钟的偏差(T)