CN104662826B - 分站网络中的等待时间确定 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及分站网络中的等待时间确定。一个方面涉及一种在分站网络的第一电子装置中执行的方法。另一方面涉及一种在分站网络的中继装置中执行的方法。又一方面涉及一种在分站网络的第二电子装置中执行的方法。等待时间使用精确时间协议、例如IEEE 1588v2协议来确定。但是，不要求基于GPS的主时钟定时。而是至少一个数据值作为有效载荷包含在精确时间协议的消息中。中继装置将驻留时长和链路等待时间添加到消息。消息然后转发到第二电子装置。还提供对应第一电子装置、中继装置和第二电子装置以及计算机程序和计算机程序产品。

Description

分站网络中的等待时间确定
技术领域
一般来说，本公开涉及分站之间的通信，以及具体来说，涉及分站网络中的等待时间确定。
背景技术
分站通常是发电、输电和配电系统的一部分。总的来说，分站将电压从高变换到低或者相反，和/或执行与发电、输电和配电系统关联的若干其他功能的任一个。电力可流经发电厂与消费者之间的若干分站，并且其电压可按照若干阶跃发生变化。
因此，分站具有向消费者供应电力的功能，并且包括保护系统，其紧接诸如漏电、接地故障或装置故障之类的问题发生之后切断对该问题发生的位置的电力供应。这种所谓的线路差动保护应用直到最近主要基于使用例如同步光网(SONET)和同步数字系列(SDH)等的时分复用(TDM)技术的广域网(WAN)。在TDM网络中，所有通信是同步的，并且通信等待时间以及抖动因此易于检索。这些网络本质上是同步的，这对智能电子装置(IED)线路差动保护应用是有益的，因为这个应用需要比较在完全相同时间所测量、通过两个远距离分站所取样的数据。
电力系统中的电子装置的时间同步按传统通过使用在分站的全球定位系统(GPS)的秒脉冲(PPS)信号输出、专用分配布线上携带的靶场仪器组时间码B(IRIG-B)或其他信号来实现。GPS是极准确解决方案，但是因将天线附连到每一个装置以便同步的成本和复杂化而不会充分缩放。此外，IED中的未调制(DC移位模式)IRIG-B定时协议的典型实现提供100μs范围的精度；这一般足够准确以用于例如事件序列记录和故障波形捕获等的一些时间戳记应用，但是对于过程总线、例如IEC 61850过程总线或者要求<1 μs精度的应用通常不够准确。另外，IRIG-B安装通常要求专用同轴电缆或双绞线以传输定时信号，以及单个输出只能驱动有限数量的装置，这取决于电缆长度和装置负荷。这些约束限制可缩放性，并且增加IRIG-B的部署和维护成本。
具有以太网通信能力的IED的数量的大量增长促进了基于网络时间协议(NTP)或简单网络时间协议(SNTP)和IEEE 1588网络协议(例如精确时间协议PTP)的时间同步的新方法。因此，现有SDH/SONET网络当前由电信运营商替换成分组交换WAN网络。这种变化主要通过成本并且通过电信运营商必须向其消费者提供的多样化通信需要来推动。
但是，分组交换WAN没有提供与TDM网络相同的同步机制。分组等待时间在各分组之间而是根据网络中的业务状况可有所不同。
另外，现有NTP/SNTP具有能够通过局域网来同步计算机的优点，但是可能没有大多数分站应用、例如IEC 61850-9-2过程总线或IEEE C37.118-2005同步相量所需要的精度。正常网络条件下的典型SNTP实现进入2-3 ms的范围之内；甚至运行SNTP的调谐网络只能取得毫秒范围中的精度。这远远跟不上对公用事业同步应用的要求。另外，SNTP下的定时性能受到重负荷网络干扰。
因此，需要改进分站网络中的不同分站之间的等待时间确定。
发明内容
鉴于以上所述，本公开的一般目的是提供用于分站网络中的等待时间确定的方法、计算机程序和电子装置。
本公开所提供的思路基于如下理解：虽然在IEEE 1588中标准化的精确时间协议(PTP)设计成同步分布式系统(例如发电、输电和配电系统，其使用网络进行通信)的节点(例如分站)中的实时时钟，但是PTP没有公开如何使用这些时钟。这而是可通过相应应用领域来指定。
因此，本公开的具体目的是提供用于基于精确时间协议的分站网络中的等待时间确定的方法、计算机程序和电子装置。
因此，按照本公开的第一方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的方法，该方法在分站网络的第一电子装置中执行。该方法包括：获取至少一个数据值；将至少一个数据值作为有效载荷包含在精确时间协议的消息中，该消息可选地还包含时间戳；将消息寻址到至少一个第二电子装置；以及将消息传送给中继装置。
按照本公开的第二方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的方法，该方法在分站网络的中继装置中执行。该方法包括：从第一电子装置接收精确时间协议的消息，其中该消息被寻址到至少一个第二电子装置并且包括作为有效载荷的至少一个数据值，至少一个数据值由第一电子装置包含，该消息可选地还包含时间戳；确定与从第一电子装置接收消息到向第二电子装置传送消息之间的时长相关的驻留时长；在消息中包含(S18)驻留时长和第一电子装置对消息的传送与中继装置对消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间；以及将消息传送给第二电子装置或者另一中继装置。
按照本公开的第三方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的方法，该方法在分站网络的第二电子装置中执行。该方法包括：从中继装置接收精确时间协议的消息，该消息包含作为有效载荷的至少一个数据值，至少一个数据值由第一电子装置包含，该消息还包含时间戳，该消息还包含与中继装置中从第一电子装置接收消息到中继装置中向第二电子装置传送消息之间的时长相关的驻留时长以及第一电子装置对消息的传送与中继装置对消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间。
有利地，所公开方法缓解将GPS时钟包含在分站/网络中的要求，其而是可包含1588透明时钟使能网络和本地时钟。
有利地，所公开方法能够用于原始以太网以及用于基于因特网协议的电路模拟(CEoIP)的分站间通信，以便提供具有通信链路等待时间的数据。
有利地，所公开方法使第一电子装置处的至少一个数据值的传送起始时间能够被计算并且与本地数据时间范围相互关联。
有利地，所公开方法能够利用通信协议栈PHY的物理通信层中的现有时间戳单元(TSU)、现有硬件以及网络交换机和路由器中的现有透明时钟的实现优点。
有利地，所公开方法没有引起来自冗余链路切换的任何影响。
按照本公开的第四方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，其在运行于处理单元时使处理单元执行按照第一方面、第二方面和第三方面的至少一个的方法。
按照本公开的第五方面，提供一种计算机程序产品，其中包括按照第四方面的计算机程序以及其上存储了计算机程序的计算机可读部件。
按照本公开的第六方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的第一电子装置。第一电子装置包括：处理单元，设置成获取至少一个数据值；处理单元，还设置成将作为有效载荷的至少一个数据值包含在精确时间协议的消息中，该消息可选地还包含时间戳；处理单元，还设置成将消息寻址到至少一个第二电子装置；以及发射器，设置成向中继装置传送消息。
按照本公开的第七方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的中继装置。该中继装置包括：接收器，设置成从第一电子装置接收精确时间协议的消息，其中该消息被寻址到至少一个第二电子装置并且包括作为有效载荷的至少一个数据值，至少一个数据值由第一电子装置包含，该消息还包含时间戳；处理单元，设置成确定与从第一电子装置接收消息到向第二电子装置传送消息之间的时长相关的驻留时长；处理单元，还设置成在消息中包含驻留时长和第一电子装置对消息的传送与中继装置对消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间；以及发射器，设置成将消息传送给第二电子装置。
按照本公开的第八方面，提供一种用于分站网络中的等待时间确定的第二电子装置。第二电子装置包括：接收器，设置成从中继装置接收精确时间协议的消息，该消息包含作为有效载荷的至少一个数据值，至少一个数据值由第一电子装置包含，该消息还包含时间戳，该消息还包含与中继装置中从第一电子装置接收消息到中继装置中向第二电子装置传送消息之间的时长相关的驻留时长以及第一电子装置对消息的传送与中继装置对消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间。
要注意，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八方面的任何特征在适用时可适用于任何其他方面。同样，第一方面的任何优点同样可分别适用于第二、第三、第四、第五、第六、第七和/或第八方面，反过来也是一样。通过以下详细公开、所附从属权利要求以及附图，所附实施例的其他目的、特征和优点将会显而易见。
一般来说，权利要求书中使用的所有术语将要按照它们在技术领域中的普通含意来解释，除非本文中另加明确说明。对一/一个/该元件、设备、组件、部件等的所有提法均开放地理解为表示元件、设备、组件、部件等的至少一个实例，除非另加明确说明。此外，方法中的任何步骤不一定必须按照所提供顺序来执行，除非另加明确说明。
附图说明
现在将作为举例、参照附图来描述发明概念的具体实施例，附图包括：
图1是分站网络的示意图；
图2示意示出电子装置的功能模块；
图3示意示出中继装置的功能模块；
图4示意示出计算机程序产品；
图5、图6和图7是用于分站网络中的等待时间确定的方法的流程图；以及
图8、图9和图10是按照实施例的时序图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述发明概念，附图中示出例示实施例。但是，发明概念可通过许多不同形式来实施，而不应被理解为局限于本文所提出的实施例；相反，这些实施例作为示例来提供，以使得本公开将是透彻和全面的，并且将向本领域的技术人员全面地传达发明概念的范围。相似标号通篇表示相似元件。
图1示意示出又可以是电力网的一部分的分站网络1的部分。分站网络1包括多个电子装置2(以下由第一电子装置2a和第二电子装置2b所表示)以及互连电子装置2a、2b的多个中继装置3。电子装置2a、2b可以是所谓的智能电子装置IED。如电力工业中所使用，IED是诸如断路器、变压器和电容器组之类的电力系统设备的基于微处理器的控制器。电子装置2a、2b可在操作上耦合到至少一个控制装置15。
各电子装置2a、2b通常是分站4的组成部分。但是，分站4可包括一个以上电子装置2a、2b。分站4是电力网1中的节点。分站4用于生成、传送电能并且将其从电源分配给消费者、例如工业工厂或家庭。分站4一般包括一次设备(例如开关设备、断路器、变压器)和二次设备(例如传感器、合并单元、电子装置2a、2b)。如下面将进一步公开，中继装置3可以是以太网透明时钟装置14(其又可以是以太网交换机的组成部分)的组成部分。
二次设备主要设置成通过感测、分析和传递各种数据来保护和控制一次设备。数据可经过例如IEC61850标准所定义的基于以太网的协议来传递并且因此在不同节点(例如不同分站4)之间来交换。
如上所述，分站4因而具有向消费者供应电力的功能，并且包括保护系统，其紧接诸如漏电、接地故障或装置故障之类的问题发生之后切断对该问题发生的位置的电力供应。因此，执行有效保护功能的一个先决条件是具有由形成二次设备的各种装置所提供的同步数据。根据所考虑的功能，同步或者是局部的、即一个分站4的装置必须被同步(例如汇流条保护功能)，或者是全局的、即来自两个不同分站4的装置必须被同步(例如，线路差动保护)。从同步性能观点来看，不同的同步类被识别，并且范围从1 μsec(类T5)至1 ms(类T1)至4、25和100 μsec。
现在将参照图1的分站网络、图2的电子装置2(承担第一电子装置2a或者第二电子装置2b的作用)、图3的中继装置3、图4的计算机程序产品、图5、图6和图7的流程图以及图8、图9和图10的时序图更详细描述第一电子装置2a、第二电子装置2b和中继装置3的操作、包括执行用于分站网络1中的等待时间确定的方法。
图2示出电子装置2。电子装置包括处理单元5、发射器6和接收器7，其共同使电子装置能够执行与第一电子装置2a和/或第二电子装置2b关联的本文所公开主题。如上所述，电子装置2可以是智能电子装置IED。又如上所述，电子装置2可以是分站4的组成部分。
图3示出中继装置3。中继装置3包括处理单元8、发射器9和接收器10，其共同使中继装置3能够执行与中继装置3关联的本文所公开主题。中继装置3可以是IEEE 1588透明时钟装置14(其又可以是以太网交换机的组成部分)的组成部分。透明时钟(又称作增强以太网交换机)设置成测量和调整分组延迟。透明时钟装置14设置成测量使PTP事件消息通过装置所需的时间，并且将这个信息提供给接收这个PTP事件消息的时钟。透明时钟装置14可以是所谓的对等透明时钟装置14。
对等透明时钟装置14是透明时钟，其除了提供PTP事件通过时间信息之外，还设置成提供对与接收PTP事件消息的端口关联的传送链路的传播延迟的校正。在对等透明时钟存在的情况下，从时钟与主时钟之间的延迟测量通常使用对等延迟测量机构来执行。
以太网交换机电子装置以及操作上连接在网络1中的其他以太网交换机(并且因此还有其他中继装置3)之间的完全可用、全双工通信路径。以太网交换机使用数据分组中包含的地址信息来确定其正确目的地，并且将其转发到适当寻址的目的地。如果多个消息在相同时刻预期退出交换机端口，则交换机使用缓冲器，使得分组不会丢失。在缓冲器变满的情况下，交换机将向分组发送方发送暂停帧，以延迟传送。
方法有利地作为计算机程序11来提供。图4示出包括计算机可读部件13的计算机程序产品12的一个示例。在这个计算机可读部件13上，能够存在计算机程序11，该计算机程序11能够使处理单元5、8以及操作上与其耦合的实体和装置运行按照本文所述实施例的方法。在图4的示例中，计算机程序产品12示为光盘，例如CD(致密光盘)或DVD(数字多功能光盘)或蓝光盘。计算机程序产品也可体现为存储器(RAM、ROM、EPROM、EEPROM)以及更具体来说实现为外部存储器中的装置的非易失性存储介质、例如USB(通用串行总线)存储器。因此，虽然计算机程序11在这里示意示为所示光盘上的轨道，但是计算机程序11能够按照适合于计算机程序产品12的任何方式来存储。
标准IEEE 1588v2又称作网络测量和控制系统的精确时钟同步协议(或者缩写为精确时间协议(PTP))，并且是工业标准协议，其实现频率和时间的精确传递以通过基于分组的以太网网络同步时钟。
PTP在其原始上下文中的操作依靠时间源(称作主装置)与接收器(称作从装置)之间的通信路径延迟(等待时间)的测量。PTP设计为对装置的分布式网络中的同步的当前方法的改进。通过PTP，各网络装置中的本地从时钟能够与系统主时钟同步。PTP一般基于具有亚纳秒粒度的业务时间戳记，以传递确保网络中的装置的稳定性所需的同步的高精度。主与从装置之间的时间戳在特定PTP分组中发送，以及在其基本形式中，协议是无管理的。入局和出局分组的时间戳可被记录和评估，以确保主和从装置的同步。时钟之间的时间和频率的差以及后续设备校正可需要被评估，同时时钟应当被测量，以确保它们在其指定极限之内。因此，同步过程涉及主装置与从装置之间的消息事务，其中传送和接收的精确时刻优选地在硬件级来测量。将包含当前时间信息的消息调整成考虑其路径延迟，因此提供所传送时间信息的更准确表示。如适用于所附实施例，精确时间协议用作数据值的载体。
在步骤S2，获取至少一个数据值。至少一个数据值由第一电子装置2a的处理单元来获取。至少一个数据值可表示由第一电子装置2a所获取的至少一个样本值。按照实施例，至少一个数据值由操作上耦合到第一电子装置2a的控制装置15来生成。此外，至少一个数据值具体可与线路差动保护应用相关。线路差动保护应用可要求在完全相同时间所测量、在两个不同分站所获取的至少一个数据值的比较。备选地，至少一个数据值具体可与一个分站中的汇流条保护功能相关。
第一电子装置2a的处理单元在步骤S4设置成将至少一个数据值作为有效载荷包含在精确时间协议PTP的消息中。精确时间协议可以是符合IEEE 1588的协议。消息可以是IEEE 1588同步帧的组成部分。
图8示出一实施例，按照其，至少一个数据值通过搭载来添加到IEEE 1588同步帧。为数据传递定义现有IEEE 1588同步帧中的类型长度值(TLV)字段。在延迟装置3，由第一电子装置2a对同步帧的传送的时间可确定为tx = t’1-RX - ΔtAB，其中t’1-RX - ΔtAB是在中继装置3的消息的接收的时间，以及ΔtAB是用于同步消息的传送的时长。ΔtAB可由中继装置通过解析由第一电子装置2a在同步消息中包含的时间戳来确定。因此，至少在理论上，如中继装置3所确定的tx对应于用于传送的真实时间点t1-TX。
图9示出一实施例，按照其，单独发送至少一个数据值和同步帧。在同步消息是独立消息的情况下，则也可要求时间戳的传送以及接收，以确定包含至少一个数据值的消息的等待时间。在中继装置3，由第一电子装置2a对至少一个数据值的传送的时间可确定为tx= t’1-RX - ΔtAB + ΔtA = t’1-RX - ΔtAB + t2-TX – t1-TX，其中ΔtA是用于同步消息的传送的时间点t1-TX与用于包含至少一个数据值的帧的传送的时间点t2-TX。
因此，消息的至少一个还可包括时间戳；时间戳如同搭载的情况(图8)中那样隐式传送，或者如同独立同步消息的情况(图9)中那样显式传送。因此，时间戳可与如第一电子装置2a所测量的消息的传送的时间点相关。消息还可包括与至少一个数据值的时限相关的信息。因此，这个信息可由第一电子装置2a的处理单元包含。例如，假定至少一个数据值在由第一电子装置2a的处理单元已经获取之后由第一电子装置2a的处理单元进一步处理。这种处理一般可具有某个时长。这个时长可被看作是内部延迟或等待时间，其应当暴露于第二电子装置2b。
这样组成的消息在步骤S6寻址到至少一个第二电子装置2b。这样寻址的消息然后在步骤S8传送给中继装置3。消息由第一电子装置2a的发射器来传送。
消息在步骤S14由中继装置3来接收。消息由中继装置3的接收器来接收。
一般来说，中继装置3设置成转发所接收消息、例如同步消息。它还可设置成在转发所接收消息之前将时间戳包含在消息中。时间戳可提供与在哪一个时间点由中继装置3接收消息以及在哪一个时间点由中继装置3传送(转发)消息相关的信息。消息的接收和传送之间的时长表示为驻留时间。因此，中继装置3的处理单元在步骤S16设置成确定与从第一电子装置2a接收消息到向第二电子装置2b传送消息之间的时长相关的驻留时长。将信息添加到消息。通过第一电子装置对消息的传送与中继装置对消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间也添加到消息。第一等待时间表示对等延迟。下面将公开第一等待时间的确定。因此，中继装置3的处理单元在步骤S18设置成将这样确定的驻留时长和第一链路等待时间包含在消息中。因此，中继装置3从第一电子装置2a转发包含至少一个数据值的消息，并且可对其添加时钟校正信息，以便补偿其自己的驻留时长以及其上接收消息的链路的对等延迟。由第一电子装置2a所传送的消息由此“收集”作为在到第二电子装置2b途中的IEEE 1588同步帧的等待时间。
如下面进一步说明，中继装置3还设置成将对等延迟值包含在消息中，对等延迟值与其上接收消息的传送链路的等待时间相关。对等延迟值可在独立消息中传送。时钟校正信息在步骤S32也可由中继装置3的处理单元在向第二电子装置2b传送消息之前包含在消息中。
在步骤S20，将包含驻留时长和第一链路等待时间的消息传送给第二电子装置2b。消息由中继装置3的发射器来传送。备选地，将包含驻留时长和第一链路等待时间的消息传送给另一个中继装置3，其又可将消息传送给第二电子装置2b。
由中继装置3的发射器所传送的消息在步骤S34由第二电子装置2b接收。
一般来说，PTP的路径延迟测量过程涉及两个消息、即同步消息以及延迟请求的精确定时。因此，其他消息也可由第一电子装置2a的发射器传送给中继装置3。其他消息可与路径延迟计算相关。按照实施例，其他消息与以上公开消息分离。
例如，10 Mbit/秒以太网链路比100 Mbit/秒以太网链路要慢。因此，第一延迟请求与第一电子装置2a和中继装置3之间的第一链路等待时间λ相关(如下面将公开，第二链路等待时间λ’与第一电子装置2a和中继装置3之间的传送链路的等待时间相关)。
因此，中继装置3的发射器设置成在步骤S22向第一电子装置2a传送第一分组延迟请求。第一分组延迟请求与第一电子装置2a对消息的传送和中继装置3对消息的接收之间的第一链路等待时间相关。第一分组延迟请求可以是IEEE 1588 Pdelay_Req消息。
第一分组延迟请求在步骤S10由第一电子装置2a的接收器接收。作为对其的响应，第一电子装置2a的发射器设置成在步骤S12向中继装置3传送第一分组延迟响应。第一分组延迟响应可包括第一分组延迟请求由第一电子装置2a接收时的局部时间点(即，按照第一装置的内部时钟的时间点)以及第一分组延迟响应由第一电子装置2a接收时的局部时间点。第一分组延迟响应由此确定第一链路等待时间。第一分组延迟响应可以是IEEE 1588Pdelay_Resp消息。在步骤S24，第一分组延迟响应由中继装置3的接收器接收。中继装置3由此能够确定与第一电子装置2a和中继装置3之间的传送链路关联的对等延迟λ。也就是说，λ= ((t4-t1))-(t3-t2))/2，其中t1是用于第一Pdelay_req的传送的时间点，t2是用于第一Pdelay_req的接收的时间点，t3是用于第一Pdelay_resp的传送的时间点，以及t4是涉及第一电子装置2a和中继装置3的第一Pdelay_resp的接收的时间点。
第二分组延迟请求可与中继装置3和第二电子装置2b之间的链路等待时间相关。因此，第二电子装置2b的发射器设置成在步骤S36向中继装置3传送第二分组延迟请求。第二分组延迟请求与中继装置3对消息的传送和第二电子装置2b对消息的接收之间的第二链路等待时间相关。第二分组延迟请求可以是IEEE 1588 Pdelay_Req消息。第二分组延迟请求在步骤S26由中继装置3的接收器接收。作为对其的响应，中继装置3的发射器设置成在步骤S28向第二电子装置2b传送第二分组延迟响应。在步骤S38，第二分组延迟响应由第二电子装置2b的接收器来接收，其由此能够确定与中继装置3和第二电子装置2b之间的传送链路关联的对等延迟λ’。第二分组延迟响应可以是IEEE 1588 Pdelay_Resp消息。也就是说，λ’ = ((t’4-t’1))-(t’3-t’2))/2，其中t’1是用于第二Pdelay_req的传送的时间点，t’2是用于Pdelay_req的接收的时间点，t’3用于第二Pdelay_resp的传送的时间点，以及t’4涉及第二电子装置2b和中继装置3的第二Pdelay_resp的接收的时间点。
中继装置3的处理单元可设置成在步骤S30还包括与第二分组延迟响应中的第一链路等待时间相关的信息。因此，第二分组延迟响应还可包括第一电子装置2a对消息的传送与中继装置3对消息的接收之间的第一链路等待时间值。第二电子装置2b的处理单元则可设置成在步骤S40通过相加第一链路等待时间、第二链路等待时间和驻留时长，来确定第一电子装置2a与第二电子装置2b之间的总等待时间。
按照实施例，假定从第一电子装置2a到中继装置3的传送时间与从中继装置3到第一电子装置2a的传送时间是相同的。传送时间的平均值则可视为从第一电子装置2a到中继装置3的传送时间以及从中继装置3到第一电子装置2a的传送时间的平均值。除了时间戳、驻留时长和/或与至少一个数据值的时限相关的信息之外，这个平均值也可提供给第二电子装置2b。
与第一链路等待时间和第二链路等待时间的确定相关的步骤可与同步消息的传送分离，并且因此也与至少一个数据值的传送分离。一般来说，与第一链路等待时间和第二链路等待时间的确定相关的步骤比与至少一个数据值的传送相关的步骤更少执行。数据值(如上所述，其可以是同步消息的组成部分)一般每秒传送若干次。直到第一链路等待时间和第二链路等待时间的已更新值为可用之前，消息因而可包括第一链路等待时间的先前确定值和/或第二链路等待时间的先前确定值。
以上主要参照几个示例描述了发明概念。但是，如本领域的技术人员易于理解，除了以上所公开之外的其它实施例在如所附权利要求书所限定的发明概念的范围之内同样是可能的。

Claims (20)

1.一种用于分站网络(1)中的等待时间确定的方法，所述方法在所述分站网络的第一电子装置(2a)中执行，所述方法包括：
获取(S2)至少一个数据值，所述至少一个数据值表示所述第一电子装置所获取的至少一个样本值；
将所述至少一个数据值作为有效载荷包含(S4)在精确时间协议的同步消息中，所述同步消息可选地还包括时间戳；
将所述同步消息寻址到(S6)至少一个第二电子装置(2b)；以及
将所述同步消息传送(S8)给中继装置(3)。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
从所述中继装置接收(S10)第一分组延迟请求，所述第一分组延迟请求与通过所述第一电子装置对所述同步消息的传送和所述中继装置对所述同步消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间相关；以及对其进行响应
将第一分组延迟响应传送(S12)给所述中继装置，所述第一分组延迟响应确定所述第一链路等待时间。
3.一种用于分站网络(1)中的等待时间确定的方法，所述方法在所述分站网络的第二电子装置(2b)中执行，所述方法包括：
从中继装置(3)接收(S34)精确时间协议的同步消息，所述同步消息包含作为有效载荷的至少一个数据值，所述至少一个数据值由第一电子装置(2a)包含，所述至少一个数据值表示所述第一电子装置所获取的至少一个样本值，所述同步消息可选地还包含时间戳，所述同步消息还包含与所述中继装置中从所述第一电子装置接收所述同步消息到所述中继装置中向所述第二电子装置传送所述同步消息之间的时长相关的驻留时长以及通过所述第一电子装置对所述同步消息的传送与所述中继装置对所述同步消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
将第二分组延迟请求传送(S36)给所述中继装置，所述第二分组延迟请求与通过所述中继装置对所述同步消息的传送和所述第二电子装置对所述同步消息的接收之间的时长所定义的第二链路等待时间相关；以及
从所述中继装置接收(S38)第二分组延迟响应，所述第二分组延迟响应确定所述第二链路等待时间。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二分组延迟响应还包括所述第一链路等待时间。
6.如权利要求4所述的方法，还包括：
通过相加所述第一链路等待时间、所述第二链路等待时间和所述驻留时长，来确定(S40)所述第一电子装置与所述第二电子装置之间的总等待时间。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述精确时间协议是符合IEEE 1588的协议。
8.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述同步消息是IEEE 1588同步帧的组成部分。
9.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述第一和/或第二电子装置是智能电子装置IED。
10.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述第一和/或第二电子装置是分站(4)的组成部分。
11.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述中继装置是IEEE 1588透明时钟装置(14)的组成部分。
12.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个数据值由操作上耦合到所述第一电子装置的控制装置(15)来生成。
13.一种计算机可读介质（12），包括用于分站中的等待时间确定的计算机程序(11)，所述计算机程序包括计算机程序代码，其在运行于至少一个处理单元(5，8)时使所述至少一个处理单元执行如权利要求1-12中的任一项所述的方法。
14.一种用于分站网络(1)中的等待时间确定的第一电子装置(2a)，包括：
处理单元(5)，设置成获取至少一个数据值，所述至少一个数据值表示所述第一电子装置所获取的至少一个样本值；
所述处理单元还设置成将所述至少一个数据值作为有效载荷包含在精确时间协议的同步消息中，所述同步消息可选地还包括时间戳；
所述处理单元还设置成将所述同步消息寻址到至少一个第二电子装置(2b)；以及
发射器(6)，设置成将所述同步消息传送给中继装置(3)。
15.一种用于分站网络(1)中的等待时间确定的第二电子装置(2b)，包括：
接收器(7)，设置成从中继装置接收精确时间协议的同步消息，所述同步消息包含作为有效载荷的至少一个数据值，所述至少一个数据值由第一电子装置包含，所述至少一个数据值表示所述第一电子装置所获取的至少一个样本值，所述同步消息可选地还包含时间戳，所述同步消息还包含与所述中继装置中从所述第一电子装置接收所述同步消息到所述中继装置中向所述第二电子装置传送所述同步消息之间的时长相关的驻留时长以及所述第一电子装置对所述同步消息的传送与所述中继装置对所述同步消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间。
16.一种用于分站网络(1)中的等待时间确定的系统，包括：
如权利要求14所述的第一电子装置(2a)；
如权利要求15所述的第二电子装置(2b)；以及
中继装置(3)，包括：
接收器(10)，设置成从所述第一电子装置(2a)接收精确时间协议的同步消息，其中所述同步消息被寻址到至少一个第二电子装置(2b)，并且包括作为有效载荷的至少一个数据值，所述至少一个数据值由所述第一电子装置包含，所述至少一个数据值表示所述第一电子装置所获取的至少一个样本值，所述同步消息可选地还包括时间戳；
处理单元(8)，设置成确定与从所述第一电子装置接收所述同步消息到向所述第二电子装置传送所述同步消息之间的时长相关的停留时长；
所述处理单元还设置成在所述同步消息中包含所述停留时长以及通过所述第一电子装置对所述同步消息的传送与所述中继装置对所述同步消息的接收之间的时长所定义的第一链路等待时间；以及
发射器(9)，设置成将所述同步消息传送给第二电子装置。
17.如权利要求16所述的系统，其中：
所述发射器(9)还设置成向所述第一电子装置传送第一分组延迟请求，所述第一分组延迟请求与所述第一链路等待时间相关；以及
所述接收器(10)还设置成从所述第一电子装置接收第一分组延迟响应，所述第一分组延迟响应确定所述第一链路等待时间。
18.如权利要求16所述的系统，其中
接收器(10)还设置成从所述至少一个第二电子装置或者另一中继装置来接收第二分组延迟请求，所述第二分组延迟请求与所述中继装置对所述同步消息的传送和所述至少一个第二电子装置或者所述另一中继装置对所述同步消息的接收之间的第二链路等待时间相关；以及对其进行响应
所述发射器(9)还设置成将第二分组延迟响应传送给所述至少一个第二电子装置或者所述另一中继装置，所述第二分组延迟响应确定所述第二链路等待时间。
19.如权利要求18所述的系统，当从属于权利要求17时，其中：
所述处理单元(8)还设置成将与所述第一链路等待时间相关的信息包含在所述第二分组延迟响应中。
20.如权利要求16至19中的任一项所述的系统，其中：
所述处理单元(18)还设置成在将所述同步消息传送给所述第二电子装置之前将时钟校正信息包含在所述同步消息中。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012216689B4 (de) * 2012-09-18 2017-05-04 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Überwachung eines Ethernet-basierten Kommunikationsnetzwerks in einem Kraftfahrzeug
JP5791828B2 (ja) * 2012-11-28 2015-10-07 三菱電機株式会社 中継装置及び通信システム及び中継方法
US20150009840A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Niksun, Inc. Packet time stamp processing methods, systems, and apparatus
CN105812117B (zh) * 2014-12-29 2017-05-10 中国科学院沈阳自动化研究所 面向工业异构网络的无线链路时延补偿装置和方法
JP6005307B1 (ja) * 2015-03-19 2016-10-12 三菱電機株式会社 通信装置およびネットワークシステム
CN105162726B (zh) * 2015-09-02 2018-05-29 南京磐能电力科技股份有限公司 基于e1链路的远程sv数据传输和延时补偿方法
KR102405694B1 (ko) * 2015-12-23 2022-06-07 삼성전자주식회사 전자 장치의 동작 방법과 중계 장치와 이의 동작 방법
CN108605006B (zh) * 2016-08-05 2021-03-12 富士电机株式会社 控制网络系统及其节点装置
CN109034616B (zh) * 2018-07-25 2021-11-02 贵州电网有限责任公司 一种基于智能变电站配置资料管控的统计分析系统
US10979330B2 (en) * 2018-10-08 2021-04-13 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Communication of electric power system samples without external time reference
CN110492967B (zh) * 2019-09-24 2021-11-02 瑞斯康达科技发展股份有限公司 一种时间同步方法、中继设备及装置
EP3859926A1 (en) 2020-01-31 2021-08-04 ABB Power Grids Switzerland AG Time synchronization between ieds of different substations
CN112993949B (zh) * 2021-02-26 2023-11-14 许继集团有限公司 一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法及装置
CN113595667B (zh) * 2021-06-28 2024-05-07 北京中电飞华通信有限公司 一种用于电力终端的时间同步系统及其方法、基站

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1541471A (zh) * 2001-06-09 2004-10-27 ��Ѷϵͳ��˾ 用于ip电话的动态等待时间管理
CN101854238A (zh) * 2009-04-06 2010-10-06 阿瓦亚公司 Ip网络上的网络同步
WO2012104326A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-09 Alcatel Lucent Automatic capture of the network delay components

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373834B1 (en) * 1997-12-19 2002-04-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Synchronization for cellular telecommunications network
US6438702B1 (en) * 1999-12-21 2002-08-20 Telcordia Technologies, Inc. Method for providing a precise network time service
US7633870B2 (en) * 2005-04-18 2009-12-15 Symmetricom, Inc. Network forwarding device and method that forward timing packets through the device with a constant delay
US20070260906A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 Corredoura Paul L Clock synchronization method and apparatus
US20080175275A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Time synchronization method between nodes in network and apparatus for implementing the same
JP5228714B2 (ja) * 2008-09-02 2013-07-03 富士通株式会社 時刻同期方法および中継装置
US8416812B2 (en) * 2008-09-22 2013-04-09 Codrut Radu Radulescu Network timing synchronization systems
CN102460324B (zh) * 2009-05-25 2014-07-30 维斯塔斯风力系统集团公司 一个全局精确时间和一个最大传输时间
JP5377663B2 (ja) * 2009-11-11 2013-12-25 三菱電機株式会社 通信システム、通信装置および時刻同期方法
US9768613B2 (en) * 2011-05-31 2017-09-19 Cisco Technology, Inc. Layered and distributed grid-specific network services
JP5768624B2 (ja) * 2011-09-26 2015-08-26 富士通株式会社 中継装置及び中継方法
JP6147467B2 (ja) * 2011-11-14 2017-06-14 富士通株式会社 フレーム伝送装置及び同期方法
US9065763B2 (en) * 2013-03-15 2015-06-23 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Transmission of data over a low-bandwidth communication channel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1541471A (zh) * 2001-06-09 2004-10-27 ��Ѷϵͳ��˾ 用于ip电话的动态等待时间管理
CN101854238A (zh) * 2009-04-06 2010-10-06 阿瓦亚公司 Ip网络上的网络同步
WO2012104326A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-09 Alcatel Lucent Automatic capture of the network delay components

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