CN106877960A - 一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法 - Google Patents

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雷浩亮
符金伟
李柏奎
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辛倩
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SHANGHAI WISCOM SUNEST ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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SHANGHAI WISCOM SUNEST ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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Abstract

本发明提一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法,包括步骤:A.设置标准时钟源;B.转换标准时间为时间戳;C.采用高精度对时同步算法对时同步时间戳;D.硬件逻辑电路检测高精度时间戳报文;E.同步配电测试仪或功率源的时钟。本发明采用高精度对时同步PTP协议,对时同步的精度可以达到亚微秒级别,安装简单方便,成本低,同步信号稳定。

Description

一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法
技术领域
本发明涉及高精度对时同步的方法,具体将涉及一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法。
背景技术
现有配电自动化系统的测试系统一般采用主方测试仪广播对时和GPS对时相结合的时钟同步方法:首先,通过GPS设备同步主方测试仪时钟;然后,主方测试仪通过通信通道的广播报文,对网络中其他从方测试仪进行时钟同步,或每台测试仪配置一个GPS模块,通过GPS输出的秒脉冲信号对测试仪的系统时钟进行同步。然而,这种时钟同步方法,受限于通信通道的延时和测试仪的报文处理延时,相对误差较大,仅适用于对时钟同步要求不高的测试。
在馈线自动化的故障分析和计算中,要求分布在不同地点的配电测试仪或功率源的对时同步精度达到微秒级别。但在实际应用GPS进行秒脉冲对时同步的场合,经过测量其对时同步精度仅达到毫秒级别。
为了保证高精度的对时同步效果,时间戳的标记至关重要,通常时间戳的标记位置有以下几种:PTP协议的应用层,PTP协议的MAC层和PTP协议的PHY层。前两者因为受到应用程序和网络协议处理响应的影响,延时存在不稳定因素,虽然能获得较高的精度,但仍然不够理想。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法,包括如下步骤:
A.设置标准时钟源;
B.转换标准时间为时间戳;
C.用高精度对时同步算法对时同步所述时间戳;
D.硬件逻辑电路检测高精度时间戳报文;
E.同步配电测试仪或功率源时钟。
步骤A中,设置主时钟服务器为标准时钟源,所述标准时钟源通过GPS通道获取标准时间。
步骤C中,对PTP协议的PHY层直接标记时间戳。PTP协议软件层处理高精度时间戳和同步报文。PTP协议利用状态机、最佳主时钟策略算法和最佳延时算法处理高精度时间戳报文。
步骤D中,硬件逻辑电路以硬件中断方式通知所述PTP协议处理所述高精度时间戳报文。
步骤E中,配电测试仪或功率源设有高精度对时同步模块;高精度对时同步模块支持PTP协议。高精度对时同步PTP协议通过网络通道分配到不同节点的配电测试仪或功率源。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明采用高精度对时同步PTP协议,对时同步的精度可以达到亚微秒级别,安装简单方便,成本低,同步信号稳定。
2、本发明通过设置主时钟服务器作为配电自动化测试系统的标准时钟源,解决了传统的对时同步方法中设备安装复杂,成本高和同步信号不稳定的问题。
3、本发明利用PTP协议通过内部状态机、最佳主时钟策略算法和最佳延时算法,实现对高精度时间戳报文的处理。
4、本发明利用PTP协议的处理结果对配电测试仪或功率源的内部时钟进行同步调整,达到高精度对时同步的效果,完全满足馈线自动化测试系统中故障分析计算对于时钟同步精度的要求。
附图说明
图1所示为本发明的异地多端数模仿真高精度对时同步方法示意图。
具体实施例
下面结合附图1对本发明作详细说明。
首先,设置一台主时钟服务器作为配电自动化测试系统的标准时钟源,它通过GPS通道获取标准时间,将标准时间转换成时间戳标记到PTP协议中,采用高精度对时同步协议PTP,通过网络通道发布给系统中分散在不同节点的配电测试仪或功率源。
然后,配电测试仪或功率源内部增加支持PTP协议的高精度对时同步模块,该模块负责将PTP协议中的时间戳提取出来,经过高精度时钟同步算法,对配电测试仪或功率源的内部时钟进行同步调整。
本发明采用直接PHY层标记时间戳,通过硬件逻辑电路和软件协议配合协调的方法,消除功率源或测试仪的应用软件和实时操作系统以及网络协议栈引起的延时,达到高精度的对时同步效果。
其中,硬件逻辑电路基于可编程逻辑器件的内置特定软件功能算法的自适应硬件逻辑电路模块,实现了高精度的报文检测功能。当检测到符合条件的报文时,将读取系统的时间值标记到报文中,然后通过系统的内部总线,将标记了高精度时间戳的报文送给CPU处理。
与此同时,PTP协议在软件层处理同步报文和高精度的时间戳:为了利用高精度的时间戳,将PTP协议设计为与前面设计的高精度硬件时间戳标记和同步电路相配合,当逻辑电路检测到符合条件的报文时,立即读取系统的时间值标记到报文中,通过硬件中断方式,通知PTP协议对标记了高精度时间戳的报文进行处理。
上述各部件中配电测试仪或功率源的硬件平台采用ARM CortexM4内核的CPU,软件平台采用ucOS实时嵌入式操作系统,PHY芯片采用支持IEEE1588的芯片DP83640。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异地多端数模仿真高精度对时同步方法,其特征在于,包括如下步骤:
A.设置标准时钟源;
B.转换标准时间为时间戳;
C.用高精度对时同步算法对时同步所述时间戳;
D.硬件逻辑电路检测高精度时间戳报文;
E.同步配电测试仪或功率源时钟。
2.根据权利要求1所述的对时同步方法,其特征在于,步骤A中,
设置主时钟服务器为标准时钟源,所述标准时钟源通过GPS通道获取标准时间。
3.根据权利要求1所述的对时同步方法,其特征在于,步骤C中,
对PTP协议的PHY层直接标记所述时间戳。
4.根据权利要求3所述的对时同步方法,其特征在于,
所述PTP协议软件层处理高精度时间戳和同步报文。
5.根据权利要求4所述的对时同步方法,其特征在于,
所述PTP协议利用状态机、最佳主时钟策略算法和最佳延时算法处理高精度时间戳报文。
6.根据权利要求1所述的对时同步方法,其特征在于,步骤D中,
所述硬件逻辑电路以硬件中断方式通知所述PTP协议处理所述高精度时间戳报文。
7.根据权利要求1所述的对时同步方法,其特征在于,步骤E中,
所述配电测试仪或功率源设有高精度对时同步模块;
所述高精度对时同步模块支持PTP协议。
8.根据权利要求7所述的对时同步方法,其特征在于,
高精度对时同步PTP协议通过网络通道分配到不同节点的所述配电测试仪或功率源。
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