RU2567379C1 - Передача данных по сети с пакетной коммутацией - Google Patents

Передача данных по сети с пакетной коммутацией Download PDF

Info

Publication number
RU2567379C1
RU2567379C1 RU2014133871/07A RU2014133871A RU2567379C1 RU 2567379 C1 RU2567379 C1 RU 2567379C1 RU 2014133871/07 A RU2014133871/07 A RU 2014133871/07A RU 2014133871 A RU2014133871 A RU 2014133871A RU 2567379 C1 RU2567379 C1 RU 2567379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
time
module
communication
packet
Prior art date
Application number
RU2014133871/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Доминик КАХИН
Рамон БЕХЛИ
Алекс ГЮГАКС
Херманн ШПИС
Original Assignee
Абб Текнолоджи Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Текнолоджи Аг filed Critical Абб Текнолоджи Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2567379C1 publication Critical patent/RU2567379C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0008—Synchronisation information channels, e.g. clock distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0647—Synchronisation among TDM nodes
    • H04J3/065—Synchronisation among TDM nodes using timestamps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H04L7/0033—Correction by delay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
    • H04L7/0033—Correction by delay
    • H04L7/0041—Delay of data signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation

Abstract

Изобретение относится к области передачи данных в электроэнергетических системах и предназначено для использования связи с пакетной коммутацией для передачи синхронных данных, мультиплексированных с разделением по времени, удаленному реле дифференциальной защиты линии. Изобретение раскрывает в частности способ для передачи данных (28а), который содержит этапы, на которых: принимают в первом модуле (22а) связи данные (28а) измерения; проставляют в этом первом модуле временную метку в данных (28а) измерения, используя временной тег (34); передают данные (28а) измерения второму модулю (22b) связи через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией; и выводят переданные данные (30а) измерения спустя предварительно определенное время (ΔtD) задержки после времени проставления временной метки в данных (28а) измерения. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области передачи данных в электроэнергетических системах. В частности, изобретение относится к передаче данных по сети передачи данных с пакетной коммутацией между синхронизированными по времени модулями связи.
Уровень техники
В случае дифференциальной защиты линии, линия электропередачи двумя реле дифференциальной защиты линии, размещенными в двух удаленных друг от друга местах или концах линии электропередачи. Сравнивая информацию о фазе тока в линии электропередачи в этих различных местах, реле дифференциальной защиты может обнаруживать критические ситуации на линии электропередачи, подобные коротким замыканиям, и может изолировать линию электропередачи от электрической сети прежде, чем последует повреждение электрооборудования.
Традиционно, в каждом из этих различных мест на линии электропередачи располагается измерительное устройство, которое измеряет фактическое значение тока по линии электропередачи. Данные каждого измерительного устройства могут затем быть отправлены реле дифференциальной защиты, которое сравнивает данные от различных измерительных устройств, например, для того, чтобы определить фазовый сдвиг между этими двумя токами в двух различных точках линии электропередачи. При этом возникает та проблема, что сравнивать необходимо данные, измеренные одновременно, и что реле защиты может, следовательно, нуждаться в том, чтобы знать временные задержки, вызванные линией связи.
Коммунальные предприятия снабжения электрической энергией, в большинстве случаев, для глобальной передачи операционных данных для критически важных задач, таких как сигналы телекоммуникационной защиты или данные управления и наблюдения SCADA (Диспетчерского управления и сбора данных) используют сети SDH (Синхронной цифровой иерархии) или SONET (Сеть синхронной оптической связи), использующие коммутацию каналов. В качестве альтернативы, передача данных между удаленными друг от друга местами коммунальных предприятий электроснабжения может основываться на сетях передачи данных с пакетной коммутацией, таких как сеть "Ethernet". Однако сети передачи данных с пакетной коммутацией могут иметь переменное время ожидания пакета, или разброс времени задержки пакета, то есть время передачи пакетов, отправленных с первого устройства на второе устройство, могут изменяться с течением времени. Кроме того, время передачи пакета, отправленного с первого устройства на второе устройство, может отличаться от времени передачи пакета, отправленного со второго устройства на первое устройство. Следовательно, синхронизация данных, передаваемых по сети с пакетной коммутацией, может оказаться трудной.
Статья W. A. Montgomery (В. А. Монтгомери), озаглавленная "Techniques for Packet Voice Synchronization", IEEE Journal Vol.SAC-1 No. 6, December 1983("Технологии для синхронизации пакетов речевых сигналов", журнал Института инженеров по электротехнике и электронике (США) том SAC - 1, номер 6, декабрь 1983 г.), описывает способы передавать пакетизированный речевой сигнал по сети с пакетной коммутацией и восстанавливать непрерывный поток речи из набора пакетов, прибывающих с переменным временем задержки при передаче и даже не по порядку. В сетях с протяженными линиями связи время задержки распространения сигнала может превышать 100 миллисекунд, в то время как ожидание пакетом своей очереди в коммутаторах приводит к значительному разбросу времени задержки между пакетами. В варианте реализации, который считают невыгодным по причинам стоимости, передатчик и приемник пакетов синхронизируются с привязкой к одному и тому же абсолютному времени, и каждый пакет несет указание времени его создания. Для прибывающего пакета целевое время окончания его воспроизведения определяется как некоторый фиксированный интервал времени после времени создания пакета. Синхронизация часов в передатчике и приемнике включает в себя надежный отдельный канал с известными задержками распространения сигнала.
Сущность изобретения
Цель данного изобретения может заключаться в том, чтобы использовать связь с пакетной коммутацией для передачи синхронных данных, мультиплексированных с разделением по времени, (TDM - данных) удаленному реле дифференциальной защиты линии. Эта цель может быть достигнута посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные приводимые в качестве примера варианты реализации изобретения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания.
Один аспект изобретения относится к способу передачи данных по сети передачи данных с пакетной коммутацией между синхронизированными по времени модулями связи.
В соответствии с вариантом реализации изобретения способ содержит этапы, на которых: принимают синхронные TDM - данные (данные, мультиплексированные с разделением по времени) в первом модуле связи, или модуле связи источника данных; генерируют в первом модуле временную метку, причем временная метка указывает время приема этих синхронных TDM - данных в первом модуле, в частности, время приема первого бита последовательности битов, которые впоследствии подлежат пакетированию в пакет данных; передают принятое количество данных в пакете данных второму модулю связи, или модулю связи адресата данных, через сеть передачи данных с пакетной коммутацией; и выводят переданные данные в синхронной форме, посредством второго модуля, после истечения предварительно определенного времени задержки после времени приема данных в первом модуле. Короче говоря, способ эмулирует канал связи с коммутацией цепей с предварительно определяемым и управляемым временем задержки между источником и адресатом синхронных TDM - данных.
Временная метка генерируется из показания первых часов, относящихся к первому модулю связи, которые синхронизированы со вторыми часами во втором модуле. Предварительно определенная временная задержка, или время задержки, имеют постоянное значение, по меньшей мере, для некоторого промежутка времени, и могут быть сконфигурированы и, в конечном счете, адаптированы оператором или автоматическим механизмом адаптации. Фактическое время вывода данных во втором модуле может быть определено первым модулем, в каковом случае время вывода данных передается второму модулю наряду с данными, или вторым модулем на основе временной метки, переданной из первого модуля.
В предпочтительном варианте реализации изобретение применяется к передаче данных непрерывного измерения или к данным управления или защиты, соответственно, для пользы системы передачи электрической энергии или управления коммунальным предприятием. В частности, в целях дифференциальной защиты линии для линии электропередачи, второй модуль соединяется с реле дифференциальной защиты линии, которому предоставляются выводимые данные и которое управляет выключателем для прерывания линии электропередачи. Стандартные реле дифференциальной защиты линии спроектированы для приема синхронного потока TDM - данных с постоянным временем задержки и, таким образом, не требуют своей замены в случае, когда используется в сочетании с каналом связи с удаленным реле дифференциальной защиты линии, который установлен посредством аппаратных средств сети с пакетной коммутацией в соответствии с изобретением.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, время передачи вычисляется во втором модуле на основе разности между временной меткой и показаниями времени на вторых часах во втором модуле связи, которое указывает время приема пакета во втором модуле. После ожидания в течение времени ожидания, основанного на разности между временем передачи и предварительно заданным временем задержки, второй модуль связи может вывести переданные данные. Акт ожидания или задерживания вывода данных может быть достигнут посредством записи, во втором модуле, переданных данные в соответствующем месте выходного буфера флуктуации.
Дополнительные аспекты изобретения относятся к компьютерной программе для передачи данных по сети передачи данных с пакетной коммутацией, каковая программа приспособлена, при ее исполнении процессором или FPGA (вентильной матрицей с эксплуатационным программированием), осуществлять этапы способа, который описан выше и ниже, и к машиночитаемому носителю информации, на котором хранится такого рода компьютерная программа.
Машиночитаемый носитель информации может представлять собой гибкий диск, жесткий диск, запоминающее устройство с USB (Универсальной последовательной шиной), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), СППЗУ (Постоянное запоминающее устройство), программируемое ПЗУ (Стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) и ФЛЭШ - память. Машиночитаемый носитель информации может также представлять собой сеть передачи данных, например сеть "Интернет", которая позволяет загрузку кода программы.
Дополнительный аспект изобретения относится к модулю связи адресата данных, или второму модулю связи, например модулю связи, соединенному с реле защиты электроэнергетической системы. Этот модуль связи может быть частью реле защиты или может быть отдельным устройством, соединенным с этим реле защиты средствами связи.
В соответствии с вариантом реализации изобретения, модуль связи адресата данных приспособлен для выполнения способа, который описан выше и ниже. Например, модуль связи адресата данных может быть приспособлен к приему переданных данных от модуля связи источника данных, или первого модуля связи, через сеть передачи данных с пакетной коммутацией. Этот модуль связи может быть сконфигурирован для того, чтобы выводить переданные данные после истечения предварительно определенного времени задержки после присвоения временной метки данным в модуле связи источника данных.
Дополнительный аспект изобретения относится к системе связи для электроэнергетической системы, которая содержит, по меньшей мере, два таких модуля связи, которые соединены между собой сетью передачи данных с пакетной коммутацией.
В соответствии с вариантом реализации изобретения, система связи приспособлена для исполнения способа, который описан выше и ниже. Такая система связи может быть приспособлена к предоставлению синхронных TDM - данных с предварительно определенным временем задержки удаленному реле защиты.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из описываемых далее вариантов реализации изобретения и будут объясняться со ссылкой на них.
Краткое описание чертежей
Предмет изобретения будет объяснен более подробно в нижеследующем тексте со ссылкой на приводимые в качестве примера варианты реализации изобретения, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 схематично показана электроэнергетическая система, соответствующая варианту реализации изобретения.
На фиг. 2 показана схема с временными задержками, соответствующая варианту реализации изобретения.
На фиг. 3 показана блок - схема последовательности операций для способа передачи данных, соответствующего варианту реализации изобретения.
На фиг. 4 показана блок - схема последовательности операций для способа синхронизирования модулей связи, соответствующего варианту реализации изобретения.
В принципе, на фигурах идентичные части снабжены одинаковыми ссылочными позициями.
Детализированное описание приводимых в качестве примера вариантов реализации изобретения
На фиг. 1 показана электроэнергетическая система (10) с линией (12) электропередачи. На линии (12) электропередачи, в удаленных друг от друга местах или на подстанциях (14а), (14b) располагаются два реле (18а), (18b) защиты. Вполне может быть, что эти два реле (18а), (18b) защиты удалены друг от друга более чем на десять или даже более чем на сто километров.
Каждое реле (18а), (18b) защиты управляет включателем (16а), (16b) для прерывания линии (12) электропередачи. Например, линия (12) электропередачи может быть посредством одного из переключателей (16а), (16b) отсоединена от сети электроснабжения.
Кроме того, каждое реле (18а), (18b) защиты соединено с измерительным модулем (20а), (20b) для измерения электрического тока в линии (12) электропередачи и модулем (22а), (22b) связи, предназначенным для обмена данными с другим оборудованием электроэнергетической системы (10).
Эти два реле (18а), (18b) защиты соединены между собой для передачи данных через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией, которая, например, может представлять собой сеть "Ethernet" или IP (Межсетевого протокола) или MPLS (Многопротокольной коммутации с помощью меток - признаков). В частности, модули (22а), (22b) связи могут обмениваться друг с другом пакетами (26) данных.
Например, измерительный модуль (20а) может генерировать данные непрерывного измерения, которые предоставляются для обработки реле (18а) защиты, и вслед за этим принимаются, в качестве синхронных TDM - данных (28а) измерений, в первом модуле (22a) связи и сохраняются в пакетах (26) данных. Первый модуль (22a) связи может передавать пакеты (26) данных, через сеть (24) передачи данных, второму модулю (22b) связи, который извлекает переданные синхронные TDM - данные (30a) измерений из пакетов (26) данных и выводит эти данные в непрерывном потоке данных в реле (18b) защиты.
Реле (18b) защиты может быть приспособлено к приему данных измерения от измерительного модуля (20b) и может сравнивать переданные данные (30а) измерения с прежними данными для отыскания информации о разности фаз между измеренными значениями электрического тока в этих двух местах расположения измерительных модулей (20а), (20b).
Следует отметить, что реле (18а), (18b) защиты могут быть сконструированы одинаковым образом и что обмен данными и обработка данных могут быть полностью симметричными. Например, синхронные TDM - данные (данные, мультиплексированные с разделением по времени) (28b) от реле (18b) защиты могут быть переданы реле (18а) защиты и могут быть выведены в качестве переданных синхронных TDM - данных (30b).
Поскольку для передачи пакета (26) данных через сеть (24) передачи данных требуется время, то переданные данные (30а) имеют временную задержку по отношению к данным измерения, которые были измерены измерительным модулем (20b) одновременно с тем, как измерительный модуль (20а) измерял данные (28а) измерения.
Реле (18а), (18b) защиты может быть сконфигурировано таким образом, что предполагается, что переданные данные (30а), (30b) измерения имеют постоянное время задержки по отношению к локальному измерению в измерительном модуле (20а), (20b).
Поскольку сеть (24) передачи данных является сетью с пакетной коммутацией, то время передачи пакета (26) данных между двумя модулями (22а), (22b) связи может изменяться с течением времени и может также быть асимметричным по отношению к направлению передачи данных. Например, время передачи пакета (26) данных, отправленного от модуля (22a) связи к модулю (22b) связи, может отличаться от времени передачи пакета (26) данных, отправленного от модуля (22b) связи к модулю (22a) связи. Непостоянное время передачи пакетов (26) данных можно также назвать разбросом времени задержки пакета.
Система (32) связи (содержащая модули (22а), (22b) связи и сеть (24) передачи данных) в состоянии компенсировать эту переменную флуктуацию, как это будет объяснено ниже.
Чтобы достигать этого, модуль (22a) связи сохраняет в пакете (26) данных временную метку или тег (признак) (34). Временной тег (34) может быть сгенерирован из показаний времени на локальных часах (36 а) модуля (22a) связи. После получения пакета (26) данных модуль (22b) связи вычисляет время передачи для этой конкретной передачи пакета (26) данных и ждет до тех пор, пока не истечет некоторое предварительно определенное время задержки, прежде чем переданные данные (30а) измерения будут выведены в реле (18b) защиты. В течение этого времени ожидания пакет (26) данных и/или данные (28а) измерения могут быть сохранены в буфере (38b) флуктуации, имеющемся в модуле (22b) связи. (Также и модуль (22a) связи может иметь буфер (38а) флуктуации для сохранения пакетов (26) данных, поступающих от модуля (22b) связи.)
На фиг. 2 показана схема с различными показателями времени, которые могут быть использованы в ходе этого вычисления.
В момент (ts) времени данные (28а) сохраняются в пакете данных, и им присваивается временная метка посредством временного тега (34). В момент (tR) времени данные (28а) принимаются на втором модуле (22b) связи, а в момент (TO) времени переданные данные (30а) выводятся в реле (18b) защиты.
Модуль (22b) связи вычисляет время (ΔtT) передачи как разность между моментами (tR) и (tS) времени, а время (ΔtW) ожидания как разность между предварительно определенным временем (ΔtD) задержки и временем (ΔtT) передачи. Момент (tR) времени определяется на основе показаний времени на локальных часах (36b), относящихся ко второму модулю (22b) связи.
На фиг. 3 показан способ передачи данных, который будет объяснен со ссылкой на фиг. 1 и 2.
На этапе 100, первый измерительный модуль (20а) генерирует первые данные измерения, измеряя первый ток в первом месте на линии (12) электропередачи.
На этапе 102, эти данные измерения обрабатывается или ими оперируют в реле (18а) защиты и вслед за этим их в качестве синхронных TDM - данных (28а) измерения принимают в первом модуле (22a) связи. Первый модуль (22a) связи записывает синхронные TDM - данные (28а) измерения в пакет (26) данных.
Например, приблизительно от 0,125 микросекунды до нескольких миллисекунд синхронных TDM - данных (28а) пакетируются в пакет (26) формата Ethernet, IP (Межсетевого протокола) или MPLS (Многопротокольной коммутация с помощью меток - признаков), в качестве его полезных данных.
На этапе 104, модуль (22a) связи отмечает время первых измерительных данных (28 а) посредством временного тега (34). Временной тег (34) сгенерирован по фактическим показаниям времени первых часов (36а). Временной тег (34) может быть сохранен в пакете (26) данных. Например, в пакет формата Ethernet, IP или MPLS, в качестве его полезных данных, дополнительно пакетируется временной тег (34), указывающий информацию о времени дня, в которое первый бит данных (28а) в пакете (26) был принят в модуле (22a) связи.
На этапе 106, пакет (26) данных и, в частности, первые данные (28а) измерения и временной тег (34), передаются, через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией, второму модулю (22b) связи.
На этапе 108, пакет (26) данных принимается во втором модуле (22b) связи. Второй модуль (22b) связи может извлечь из пакета (26) данных первые данные (28а) измерения и временной тег (34).
Кроме того, второй модуль (22b) связи вычисляет, исходя из временного тега (34) время (ΔtT) передачи и время (ΔtW) ожидания. Время (ΔtT)передачи вычисляют во второй модули (22b) связи, основываясь на разности между фактическим показанием времени на вторых часах (36b) и временным тегом (34). Время (ΔtW) ожидания вычисляется на основе разности между предварительно определенным временем (ΔtD) задержки и временем (ΔtT) передачи.
На этапе 110, модуль (22b) связи сохраняет переданные данные (30а) измерения 30а в буфере (38b) флуктуации, относящемся ко второму модулю (22b) связи, и ожидает в течение вычисленного времени (ΔtW) ожидания. Таким образом, модуль (22b) связи задерживает выведение переданных данных (30а) измерения на время (ΔtW) ожидания.
На этапе 112, второй модуль (22b) связи выводит переданные данные (30а) измерения с предварительно определенным временем (ΔtD) задержки после присвоения временной метки синхронным TDM - данным (28а) измерения. Переданные данные (30а) измерения могут содержать измеренные значения, относящиеся к измерению тока в измерительном модуле (20а).
В частности, переданные данные (30а) измерения выводятся в реле (18b) защиты. Если резюмировать вышесказанное, то данные (28а) измерения, отправленные в момент (tS) времени, выводятся в момент (tO) времени, которым управляют таким образом, чтобы он следовал на некоторое предварительно определенное время (ΔtD) задержки позже момента (tS) времени. Таким образом, этот способ может рассматриваться как эмуляция цепи в сети (24) пакетной коммутации, например, для применения дифференциальной защиты линии, или система (32) связи может рассматриваться как включающая в себя некоторый эмулированный канал (40) связи с коммутацией цепей.
Таким образом, способ может предоставлять сервис эмуляции цепи посредством глобальной сети (24) связи, основанной на сети "Ethernet", что подходит для применения дифференциальной защиты линии.
Например, пакет (26) формата "Ethernet", IP или MPLS, содержащий данные (28а) измерения для некоторого конкретного интервала времени, который мог быть принят модулем (22a) связи через по синхронному каналу связи, передается узлу - адресату данных, то есть модулю (22b) связи, сервиса эмуляции цепи. В модуле (22b) связи данные (28а) измерения могут быть вновь преобразованы в последовательную форму и размещены в буфере (38b) флуктуации. Буфер (38b) флуктуации может использоваться для компенсации разброса времени задержки связи в сети (24) с пакетной коммутацией. Используя для считывания битов данных некоторую синхронизированную частоту, можно восстановить синхронный TDM - сигнал (сигнал, мультиплексированный с разделением по времени) (30а), что может быть эмулировано посредством сети (24) с пакетной коммутацией, и могут быть обеспечены низкая получаемая в результате флуктуация и значения "дрейфа".
Информация дополнительно переданного временного тега (34) может быть использована для того, чтобы с высокой точностью управлять временем задержки эмулированной цепи (40). Посредством временного тега (34) принимающий узел сервиса эмуляции цепи (то есть второй модуль (22b) связи) может получить точное абсолютное значение времени, когда первый бит конкретного интервала данных в данных (28а) измерения прибыл в отправляющий узел сервиса эмуляции цепи (то есть в модуль (22a) связи).
Следует отметить, что имеется несколько технологий, которые могут поддерживать эмуляцию каналов с коммутацией цепей в сетях с пакетной коммутацией, как, например, сервис эмуляции цепей посредством пакетов (CESoP - сервис). Эти технологии могут поддерживать низкий разброс времени задержки пакета и, таким образом, низкую асимметричную задержку в линии связи для синхронных TDM - сигналов, будучи объединенными с очень точной синхронизации элементов сети связи, например с синхронной Ethernet Sync - E или будучи объединенными с двухточечным трактом связи через сеть с пакетной коммутацией с зарезервированной шириной полосы пропускания и гарантированным приоритетом для особого сервиса связи, как например, многопротокольная коммутация с помощью меток - признаков (MPLS).
Однако, в случае асимметричной задержки связи между модулями (22а), (22b), для достижения требований к синхронизации данных, которые обычно предъявляются со стороны дифференциальной защиты линии, могут подойти только способ, который описан выше и ниже.
На этапе 114, измерительный модуль (20b) генерирует вторые данные измерения, измеряя второй ток во втором месте на линии (12) электропередачи. Вторые данные (30b) предоставляются в реле (18b) защиты.
Когда эти два измерения измерительными модулями (20а), (20b) выполнены в одно и то же время, время прибытия соответствующих данных измерения в реле (18b) защиты имеет некоторое предварительно определенное время (ΔtD) задержки друг относительно друга.
На этапе 116, реле (18b) защиты обрабатывает данные измерения таким образом, что сравнены измерения в равные моменты времени. Реле (18b) защиты знает о постоянном времени (ΔtD) задержки и соответствующим образом сдвигает переданные данные (30а) измерения. Например, может быть сравнена информацию о фазе в двух различных точках линии (12) электропередачи, и может быть осуществлена дифференциальная защита линии между реле (18а) и (18b) защиты линии.
Два реле (18а) и (18b) защиты могут осуществлять временное соотнесение данных (30а), (30b) измерения, поступающие с удаленного конца с локальными данными измерения, компенсируя известное, фиксированное и свободное от флуктуации время задержки между локальными данными измерения и данными (30а), (30b) измерения в удаленном месте.
Предпочтительно, чтобы эмулированный канал (40) связи с коммутацией цепей для дифференциальной защиты линии демонстрировал следующие свойства.
Канал (40) связи имеет некоторое фиксированное время (ΔtD) задержки, не большее чем 10 миллисекунд, приходящихся на одно направление. Это может быть мотивировано требованием к применению защиты в реле (18а) и (18b) защиты, чтобы они реагировали на неисправности, возникающие на защищаемой линии (12) электропередачи, в рамках определенных временных пределов.
Канал (40) связи вносит в значения измерения тока, содержащиеся в данных (28а), (28b) измерения, передаваемым по каналу (40) связи, низкую флуктуацию.
Канал (40) связи имеет дифференциальное время задержки между двумя направлениями связи, которое составляет не больше чем 160 микросекунд. Требование в отношении 160 микросекунд может быть мотивировано целью дифференциальной защиты линии, заключающейся в том, чтобы обнаруживать такое малое рассогласование по фазе, как 3°, что в сети электроснабжения, имеющей частоту 50 Гц, соответствует приблизительно 160 микросекундам.
На фиг. 4 показана блок - схема последовательности операций для способа для способа синхронизирования часов (36a), (36b) модулей (22a) и (22b) связи. Способ, показанный на фиг. 4, может исполняться перед способом, показанным на фиг. 3.
Что касается сервиса эмуляции цепи посредством сети (24) с пакетной коммутацией, подходящего для применения дифференциальной защиты линии, то может потребоваться не только точная частотная синхронизация двух модулей (22а), (22b) связи для того, чтобы удерживать флуктуацию (и “дрейф”, “медленную флуктуацию”) в канале (40) связи низкой, но дополнительно может потребоваться точная синхронизация времени дня в модулях (22а), (22b) связи для того, чтобы точно управлять временем задержки связи в канале (40) связи в каждом направлении. Если предположить, что время задержки связи в каждом направлении может быть отрегулировано с точностью до 160 микросекунд / 2=80 микросекунд, приходящихся на одно направление, то получающуюся в результате асимметричную задержку между этими двумя направлениями легко сдерживать в рамках вышеупомянутого предела, составляющего 160 микросекунд.
Эти требования могут быть удовлетворены посредством синхронизирования локальных часов (36a), (38b) с глобальными главными часами (50). Как показано на фиг. 1, глобальными главными часами (50) может содержать некоторое дополнительное устройство (52), соединенное с сетью (24) передачи данных с пакетной коммутацией.
На этапе 200, первые часы (36а), относящиеся к первому модулю (22a) связи, синхронизируются, через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией.
На этапе 202, с этими главными часами (50) синхронизируются, через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией, вторые часы (36b), относящиеся ко второму модулю (22b) связи.
Таким образом, первые часы (36а), используемые для генерирования временного тега (34), и вторые часы (36b), используемые для вычисления времени (ΔtT) задержки, могут быть синхронизированы с высокой точностью.
Что касается синхронизации часов (36), (36b), (50), то для того, чтобы достигнуть синхронизации по времени и частоте всех узлов связи, то есть модулей (22а), (22b), (52) связи в сети (24) связи, может быть использован протокол синхронизации по времени и частоте, соответствующий стандарту IEEE 1588v2 (стандарту 1588, версии 2, Института инженеров по электротехнике и электронике (США)), также именуемому как протокол точного времени (РТР - протокол).
Если все узлы сети, то есть модули (22а), (22b) и (52) связи реализуют, например, профиль, соответствующий IEEE С37.238 - профиль возможностей - стандарта IEEE 1588v2, то неопределенность синхронизации, приходящаяся на один узел (22а), (22b), (52) сети не может быть больше чем 50 наносекунд. Другими словами, сеть (24) передачи данных, содержащая 200 узлов связи, может все-таки достигнуть погрешность синхронизации, которая составляет не более чем 10 микросекунд. Этого может быть достаточно для того, чтобы получить сервис эмуляции двухточечной цепи, который имеет требуемую точность в настройке времени задержки в тракте.
Синхронные TDM - данные (28а) измерения, которые приняты в модуле (22a) связи, который образует отправную точку линии (40) эмуляции цепи посредством сети (24) с пакетной коммутацией, можно в таком случае пометить временной меткой с высокой точностью, используя локальные часы (36а), которые синхронизированы через сеть (24) передачи данных с использованием стандарта IEEE 1588v2.
Используя локальные часы (36b, которые также могут быть синхронизированы с теми же самыми главными часами (50) по стандарту IEEE 1588v2, что и часы (36а), принимающий узел, то есть модуль (22b) связи, сервиса эмуляции цепи может в таком случае отложить восстановление синхронных переданных данных (30а) измерения таким образом, чтобы предварительно определенное время (ΔtD) задержки связи было выдержано с высокой точностью.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или приводимые в качестве примера, а не ограничительные; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами своей реализации. Специалисты, имеющие квалификацию в данной области техники и практически осуществляющие это заявленное изобретение, изучив чертежи, раскрытие и прилагаемую формулу изобретения могут понять и осуществить другие вариации раскрытых вариантов реализации изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль "а" или "an" не исключает множественности. Одиночный процессор или контроллер или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, упомянутых в формуле изобретения. Тот простой факт, что некоторые меры описываются во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что нельзя с пользой использовать объединение этих мер. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться в качестве ограничивающих объем изобретения.

Claims (13)

1. Способ передачи данных по сети (24) передачи данных с пакетной коммутацией между синхронизированными по времени модулями (22а, 22b) связи, причем способ содержит этапы, на которых:
принимают синхронные TDM-данные (28а) (данные, мультиплексированные с разделением по времени) в первом модуле (22а) связи;
генерируют, посредством первого модуля (22а), временную метку (34), указывающую время приема этих синхронных TDM-данных (28а) в первом модуле;
передают, в пакете (26) данных, принятые синхронные TDM-данные (28а) второму модулю (22b) связи через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией;
выводят, посредством второго модуля (22b), переданные синхронные TDM-данные (30а) во время (tO) вывода данных, определяемое посредством прибавления предварительно определенного времени (ΔtD) задержки к временной метке (34), при этом способ дополнительно содержит этапы, на которых:
вычисляют, посредством второго модуля (22b) связи, время (ΔtT) передачи, основываясь на разности между временем приема пакета, для пакета (26) данных, во втором модуле (22b) и временной меткой (34);
вычисляют время (ΔtW) ожидания как разность между предварительно определенным временем (ΔtD) задержки и временем (ΔtT) передачи;
задерживают вывод переданных синхронных TDM-данных (30а) на время (ΔtW) ожидания.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
передают временную метку (34) в пакете (26) данных второму модулю (22b); или
определяют, посредством первого модуля (22а), время (tO) вывода данных, и передают это время (tO) вывода данных в пакете (26) данных второму модулю (22b).
3. Способ по п. 1 или 2, в котором модули (22а, 22b) связи представляют собой узлы сети связи электроэнергетической системы, в котором синхронные TDM-данные (28а) включают в себя данные измерения, и в котором предварительно определенное время (ΔtD) задержки меньше чем 10 мс, дополнительно содержащий этап, на котором:
предоставляют, посредством второго модуля (22b) связи, переданные синхронные TDM-данные (30а) в реле (18b) дифференциальной защиты линии, сконфигурированное таким образом, чтобы защищать линию (12) электропередачи в энергетической системе.
4. Способ по п. 3, в котором линия связи (40) для синхронных TDM-данных (28а), включающая в себя эти два модуля (22а, 22b) связи и сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией, имеет точность времени задержки связи, более высокую, чем 80 мкс, приходящихся на одно направление.
5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:
сохраняют переданные синхронные TDM-данные (30а) в буфере (38b) флуктуации, относящемся ко второму модулю (22b) связи, в течение времени (ΔtW) ожидания.
6. Способ по одному из пп. 1, 2 или 4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
синхронизируют первые часы (36а), относящиеся к первому модулю (22а) связи, с главными часами (50), причем первые часы (36а) используются для проставления временной метки в синхронных TDM-данных (28а);
синхронизируют вторые часы (36b), относящиеся ко второму модулю (22b) связи, с главными часами (50),
при этом первые часы (36а) и вторые часы (36b) синхронизируются с главными часами (50) через сеть (24) передачи данных с пакетной коммутацией.
7. Способ по п. 6, в котором в качестве главных часов действуют одни часы из числа: первых часов (36а) или вторых часов (36b).
8. Способ по п. 6, в котором для синхронизации используется протокол точного времени (РТР-протокол), соответствующий протоколу синхронизации по времени и частоте, соответствующему стандарту IEEE 1588v2 (Стандарту 1588, версии 2, Института инженеров по электротехнике и электронике (США)).
9. Способ по п. 7, в котором для синхронизации используется протокол точного времени (РТР-протокол), соответствующий протоколу синхронизации по времени и частоте, соответствующему стандарту IEEE 1588v2 (Стандарту 1588, версии 2, Института инженеров по электротехнике и электронике (США)).
10. Машиночитаемый носитель информации, на котором хранится компьютерная программа для передачи данных, по сети (24) передачи данных с пакетной коммутацией, между синхронизированными по времени модулями (22а, 22b) связи, каковая программа, при ее исполнении процессором в модуле (22b) связи адресата данных, приспособленном для того, чтобы осуществлять обмен пакетами данных с модулем (22а) связи источника данных по сети (24) передачи данных с пакетной коммутацией, заставляет модуль (22b) связи адресата данных выполнять этап, на котором:
- выводят, во время (tO) вывода данных, синхронные TDM-данные (30а), переданные в пакете (26) данных от модуля (22а) источника данных, при этом время (tO) вывода данных определяется посредством прибавления предварительно определенного времени (ΔtO) задержки к временной метке (34), сгенерированной модулем (22а) источника данных и указывающей время приема синхронных TDM-данных (28а) в модуле (22а) источника данных;
- вычисляют, посредством второго модуля (22b) связи, время (ΔtT) передачи, основываясь на разности между временем приема пакета, для пакета (26) данных, во втором модуле (22b) и временной меткой (34);
- вычисляют время (ΔtW) ожидания как разность между предварительно определенным временем (ΔtD) задержки и временем (ΔtT) передачи;
- задерживают вывод переданных синхронных TDM-данных (30а) на время (ΔtW) ожидания.
11. Модуль (22b) связи адресата данных, приспособленный для того, чтобы осуществлять обмен пакетами данных с модулем (22а) связи источника данных по сети (24) передачи данных с пакетной коммутацией, причем эти модули связи синхронизированы по времени, отличающийся тем, что этот модуль (22b) адресата данных сконфигурирован таким образом, чтобы
выводить, во время (tO) вывода данных, синхронные TDM-данные (30а), переданные в пакете (26) данных от модуля (22а) источника данных, при этом время (tO) вывода данных определяется посредством прибавления предварительно определенного времени (ΔtD) задержки к временной метке (34), сгенерированной модулем (22а) источника данных и указывающей время приема синхронных TDM-данных (28а) в модуле (22а) источника данных;
вычислять, посредством второго модуля (22b) связи, время (ΔtT) передачи, основываясь на разности между временем приема пакета, для пакета (26) данных, во втором модуле (22b) и временной меткой (34);
вычислять время (ΔtW) ожидания как разность между предварительно определенным временем (ΔtD) задержки и временем (ΔtT) передачи;
задерживать вывод переданных синхронных TDM-данных (30а) на время (ΔtW) ожидания.
12. Модуль (22b) связи адресата данных по п. 11, причем модули (22а, 22b) связи представляют собой узлы сети связи электроэнергетической системы, причем синхронные TDM-данные (28а) включают в себя данные непрерывного измерения, и причем предварительно определенное время (ΔtD) задержки меньше, чем 10 мс, отличающийся тем, что этот модуль (22b) связи адресата данных сконфигурирован таким образом, чтобы:
предоставлять переданные синхронные TDM-данные (30а) в реле (18b) дифференциальной защиты линии, сконфигурированное таким образом, чтобы защищать линию (12) электропередачи в энергетической системе.
13. Система (32) связи для электроэнергетической системы (10),
в которой эта система (32) связи содержит первый модуль (22а) связи и второй модуль (22b) связи;
в которой эта система (32) связи приспособлена для исполнения способа, соответствующего одному из пп. 1-9.
RU2014133871/07A 2012-01-19 2013-01-21 Передача данных по сети с пакетной коммутацией RU2567379C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12151667.8A EP2618502A1 (en) 2012-01-19 2012-01-19 Data transmission over packet switched network
EP12151667.8 2012-01-19
PCT/EP2013/050998 WO2013107896A1 (en) 2012-01-19 2013-01-21 Data transmission over packet switched network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2567379C1 true RU2567379C1 (ru) 2015-11-10

Family

ID=47603684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133871/07A RU2567379C1 (ru) 2012-01-19 2013-01-21 Передача данных по сети с пакетной коммутацией

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9537648B2 (ru)
EP (2) EP2618502A1 (ru)
CN (1) CN104054284B (ru)
BR (1) BR112014017634A8 (ru)
CA (1) CA2858777C (ru)
HK (1) HK1202191A1 (ru)
RU (1) RU2567379C1 (ru)
WO (1) WO2013107896A1 (ru)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503676B (en) * 2012-07-03 2015-04-29 Canon Kk Method and device for communicating data
US20230093388A1 (en) * 2012-07-05 2023-03-23 Accedian Networks Inc. Method for devices in a network to participate in an end-to-end measurement of latency
GB2503933B (en) * 2012-07-13 2015-07-15 Canon Kk Time sensitive transaction over an asynchronous serial link
KR20150141053A (ko) 2014-06-09 2015-12-17 엘에스산전 주식회사 보호계전시스템 및 이의 데이터 수집방법
EP3082207A1 (en) * 2015-04-14 2016-10-19 ABB Technology AG Method for transmitting a teleprotection command using sequence number
EP3136528B1 (de) 2015-08-31 2020-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutzverfahren, differentialschutzeinrichtung und differentialschutzsystem
CN105530697B (zh) * 2015-12-15 2019-02-01 重庆大学 一种支持工业物联网业务时间同步方法
AT518674B1 (de) * 2016-06-06 2018-02-15 Sprecher Automation Gmbh Verfahren zur synchronisierten Erfassung von zur Steuerung von Differentialschutzeinrichtungen elektrischer Energieleitungen benötigten Messdaten
JP6374466B2 (ja) 2016-11-11 2018-08-15 ファナック株式会社 センサインタフェース装置、測定情報通信システム、測定情報通信方法、及び測定情報通信プログラム
DE102018213898B4 (de) * 2018-08-17 2020-03-19 Continental Automotive Gmbh Überwachung einer Netzwerkverbindung auf Abhören
US11418976B2 (en) * 2019-06-18 2022-08-16 Semiconductor Components Industries, Llc Wireless adaptation based on multidimensional input
EP3771058B1 (de) * 2019-07-25 2023-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Differentialschutz für ein elektrisches netzwerk
FR3101426B1 (fr) * 2019-09-26 2021-10-08 Electricite De France Procédé de détermination d’une position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension en fonctionnement
EP3879763A1 (en) 2020-03-11 2021-09-15 ABB Schweiz AG Establishing time-sensitive communications between industrial end devices and an ethernet network
EP3879764B1 (en) 2020-03-11 2023-08-23 ABB Schweiz AG Transporting a message from an industrial end device over an ethernet network
US11265722B2 (en) * 2020-03-19 2022-03-01 Jinan University Peripheral-free secure pairing protocol by randomly switching power
CN112688284B (zh) * 2021-01-21 2022-02-18 华中科技大学 基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2316912C2 (ru) * 2003-01-21 2008-02-10 Нокиа Корпорейшн Способ, система и сетевой объект для обеспечения передачи цифрового вещания

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2267200B (en) * 1992-05-19 1995-10-25 Dowty Communications Ltd Packet transmission system
US6985499B2 (en) * 2000-04-20 2006-01-10 Symmetricom, Inc. Precise network time transfer
US7630863B2 (en) * 2006-09-19 2009-12-08 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Apparatus, method, and system for wide-area protection and control using power system data having a time component associated therewith
US8494009B2 (en) * 2006-09-25 2013-07-23 Futurewei Technologies, Inc. Network clock synchronization timestamp
US7839897B2 (en) * 2006-09-29 2010-11-23 Agere Systems Inc. Methods and apparatus for unidirectional timing message transport over packet networks
WO2009042964A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Amplitude and phase comparators for line protection
US8559412B1 (en) * 2007-12-31 2013-10-15 Rockstar Consortium Us Lp Communication time information in a network to enable synchronization
WO2010045961A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and device for packet network synchronization
US9042412B2 (en) * 2009-12-31 2015-05-26 Abb Technology Ltd. Method and apparatus for detecting communication channel delay asymmetry
US8446896B2 (en) * 2010-04-21 2013-05-21 Lsi Corporation Time synchronization using packet-layer and physical-layer protocols
US9166681B2 (en) * 2010-10-13 2015-10-20 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Determining asymmetries in a communication network
ES2524518B2 (es) * 2011-10-12 2017-01-25 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Localización de fallos usando ondas progresivas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2316912C2 (ru) * 2003-01-21 2008-02-10 Нокиа Корпорейшн Способ, система и сетевой объект для обеспечения передачи цифрового вещания

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MONTGOMERY W A: TECHNIQUES FOR PACKET VOICE SYNCHRONIZATION, IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, US, vol. SAC-01, no. 6, 01 December 1983 (1983-12-01), pages 1022-1028, XP000563228, ISSN: 0733-8716, DOI: 10.1109/JSAC.1983.1146024 cited in the applicationUS 2009088989 A1, 02.04.2009 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2858777C (en) 2022-06-07
EP2618502A1 (en) 2013-07-24
US20140328356A1 (en) 2014-11-06
EP2805441A1 (en) 2014-11-26
BR112014017634A2 (ru) 2017-06-20
EP2805441B1 (en) 2017-10-25
WO2013107896A1 (en) 2013-07-25
HK1202191A1 (en) 2015-09-18
US9537648B2 (en) 2017-01-03
CN104054284B (zh) 2017-10-03
CN104054284A (zh) 2014-09-17
CA2858777A1 (en) 2013-07-25
BR112014017634A8 (pt) 2017-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2567379C1 (ru) Передача данных по сети с пакетной коммутацией
EP2996281B1 (en) Method and system for packet synchronization on process layer network of intelligent substation
US9590411B2 (en) Systems and methods for time synchronization of IEDs via radio link
EP2883316B1 (en) Latency determination in substation networks
US10333611B2 (en) Communication system, time synchronization method, and radio relay device
CN107786293B (zh) 时间同步方法、主时钟设备、从时钟设备及时间同步系统
CN103716147A (zh) 一种具有路径延时测量功能的采样值传输及同步方法
Han et al. IEEE 1588 time synchronisation performance for IEC 61850 transmission substations
Kihara et al. Two-way time transfer through 2.4 Gb/s optical SDH system
JP6654498B2 (ja) ディジタル保護継電装置及びディジタル保護継電システム
US20230077975A1 (en) Time synchronization between ieds of different substations
US9379833B2 (en) Transmitter, transmission method, and non-transitory computer-readable medium storing program
Aichhorn et al. Realization of line current differential protection over IP-based networks using IEEE 1588 for synchronous sampling
US11438857B2 (en) Transmission device, time transmission system, and delay measurement method
Baumgartner et al. Implementation and transition concepts for IEEE 1588 precision timing in IEC 61850 substation environments
JP7039125B2 (ja) 時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システム
RU2425437C1 (ru) Способ и защитное устройство для расчета электрической сети при переключении маршрута в сети дальней связи
JP2023048680A (ja) 保護リレーシステム
JP2022025363A (ja) 時刻同期方法、時刻同期プログラム、および時刻同期装置、並びに、時刻同期システム
JP2018102043A (ja) 保護リレーシステム
KR20170104305A (ko) 계전기 및 동기화 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170122