基于IEEE1588的多路可调同步时钟板设计与实现

为了进一步提高电力系统变电站分布式传感设备信号采集的同步性和时钟的同步精度,设计了一款时钟同步板,实现了软硬件结合的IEEE1588高精度时钟同步系统。时钟板采用卫星授时,为系统提供低抖动、高精度的同步时钟源。采用LS1012A作为主控制器,通过运行PTPdv2软件实现了本地时钟调节等算法。采用88E1512实现了SerDes接口硬件时间戳的标定,降低信号在传输过程中的延迟,提高了千兆以太网下时钟同步的精度。经过测试,该时钟板实现了优于±50 ns误差的时钟同步,为变电站的传感监测设备的同步时钟提供了解决方案。

一种基于IEEE 1588v2协议的5G时间同步方案

5G技术以其高带宽、低时延等特点,在交通、能源、工业、智慧城市等行业得到很多发展和应用。文章针对5G高精度时间同步方案,对基于IEEE 1588v2时间同步协议实现地面传输网络中高精度时间源信息传送的原理和过程进行了分析和说明,接着将IEEE 1588v2协议与其他同步协议与技术进行优劣分析,最后对5G时间同步技术的下一步发展进行了展望。

基于FPGA的IEEE 1588时钟同步系统的设计与实现

IEEE 1588精密时钟协议用于分布式系统中各节点上独立时钟的同步,纯软件实现的IEEE 1588精密时钟协议的时间戳只能标记在数据链路层,受网络传输延迟以及网络抖动的影响,时钟同步精度一般只能达到微秒级。本文设计了一种基于FPGA的IEEE 1588协议的时钟同步系统,采用EP4CE6E22C8和RTL8201CP芯片,通过编程实现IEEE 1588报文识别、时钟偏移补偿算法等。该方法进一步降低了网络传输延迟的不确定性,提高了时间戳捕获的精度。通过实验对主从时钟同步精度的一致性进行测试,满足设计要求。

基于IEEE 1588实现变电站过程总线采样值同步新技术

介绍并分析了网络测量和控制系统的精确时钟同步协议IEEE1588,通过与目前应用广泛的网络时间协议(NTP)相比较,指出其高精度时钟同步实现机制的特殊性。针对IEC61850所定义的过程总线上采样值高精度同步要求,提出了一种基于IEEE1588的合并单元同步实现的新方案。在此方案中,利用现场可编程门阵列(FPGA)对IEEE1588同步报文时标生成点进行精确确定,IEEE1588同步协议的实现利用微控制器完成。

IEEE 1588精确时间同步协议的应用方案

阐述了IEEE1588协议比以往时间同步方式如网络时间协议(NTP)的优点,分析了IEEE1588协议的2个核心算法——最佳主时钟(BMC)算法和本地时钟同步(LCS)算法,提出了解决IEEE1588协议在实际应用中不能满足其假设前提的解决方法,在实验室环境中利用ARM9200平台实现了IEEE1588协议并进行了测试,结果表明其明显优于NTP。该研究工作对于IEEE1588协议在电力系统中的实际应用具有重要意义。

基于IEEE1588的数字化变电站时钟同步技术研究

IEEE1588是关于网络测量和控制系统的精密时间协议(precision time protocol,PTP)标准,其网络对时精度可达亚μs级。文章介绍了IEEE1588标准定义的高精度时钟同步的原理以及PTP时钟模型,针对遵循IEC61850标准的变电站通信网络拓扑结构,提出了IEEE1588在数字化变电站内的应用方案,讨论了各方案的优缺点,并给出了时钟设备的冗余配置方法及其功能实现。文章从理论上分析了IEEE1588标准的时钟同步误差,最后从全网的角度探讨了该标准的具体应用策略。

IEEE 1588在基于IEC 61850-9-2标准的合并单元中的应用

介绍了基于IEEE 1588协议的高精度时间同步原理。讨论了IEEE 1588对时在基于IEC 61850-9-2标准的合并单元中具体的硬件实现方案及软件处理流程,并针对实际工程设计了IEEE 1588过程层对时组网方案。详细讨论了GARP组播注册协议(GMRP)在合并单元对时中的应用。所开发合并单元现已通过相关测试并将投入现场运行。

IEEE1588时钟同步系统应用分析与现场测试

介绍了数字化变电站IEEE1588同步对时系统的结构及特点,重点分析了不同模式情况下的实现机制与差别,提出了合并单元同步性能、主备时钟切换性能等项目的测试方法,通过实际工程测试得出了2个合并单元输出的采样值角差的变化以及主备时钟切换各环节延时等数据。最后结合测试中遇到的问题,提出了过程层网络主备时钟切换试验的重要性,并给出了对于合并单元的一些建议。

基于IEEE 1588的无线传感器网络时钟同步方法

时钟同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术,网络节点间的协作感知、数据融合、定位技术、能量管理都需要时钟同步的支持,才能正常开展。通过对影响802.11无线网络中IEEE 1588时钟同步精度的双向不对称时延的产生机理及统计特性进行详细分析,提出了一种基于卡尔曼滤波的时延过滤算法,并在此基础上设计实现了时钟伺服系统,从而实现了基于IEEE 1588协议的一种纯软件形式的无线传感器网络时钟同步方法。最后,通过实测验证了该方法的有效性。实测结果表明,该方法在同步精度、同步时间及偏移误差上达到了较高的指标。

基于IEEE1588的智能变电站时钟同步网络

时钟同步系统是实现变电站设备智能化的关键技术.介绍智能化变电站对时间统一系统的要求,分析IEEE 1588时钟同步原理;论述智能变电站PTP时钟同步网组网方式;搭建智能变电站PTP时间同步网络模型并设计同步时钟的冗余配置方案.该时间同步网络能够满足智能电网自愈性要求,可以用于指导智能化变电站时间统一系统的构建.

智能变电站IEEE1588时钟同步冗余技术研究

针对智能变电站时钟同步系统现状,提出了基于IEEE1588的时钟同步系统冗余方案。在分析IEEE1588的实现原理及其特点的基础上,提出了单钟方案、双钟互备方案和双钟双扩展方案。重点对双钟互备方案进行了阐述,并详细分析了时钟冗余切换原理和过程。同时,进一步对双钟互备方案在变电站单网和双网模式下,不同网络方案对时钟冗余造成的影响进行了研究。

IEEE 1588同步时钟网络时延误差的分析及修正

IEEE 1588同步时钟基于TCP/IP技术,采用变电站通信网络对时,受通信网络传输阻塞的影响,存在同步报文传输路径延时误差。文中分析了IEEE 1588时钟同步精度误差;提出了基于区分服务调度模型的同步报文路径延时误差修正方法,通过设置网络节点业务报文队列的优先级,建立了带宽调节因子和紧迫度机制,确定了同步报文的时延,并提出时钟发生器振荡频率的修正方法;实现IEEE 1588同步时钟误差的修正。搭建了高精度网络时钟硬件平台,并完成了测试。实验结果表明,该时钟实现了纳秒级网络对时,能够满足智能变电站IEC 61850标准对时间精度的要求。

基于IEEE 1588的变电站过程层采样值同步技术研究

为了提高变电站过程层网络采样值的同步精度,详细分析了基于IEEE 1588精确同步协议的变电站过程层采样值同步技术的原理与实现方式。分析对比了瞬时值差动与矢量差动的采样精度,研究了同步误差对差动保护采样值精度的影响;通过分析IEEE 1588协议同步的实现过程,并与毫秒级别对时协议NTP进行对比,指出了IEEE 1588实现所涉及到的关键技术。通过分析基于IEEE 1588过程层采样值同步在实际工程应用中的实现方式,论证了IEEE 1588协议的采样精度达到亚微秒级别,能够有效减小多端同步采样的精度,对于变电站安全稳定运行具有十分重要的意义。

应用于配电网的时钟偏移估计的IEEE 1588改进方案

IEEE 1588协议实现在配电网中网络测量和控制系统的时钟同步,并在基于分组的网络同步机制中起了重要作用。然而,传统的IEEE 1588同步算法的性能由于非对称链路和随机延迟问题的影响,达不到期望的精度。提出了基于IEEE 1588的时钟同步改进方案涉及到两种不同的随机延迟模型,分别服从高斯延迟模型和指数延迟模型。并分别推导出该方案中两种时间延迟模型的时钟偏移的最大似然估计值。分析结果表明,时钟偏移估计的性能依赖于随机延迟的模型和所发送的数据包大小的比率。仿真结果表明,该方案解决了非对称链路和随机延迟的问题,与传统的IEEE 1588时钟同步方法以及突发脉冲传输方案相比具有更好的性能。

IEEE1588精确时间协议的研究与应用

为了解决TD-SCDMA系统中无线基站NodeB与无线网络控制器RNC之间的时间同步技术问题,改变全球定位系统作为惟一解决方案的现状,研究了IEEE1588V1及IEEE1588V2技术原理,综合比较了已有的网络时间协议NTP、简单网络时间协议SNTP等时间同步技术,结果表明,IEEE1588具有更高时间同步精度,符合TD-SCDMA系统时间同步精度要求。根据目前电信网络体系,设计了基于现有网络并结合IEEE1588技术的组网方案。

基于IEEE1588的智能变电站时钟同步技术

随着IEC61850标准在智能变电站领域的推广应用,智能电子设备IED(Intelligent Electronic Device)对时钟精度要求已达到了T5等级(1μs).介绍IEEE 1588时间同步原理,对研制的PTP 925d时钟模块进行性能测试,证明在硬件辅助条件下IEEE 1588标准的时间同步精度可以达到纳秒量级.并分析IEC 61850标准在智能变电站的功能结构,以PTP 925d时钟模块为基本构件,设计智能变电站站内与站间的PTP时间同步方案,论述与分析相关技术细节,为IEEE 1588在智能变电站的工程应用提供参考.

IEEE-1588协议时钟同步报文的精确时间标记方法研究

采用专用硬件在物理层标记(time stamping)时钟同步报文发出和到达的时刻是实现高精度网络时钟同步的基础。本文分析了IEEE-1588协议中Sync和Delay_Req报文的数据帧结构,提出了一种在以太网物理层(PHY)和MAC层之间的介质无关接口(MII)处检测同步报文的策略和实现精确时间标记的方案。并根据此方案采用Altera公司的CycloneⅠ系列FPGA芯片EP1C12Q240研制了相关的测试平台。在此平台上对10Mbps以太网环境中的时间标记精度进行了初步实测,标记精度优于500nS。

应用IEEE 1588的配电网终端队列时延不对称通信路径的时钟同步补偿算法

随着配电网对设备之间的同步性要求日益增高,IEEE1588精确时间协议(precision time protocol,PTP)以及网络时间协议(network time protocol,NTP)等定时协议要求对客户和服务器之间的通信路径延迟进行精确的测量,从而实现时间的精确同步。客户现场的精确时间估算是基于一种假设,即网络的物理传播时间的前向和后向时延是相等的,或者说它们之间的差异之前就已进行了相应的校准的。除了物理链路的延迟,通道上的交换/路由设备将引起定时分组排队时延。然而,该队列时延通常在前向和后向上一般并不同,因此引入了由排队引起的不对称(queue-induced asymmetry,QIA)算法作为解决主从时钟间时间误差不对称的方法。提出了一种易于应用于现有的网络设备中且不需要任何路径定时支持的基于QIA补偿的新算法,并基于OPNET仿真平台对该算法的路径时延和时间偏差进行了对比分析,充分证明了其优越性。

IEEE 1588协议在工业以太网中的实现

为满足电力等分布式测控系统对时钟同步的高精度要求,采用TI公司支持IEEE 1588协议的Cortex-M3核ARM芯片作为微处理器,设计并实现一种基于中断优先级的前/后台框架的精密时钟网络服务器。由于选用轻量级TCP/IP协议栈(LwIP)和简化同步协议设计底层通信软件,能减轻处理器负担,实时性能得到改善。测试实验结果表明,该设备同步精度高、稳定性好、成本低,具有较好的应用前景。

IEEE 1588在实时工业以太网中的应用

介绍了精确时钟同步协议标准IEEE 1588在解决工业以太网实时性上的应用,阐述了其中PTP协议的基本原理,提出了IEEE 1588的应用现状及其进一步应用领域。