基于IEEE1588v2電力系統(tǒng)時(shí)間同步的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電力行業(yè)迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備不斷增加，例如線路行波故障測(cè)距裝置、同步相量測(cè)量裝置、電能量采集裝置等。這些設(shè)備的正常運(yùn)行都需要基于一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘。電力系統(tǒng)對(duì)統(tǒng)一時(shí)間的要求愈來(lái)愈迫切，建立高精度、高可靠的時(shí)間同步網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)大都是通過(guò)在變電站等機(jī)房?jī)?nèi)部配置GPS(GlobalPositioningSystem)衛(wèi)星接收機(jī)的方式來(lái)獲得時(shí)間信息。各分散GPS接收機(jī)不具備網(wǎng)管能力，由于時(shí)

2、間同步不良可能導(dǎo)致的各種問(wèn)題無(wú)法預(yù)防;GPS接收機(jī)廣泛使用，各站點(diǎn)不能共享，資源浪費(fèi)嚴(yán)重;GPS信號(hào)一旦發(fā)生故障，守時(shí)性能降低，同步質(zhì)量下降。只有具備了統(tǒng)一、精確的時(shí)鐘源，才可以更好地實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)控和故障分析。IEEE1588v2是一種精確時(shí)鐘同步協(xié)議(PreciseTimeProtocol，PTP)，支持亞微秒量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步精度，可以在不同精度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘之間實(shí)現(xiàn)同步，并且可以在以太網(wǎng)中低成本實(shí)現(xiàn)。
　　本

3、文詳細(xì)地介紹了IEEE1588v2標(biāo)準(zhǔn)，研究了PTP系統(tǒng)構(gòu)成、協(xié)議報(bào)文、工作機(jī)制、PTP狀態(tài)機(jī)和時(shí)間戳的標(biāo)記方案，給出了IEEE1588v2軟同步的實(shí)現(xiàn)方法，并設(shè)計(jì)了一套基于“ARM+PHY”硬件時(shí)間戳的時(shí)間同步方案。該同步方案基于“STM32F407+DP83640”的硬件平臺(tái)。其中，STM32F407作為主控制器負(fù)責(zé)IEEE1588v2協(xié)議引擎、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和底層驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行;DP83640負(fù)責(zé)校準(zhǔn)本地時(shí)鐘和標(biāo)記PTP報(bào)文硬件時(shí)間戳。<

4、br>　　本文完成了基于“STM32F407+DP83640”硬件平臺(tái)的PCB設(shè)計(jì)和調(diào)試，IEEE1588v2協(xié)議引擎的軟件設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的移植，STM32F407與DP83640驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，本地時(shí)鐘的校準(zhǔn)和硬件時(shí)間戳的標(biāo)記。最終進(jìn)行的同步性能測(cè)試結(jié)果顯示，采用非PTP交換設(shè)備的情況下PTP軟同步的精度達(dá)到500us，硬同步的精度達(dá)到11us;采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)同步方式的情況下，PTP硬同步精度達(dá)到24ns，滿足電力設(shè)備對(duì)時(shí)間同步精度的要求。