專(zhuān)利名稱(chēng)：采用ieee1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力工程的繼電保護(hù)自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及一種采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)點(diǎn)固定，很適合采用IEEE1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議，IEEE1588的全稱(chēng)是“網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”；采用 IEEE1588時(shí)間同步方式省去了專(zhuān)用的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)，原理簡(jiǎn)單，協(xié)議實(shí)現(xiàn)占用設(shè)備資源小，
配置簡(jiǎn)單。智能裝置的時(shí)間同步性能的好壞通過(guò)時(shí)間同步指標(biāo)的測(cè)量而獲得。miG-B、秒脈沖等同步方式可通過(guò)示波器或時(shí)間測(cè)試儀器精確的測(cè)試出，但I(xiàn)EEE1588是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議，只有當(dāng)被測(cè)智能裝置本身有秒脈沖輸出時(shí)，才能方便地測(cè)試其采用IEEE1588協(xié)議的時(shí)間同步精度。采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置同步精度測(cè)試原理如圖1和圖2所示。圖1中，時(shí)間服務(wù)器采用GPS信號(hào)作為時(shí)間源，其輸出秒脈沖信號(hào)作為測(cè)試的基準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)間服務(wù)器和被測(cè)智能設(shè)備穩(wěn)定同步后，分別從時(shí)間服務(wù)器和被測(cè)智能設(shè)備上獲取秒脈沖信號(hào)輸入示波器或時(shí)間測(cè)試儀，示波器或時(shí)間測(cè)試儀對(duì)兩路秒脈沖進(jìn)行比對(duì)，兩路秒脈沖信號(hào)上升沿之間的差值就是被測(cè)智能設(shè)備的時(shí)間同步精度。圖2中，時(shí)間測(cè)試儀自身就采用GPS信號(hào)作為時(shí)間源，具有基準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，然后把被測(cè)智能設(shè)備的秒脈沖引入到測(cè)試儀，測(cè)試儀對(duì)基準(zhǔn)秒脈沖和被測(cè)設(shè)備的秒脈沖進(jìn)行比對(duì)，得到被測(cè)智能設(shè)備的時(shí)間同步精度。這兩種方法的實(shí)質(zhì)是一樣的，都是基于秒脈沖比對(duì)的原理。但這種基于秒脈沖比對(duì)原理的方法其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)雖然此方法原理簡(jiǎn)單且可以精確測(cè)量出時(shí)間精度，但實(shí)際中大多數(shù)智能裝置并沒(méi)有秒脈沖信號(hào)輸出接口，這就使得基于秒脈沖比對(duì)原理的方法失去了實(shí)施條件。因此對(duì)于智能裝置，很有必要尋找一種不依賴(lài)于秒脈沖比對(duì)的方法測(cè)試智能裝置的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法，以解決采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置在沒(méi)有秒脈沖輸出接口時(shí)的時(shí)間同步精度測(cè)試方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法步驟如下
(1)將信號(hào)發(fā)生設(shè)備分別和被測(cè)智能裝置、時(shí)間測(cè)試儀電連接，被測(cè)智能裝置與時(shí)間測(cè)試儀以光纖方式連接；
(2)時(shí)間測(cè)試儀作為主鐘，向被測(cè)智能設(shè)備發(fā)出IEEE1588同步報(bào)文，時(shí)間測(cè)試儀與被測(cè)智能裝置建立穩(wěn)定時(shí)間同步；(3)信號(hào)發(fā)生設(shè)備向被測(cè)智能裝置和時(shí)間測(cè)試儀同時(shí)輸入開(kāi)關(guān)量電信號(hào)；
(4)時(shí)間測(cè)試儀捕獲輸入的開(kāi)關(guān)量電信號(hào)的時(shí)間戳；智能裝置接收到開(kāi)關(guān)量輸入電信號(hào)時(shí)，捕獲輸入的開(kāi)關(guān)量時(shí)間戳，且立即產(chǎn)生GOOSE報(bào)文向時(shí)間測(cè)試儀發(fā)送出去，所述 GOOSE報(bào)文中包含被測(cè)智能裝置捕獲的時(shí)間戳；
(5)時(shí)間測(cè)試儀接收被測(cè)智能裝置發(fā)送的GOOSE報(bào)文，并提取GOOSE報(bào)文中的被測(cè)智能裝置開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳，將該時(shí)間戳與時(shí)間測(cè)試儀獲得自身接收的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳做差，該差值的絕對(duì)值就是被測(cè)智能裝置的時(shí)間同步誤差。進(jìn)一步的，所述步驟(5)中時(shí)間測(cè)試儀獲得兩個(gè)時(shí)間戳，分別為時(shí)間測(cè)試儀自身接收到的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳和從GOOSE報(bào)文中提取到的被測(cè)智能裝置時(shí)間戳。本發(fā)明的采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法，利用時(shí)間測(cè)試儀，采用IEEE1588協(xié)議進(jìn)行時(shí)間同步，具有開(kāi)關(guān)量輸入電接口和以太網(wǎng)光纖接口，當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)變化時(shí)，通過(guò)GOOSE報(bào)文把開(kāi)關(guān)量變化時(shí)的時(shí)間戳發(fā)送出去，GOOSE報(bào)文經(jīng)表示層后直接映射到鏈路層和物理層，保證了報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，提高了測(cè)試精度和實(shí)時(shí)性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種智能裝置同步精度的測(cè)試原理圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種智能裝置同步精度的測(cè)試原理圖； 圖3是實(shí)施例的智能裝置同步精度的測(cè)試原理圖4是又一實(shí)施例的智能裝置同步精度的測(cè)試原理圖； 圖5是實(shí)施例的測(cè)試方法流程圖。
具體實(shí)施例方式GOOSE是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為解決變電站快速通信需求，尤其是繼電保護(hù)跳閘信息傳輸，而提出的一種快速報(bào)文機(jī)制。GOOSE報(bào)文經(jīng)表示層后直接映射到鏈路層和物理層，能采用具有優(yōu)先級(jí)和VLAN標(biāo)志的交換以太網(wǎng)技術(shù)，保證了報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。這一點(diǎn)為采用 IEEE1588協(xié)議的智能裝置的時(shí)間同步精度測(cè)試提供了技術(shù)先決條件。本專(zhuān)利申請(qǐng)采用的智能裝置時(shí)鐘同步精度的測(cè)試方法，利用已有的時(shí)間測(cè)試儀， 即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一類(lèi)智能裝置的IEEE1588時(shí)鐘同步精度測(cè)試，這類(lèi)智能裝置的特征是采用IEEE1588進(jìn)行時(shí)間同步，不具有秒脈沖輸出接口，具有開(kāi)關(guān)量輸入電接口和以太網(wǎng)光纖接口，當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)變化時(shí)，可以通過(guò)GOOSE報(bào)文把開(kāi)關(guān)量變化時(shí)的時(shí)間戳發(fā)送出去。圖3為本專(zhuān)利申請(qǐng)實(shí)施例的采用IEEE1588實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的智能裝置的同步精度測(cè)試原理圖，信號(hào)發(fā)生設(shè)備和被測(cè)智能裝置以電方式連接，信號(hào)發(fā)生設(shè)備和時(shí)間測(cè)試儀以電方式連接，被測(cè)智能裝置與時(shí)間測(cè)試儀以光纖方式連接。首先，時(shí)間測(cè)試儀作為主鐘，被測(cè)智能裝置作為從鐘，主鐘向從鐘發(fā)送同步報(bào)文， 經(jīng)過(guò)一段合適的時(shí)間后，可認(rèn)為此時(shí)被測(cè)智能裝置與主鐘的時(shí)間同步已穩(wěn)定。信號(hào)發(fā)生設(shè)備向被測(cè)智能裝置和時(shí)間測(cè)試儀同時(shí)輸入開(kāi)關(guān)量電信號(hào)，時(shí)間測(cè)試儀具有較高時(shí)間戳分辨率，可以獲取準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳、。被測(cè)智能裝置接收到開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)時(shí)，也可以捕獲準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳t2，被測(cè)智能裝置隨后立即發(fā)送GOOSE報(bào)文，GOOSE報(bào)文中包含開(kāi)關(guān)量輸入準(zhǔn)確時(shí)間戳t2。時(shí)間測(cè)試儀接收到被測(cè)智能裝置發(fā)出的GOOSE報(bào)文，從GOOSE報(bào)文中提取到t2。然后時(shí)間測(cè)試儀可以通過(guò)比對(duì)自身接收到的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳、和從 GOOSE報(bào)文中提取到的時(shí)間戳、，從而計(jì)算出智能裝置的此次試驗(yàn)的時(shí)間誤差ι tr t2|。如圖5所示，本實(shí)施例測(cè)試方法具體流程如下
51、搭建測(cè)試環(huán)境將信號(hào)發(fā)生設(shè)備分別和被測(cè)智能裝置、時(shí)間測(cè)試儀電連接，被測(cè)智能裝置與時(shí)間測(cè)試儀以光纖方式連接；時(shí)間測(cè)試儀作為主鐘，發(fā)出IEEE1588同步報(bào)文與被測(cè)智能裝置建立穩(wěn)定時(shí)間同步；
52、信號(hào)發(fā)生設(shè)備向被測(cè)智能裝置和時(shí)間測(cè)試儀同時(shí)輸入開(kāi)關(guān)量電信號(hào)；
53、時(shí)間測(cè)試儀具有高時(shí)間戳分辨率，捕獲準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)量輸入電信號(hào)的時(shí)間戳；
54、被測(cè)智能裝置接收到開(kāi)關(guān)量輸入電信號(hào)時(shí)，可以捕獲準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳， 且立即產(chǎn)生GOOSE報(bào)文向時(shí)間測(cè)試儀發(fā)送出去，GOOSE報(bào)文中包含智能裝置捕獲的準(zhǔn)確時(shí)間戳；
55、時(shí)間測(cè)試儀接收GOOSE報(bào)文，并提取GOOSE報(bào)文中的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳；
56、時(shí)間測(cè)試儀獲得2個(gè)時(shí)間戳自身接收到的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳和從GOOSE報(bào)文中提取到的時(shí)間戳，該兩個(gè)時(shí)間戳差值的絕對(duì)值就是智能裝置的此次試驗(yàn)的時(shí)間同步誤差；
在實(shí)際操作中，此實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行N次，其中的It1- t2|最大值即為被測(cè)智能裝置采用 IEEE1588協(xié)議的時(shí)間同步精度。圖4為本專(zhuān)利申請(qǐng)的又一實(shí)施例的測(cè)試原理圖，與圖3相比，時(shí)間測(cè)試儀自身輸出開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，此開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)同時(shí)輸入到時(shí)間測(cè)試儀和被測(cè)智能裝置，同時(shí)被測(cè)智能裝置與時(shí)間測(cè)試儀以光纖方式連接。此實(shí)施例中把信號(hào)發(fā)生設(shè)備的功能集成在了時(shí)間測(cè)試儀中，因此不再需要單獨(dú)的信號(hào)發(fā)生設(shè)備，但測(cè)試流程與第一種實(shí)施例相同。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法，其特征在于，該方法的步驟如下(1)將信號(hào)發(fā)生設(shè)備分別和被測(cè)智能裝置、時(shí)間測(cè)試儀電連接，被測(cè)智能裝置與時(shí)間測(cè)試儀以光纖方式連接；(2)時(shí)間測(cè)試儀作為主鐘，向被測(cè)智能設(shè)備發(fā)出IEEE1588同步報(bào)文，時(shí)間測(cè)試儀與被測(cè)智能裝置建立穩(wěn)定時(shí)間同步；(3)信號(hào)發(fā)生設(shè)備向被測(cè)智能裝置和時(shí)間測(cè)試儀同時(shí)輸入開(kāi)關(guān)量電信號(hào)；(4)時(shí)間測(cè)試儀捕獲輸入的開(kāi)關(guān)量電信號(hào)的時(shí)間戳；智能裝置接收到開(kāi)關(guān)量輸入電信號(hào)時(shí)，捕獲輸入的開(kāi)關(guān)量時(shí)間戳，且立即產(chǎn)生GOOSE報(bào)文向時(shí)間測(cè)試儀發(fā)送出去，所述 GOOSE報(bào)文中包含被測(cè)智能裝置捕獲的時(shí)間戳；(5)時(shí)間測(cè)試儀接收被測(cè)智能裝置發(fā)送的GOOSE報(bào)文，并提取GOOSE報(bào)文中的被測(cè)智能裝置開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳，將該時(shí)間戳與時(shí)間測(cè)試儀獲得自身接收的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳做差，該差值的絕對(duì)值就是被測(cè)智能裝置的時(shí)間同步誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法，其特征在于所述步驟(5)中時(shí)間測(cè)試儀獲得兩個(gè)時(shí)間戳，分別為時(shí)間測(cè)試儀自身接收到的開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳和從GOOSE報(bào)文中提取到的被測(cè)智能裝置時(shí)間戳。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用IEEE1588協(xié)議的智能裝置時(shí)間同步精度測(cè)試方法，時(shí)間測(cè)試儀作為主鐘，向被測(cè)智能設(shè)備發(fā)出IEEE1588同步報(bào)文建立穩(wěn)定時(shí)間同步；信號(hào)發(fā)生設(shè)備向被測(cè)智能裝置和時(shí)間測(cè)試儀同時(shí)輸入開(kāi)關(guān)量電信號(hào)；時(shí)間測(cè)試儀和被測(cè)智能裝置分別捕獲輸入的開(kāi)關(guān)量電信號(hào)的時(shí)間戳，被測(cè)智能裝置產(chǎn)生GOOSE報(bào)文向時(shí)間測(cè)試儀發(fā)送；時(shí)間測(cè)試儀提取接收到GOOSE報(bào)文中的被測(cè)智能裝置開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)間戳，該時(shí)間戳與時(shí)間測(cè)試儀時(shí)間戳差值的絕對(duì)值就是被測(cè)智能裝置的時(shí)間同步誤差；本發(fā)明利用時(shí)間測(cè)試儀，采用IEEE1588協(xié)議進(jìn)行時(shí)間同步，當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)變化時(shí)，通過(guò)GOOSE報(bào)文把開(kāi)關(guān)量變化時(shí)的時(shí)間戳發(fā)送出去，保證了報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，提高了測(cè)試精度和實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)H04L12/26GK102315985SQ20111025161
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者宋小會(huì), 崔全勝, 曹麗娟, 狄軍鋒, 鄭拓夫, 鄭運(yùn)召, 陳炯聰, 馬凱, 高新華, 黃曙 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 許繼電氣股份有限公司