数字化变电站中IEEE1588对时协议的实现

摘要

数字化变电站内的信息传送采用网络通信方式,不适合采用传统对时方法和目前广泛采用的GPS直接对时方法,而网络对时具有经济、简单、高效、规范的特点,IEC61850标准对于网络对时提出了明确的要求和模型。本论文研究主要内容是按新的IEC61850规约来开发一套高精度对时的智能同步系统。提出一种采用IEEE 1588即网络测控系统精确时钟同步协议结合工业以太网实现的变电站内精确同步对时方案,按照新的规约开发完全适合新型数字化变电站所要求的智能同步装置。同步模块采用嵌入式体系结构设计,给出了PTP协议栈的分析与实现,突出了硬件和软件之间功能分离的特点,有效地实现了亚微秒级的高精度同步功能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题概述

1.2 课题研究现状

1.3 本论文主要工作内容

第二章 相关理论分析

2.1 数字化变电站相关理论

2.1.1 数字化变电站的技术背景及特征

2.1.2 数字化变电站中的关键技术

2.2 IEC61850标准概述

2.2.1 IEC61850结构体系

2.2.2 IEC61850标准的变电站时间模型及其同步模型

2.3 开发基于IEC61850标准的智能同步装置的必要性

2.3.1 系统运行对时间同步精度的要求

2.3.2 现存对时方式的局限性

2.3.3 数字化变电站的发展对对时精度提出要求

2.4 IEEE 1588的应用分析

2.4.1 IEEE 1588在变电站内的应用分析

2.4.2 IEEE 1588在全网中的应用分析

第三章 现存几种对时方式及IEEE1588理论分析与比较

3.1 GPS对时方式

3.1.1 串行报文对时

3.1.2 串行报文与脉冲对时

3.1.3 IRIG-B时钟码对时

3.2 网络时钟同步协议对时方式

3.2.1 各种网络时钟同步协议

3.2.2 NTP协议简介

3.2.3 NTP的工作模式

3.2.4 NTP的工作原理

3.2.5 SNTP对时方式

3.3 IEEE1588对时方式

3.3.1 IEEE1588对时协议简介

3.3.2 IEEE1588的特点

3.3.3 IEEE1588时钟同步系统结构

3.3.4 IEEE1588时钟同步方式实现

3.4 本章小结

第四章 IEEE1588对时协议在智能同步装置中的实现方案

4.1 智能同步装置实现方案设计

4.1.1 项目研究主要内容

4.1.2 智能同步装置设计方案

4.1.3 同步时钟系统的基本功能和要求

4.2 IEEE1588协议实现方案设计

4.2.1 IEEE1588的实现方式

4.2.2 IEEE1588协议基本架构

4.2.3 硬件结构描述

4.2.4 方案特点

4.3 软件方案设计

4.3.1 时钟的状态改变机制

4.3.2 最佳主时钟算法模块设计

4.3.3 报文发送接收模块设计

4.3.4 时钟校准模块的设计

4.4 系统优化方案

4.4.1 加权最小二乘法

4.4.2 补偿值的求取

4.5 本章小结

第五章 功能验证及结论

5.1 功能验证

5.1.1 试验验证

5.1.2 运行验证

5.2 结论

5.3 工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况