一種雙通道雙模式冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，包括：1）配電終端配置雙以太網(wǎng)的光纖通道并支持IEEE1588協(xié)議；2）配電終端采用兩種同步模式，分別為：一是遵循IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)、基于同步報(bào)文、跟隨報(bào)文、延遲請(qǐng)求報(bào)文和延遲應(yīng)答報(bào)文的數(shù)據(jù)同步模式；二是采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步；3）選IEEE1588同步模式作為主模式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障或設(shè)備異常，導(dǎo)致報(bào)文丟失或同步精度大到一定門(mén)檻，則自動(dòng)切換到采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，運(yùn)算出兩種同步模式的主從時(shí)鐘，通過(guò)報(bào)文交互時(shí)鐘信息計(jì)算通道傳輸延時(shí)和時(shí)間偏移量，并調(diào)整從端時(shí)鐘或中斷時(shí)刻實(shí)現(xiàn)同步。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙通道雙模式冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配網(wǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種雙通道雙模式冗余的光纖縱差配電自動(dòng)化終端。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展和配網(wǎng)產(chǎn)品的智能化程度逐步加深，配網(wǎng)自動(dòng)化終端在故障定位、故障隔離及非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電方面的要求越來(lái)越高。
[0003]配電自動(dòng)化系統(tǒng)由主站、子站、通信、饋線(xiàn)終端組成。通信是該系統(tǒng)的技術(shù)核心。饋線(xiàn)終端的功能簡(jiǎn)單，完全依賴(lài)于通信，幾乎所有的功能都放在主站來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此很難實(shí)現(xiàn)理想的快速故障隔離與恢復(fù)供電。
[0004]光纖縱差保護(hù)在故障定位及切除方面具有靈敏性、可靠性、快速性等特點(diǎn)，可應(yīng)用于配電網(wǎng)的主干線(xiàn)路上。光纖縱差的關(guān)鍵技術(shù)是采樣數(shù)據(jù)同步，傳統(tǒng)的方法包括采樣時(shí)刻調(diào)整法、采樣數(shù)據(jù)調(diào)整法等，是利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信傳遞時(shí)鐘信息完成計(jì)算和調(diào)整。該方法需要在中斷時(shí)進(jìn)行報(bào)文處理、延時(shí)計(jì)算、同步調(diào)整及同步校驗(yàn)，對(duì)CPU計(jì)算能力要求較高。另外，時(shí)鐘要通過(guò)中斷激活產(chǎn)生，且晶振等因素制約了同步精度。2002年發(fā)布的IEEE-1588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)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為精密時(shí)間協(xié)議PTP，IEEE1588協(xié)議借鑒了 NTP技術(shù)，具有容易配置、快速收斂以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和資源消耗少等特點(diǎn)，為電力系統(tǒng)提供了一種高精度的實(shí)時(shí)同步方法，但是要應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常、通道異常或者主時(shí)鐘設(shè)備異常等因素時(shí)會(huì)帶來(lái)失步狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，采用光纖縱差來(lái)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常、通道異?；蛘咧鲿r(shí)鐘設(shè)備異常等因素。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]一種雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，包括以下步驟:
[0008]I)配電終端配置雙以太網(wǎng)的光纖通道并支持IEEE1588協(xié)議；
[0009]2)配電終端采用兩種同步模式，分別為:一是遵循IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)、基于同步報(bào)文、跟隨報(bào)文、延遲請(qǐng)求報(bào)文和延遲應(yīng)答報(bào)文的數(shù)據(jù)同步模式；二是采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步；
[0010]3)選IEEE1588同步模式作為主模式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障或設(shè)備異常，導(dǎo)致報(bào)文丟失或同步精度大到一定門(mén)檻，則自動(dòng)切換到采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。
[0011]更進(jìn)一步的，所述步驟I)的配電終端配置支持IEEE1588協(xié)議的高速處理器。
[0012]更進(jìn)一步的，所述高速處理器的內(nèi)部維持一個(gè)125MHz的可調(diào)整的高精度PTP時(shí)鐘，并輸出秒脈沖。
[0013]更進(jìn)一步的，所述雙以太網(wǎng)是兩路全雙工10/100MbpS以太網(wǎng)，一對(duì)以太網(wǎng)光收發(fā)口用于組網(wǎng)并基本IEEE1588協(xié)議的光纖同步、另一對(duì)以太網(wǎng)光收發(fā)口用于一對(duì)一手拉手式光纖同步。
[0014]更進(jìn)一步的，所述步驟2)中采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步是通過(guò)內(nèi)部規(guī)約相互發(fā)送定時(shí)器計(jì)數(shù)值及采樣序號(hào)，調(diào)整采樣中斷發(fā)生時(shí)刻及采樣序號(hào)，實(shí)現(xiàn)同步。
[0015]更進(jìn)一步的，所述步驟3)的具體實(shí)現(xiàn)方式:
[0016]31)確定兩種模式的主時(shí)鐘；
[0017]32)在確定王時(shí)鐘后，擁有王時(shí)針的配電終端為王終端，其余為從終端；配電王終端通過(guò)握手傳遞相互的時(shí)間，計(jì)算通道傳輸延時(shí)delay及主從兩側(cè)終端時(shí)間偏移offset，并根據(jù)時(shí)間偏移對(duì)配電從終端進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)償調(diào)整，直到主從兩側(cè)終端時(shí)間同步；兩側(cè)終端為主從兩端，使用IEEE-1588同步模式時(shí)一主多從，使用采樣同步調(diào)整法是一主對(duì)應(yīng)一從，其中從終端為不擁有主時(shí)鐘的配電終端；
[0018]33)配電終端在整秒時(shí)刻發(fā)出秒脈沖，當(dāng)主從終端使用IEEE-1588同步模式同步后，監(jiān)測(cè)到主從兩側(cè)終端的秒脈沖相位及頻率相同，能達(dá)到亞微秒級(jí)同步；當(dāng)使用采樣時(shí)刻調(diào)整模式同步后，能達(dá)到微秒級(jí)同步。
[0019]更進(jìn)一步的，所述步驟31)確定兩種模式的主時(shí)鐘方式為:
[0020]IEEE1588同步模式參與同步的時(shí)鐘是在一個(gè)樹(shù)狀通信網(wǎng)絡(luò)中互相通信，通過(guò)運(yùn)行IEEE1588協(xié)議中的最佳主時(shí)鐘算法選出網(wǎng)絡(luò)的最佳主時(shí)鐘，其它作為從時(shí)鐘；或通過(guò)整定設(shè)置字手動(dòng)指定主時(shí)鐘；
[0021]采樣時(shí)刻調(diào)整法是一種手拉手式的同步模式，通過(guò)比較兩個(gè)終端的地址選定主從時(shí)鐘；其中終端的地址是手動(dòng)設(shè)置的。
[0022]IEEE-1588同步模式參與同步的時(shí)鐘是在一個(gè)樹(shù)狀通信網(wǎng)絡(luò)中互相通信，以太網(wǎng)內(nèi)部的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)按照樹(shù)形管理模式分為3種類(lèi)型:主時(shí)鐘MC(Master Clock)、從時(shí)鐘SC (Slave Clock)和邊界時(shí)鐘BC (Boundary Clock)。通過(guò)運(yùn)行IEEE1588協(xié)議中的最佳主時(shí)鐘算法(Best master clock algorithm, BMC算法)選出網(wǎng)絡(luò)的最佳主時(shí)鐘,指定邊界時(shí)鐘，其它作為從時(shí)鐘，；也可通過(guò)整定設(shè)置字手動(dòng)指定主時(shí)鐘、邊界時(shí)鐘及從時(shí)鐘。采樣時(shí)刻調(diào)整法是一種手拉手式的同步模式，通過(guò)比較兩個(gè)終端的地址(手動(dòng)設(shè)置)選定主從時(shí)鐘。
[0023]步驟32)中,兩種同步模式在計(jì)算時(shí)間偏移量(offset)及報(bào)文傳輸延時(shí)(delay)方面是一樣的。
[0024]終端通過(guò)握手傳遞相互的時(shí)間，即主從時(shí)鐘確定后，主時(shí)鐘向從時(shí)鐘發(fā)送同步報(bào)文，并得到發(fā)送時(shí)間戳h，從端接收到同步報(bào)文后，得到本地接收時(shí)間戳h，主時(shí)鐘通過(guò)跟隨報(bào)文將h發(fā)送給從時(shí)鐘，然后從時(shí)鐘向主時(shí)鐘發(fā)送延遲請(qǐng)求報(bào)文并得到發(fā)送時(shí)間戳t2，主時(shí)鐘接收延遲請(qǐng)求報(bào)文后得到接收時(shí)間戳t3，并將t3通過(guò)延遲應(yīng)答報(bào)文發(fā)送給對(duì)應(yīng)的從時(shí)鐘。軟件實(shí)現(xiàn)通道傳輸延時(shí)(Delay)計(jì)算及兩側(cè)終端時(shí)間偏移(Offset)計(jì)算，并根據(jù)時(shí)間偏移對(duì)從端進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)償調(diào)整，直到兩側(cè)時(shí)間同步。offset及delay的計(jì)算公式分別為:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于包括以下步驟: 1)配電終端配置雙以太網(wǎng)的光纖通道并支持IEEE1588協(xié)議；2)配電終端采用兩種同步模式，分別為:一是遵循IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)、基于同步報(bào)文、跟隨報(bào)文、延遲請(qǐng)求報(bào)文和延遲應(yīng)答報(bào)文的數(shù)據(jù)同步模式；二是采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同I K少； 3)選IEEE1588同步模式作為主模式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障或設(shè)備異常，導(dǎo)致報(bào)文丟失或同步精度大到一定門(mén)檻，則自動(dòng)切換到采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述步驟I)的配電終端配置支持IEEE1588協(xié)議的高速處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述高速處理器的內(nèi)部維持一個(gè)125MHz的可調(diào)整的高精度PTP時(shí)鐘，并輸出秒脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述雙以太網(wǎng)是兩路全雙工10/100Mbps以太網(wǎng)，一對(duì)以太網(wǎng)光收發(fā)口用于組網(wǎng)并基本IEEE1588協(xié)議的光纖同步、另一對(duì)以太網(wǎng)光收發(fā)口用于一對(duì)一手拉手式光纖同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述步驟2)中采樣時(shí)刻調(diào)整法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步是通過(guò)內(nèi)部規(guī)約相互發(fā)送定時(shí)器計(jì)數(shù)值及采樣序號(hào)，調(diào)整采樣中斷發(fā)生時(shí)刻及采樣序號(hào)，實(shí)現(xiàn)同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述步驟3)的具體實(shí)現(xiàn)方式: 31)確定兩種模式的主時(shí)鐘； 32)在確定王時(shí)鐘后，擁有王時(shí)針的配電終端為王終端，其余為從終端；配電王終端通過(guò)握手傳遞相互的時(shí)間，計(jì)算通道傳輸延時(shí)delay及主從兩側(cè)終端時(shí)間偏移offset，并根據(jù)時(shí)間偏移對(duì)配電從終端進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)償調(diào)整，直到主從兩側(cè)終端時(shí)間同步； 33)配電終端在整秒時(shí)刻發(fā)出秒脈沖，當(dāng)主從終端使用IEEE-1588同步模式同步后，監(jiān)測(cè)到主從兩側(cè)終端的秒脈沖相位及頻率相同，能達(dá)到亞微秒級(jí)同步；當(dāng)使用采樣時(shí)刻調(diào)整模式同步后，能達(dá)到微秒級(jí)同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述雙通道雙冗余的光纖縱差配電終端數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于所述步驟31)確定兩種模式的主時(shí)鐘方式為: IEEE1588同步模式參與同步的時(shí)鐘是在一個(gè)樹(shù)狀通信網(wǎng)絡(luò)中互相通信，通過(guò)運(yùn)行IEEE1588協(xié)議中的最佳主時(shí)鐘算法選出網(wǎng)絡(luò)的最佳主時(shí)鐘，其它作為從時(shí)鐘；或通過(guò)整定設(shè)置字手動(dòng)指定主時(shí)鐘； 采樣時(shí)刻調(diào)整法是一種手拉手式的同步模式，通過(guò)比較兩個(gè)終端的地址選定主從時(shí)鐘；其中終端的地址是手動(dòng)設(shè)置的。
【文檔編號(hào)】H04L7/00GK103532692SQ201310492902
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】李嘉添, 霍錦強(qiáng), 李站, 王勝杰, 凌敏 申請(qǐng)人:廣州南方電力集團(tuán)科技發(fā)展有限公司