一種基于goose報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于G00SE報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法，適用于智能變電站中時(shí)間同步的在線監(jiān)測(cè)和管理，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，系統(tǒng)運(yùn)行變化越來(lái)越頻繁，電力系統(tǒng)間的時(shí)鐘同步變得尤為重要?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，使網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)也得到極大的發(fā)展。而對(duì)于采用了標(biāo)準(zhǔn)站內(nèi)統(tǒng)一時(shí)間同步系統(tǒng)的廠站或調(diào)度中心，如何在原系統(tǒng)上通過(guò)某些技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的時(shí)間同步狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)也變得尤為重要。
[0003]智能變電站系統(tǒng)分為3層:過(guò)程層、間隔層、站控層。過(guò)程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等相關(guān)功能。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)是最直接與一次設(shè)備連接的最底層，它的運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系到全站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此對(duì)過(guò)程層設(shè)備形成閉環(huán)監(jiān)測(cè)，減少因?qū)r(shí)錯(cuò)誤引起的事件順序記錄無(wú)效，甚至導(dǎo)致設(shè)備死機(jī)等運(yùn)行事故，將有重大意義。如何對(duì)過(guò)程層設(shè)備的時(shí)間同步測(cè)量，存在以下問(wèn)題:(1)采用何種低建設(shè)成本、低管理成本、低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的手段，是否增加特殊裝置或者在現(xiàn)有裝置上增加新的通信協(xié)議來(lái)完成時(shí)間的同步測(cè)量。(2)如何在最低的成本開銷前提下提高測(cè)量對(duì)象的測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于G00SE報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法，無(wú)需額外增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其他特殊裝置，利用智能變電站內(nèi)已有的G00SE協(xié)議，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)間同步測(cè)量。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]—種基于G00SE報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法，具體包括以下幾個(gè)步驟:
[0007](1)基于G00SE報(bào)文，由間隔層設(shè)備發(fā)起測(cè)量命令，同時(shí)記錄下發(fā)起命令時(shí)間，過(guò)程層設(shè)備在收到測(cè)試命令后立刻回復(fù)，在回復(fù)的G00SE報(bào)文內(nèi)填寫接收命令和回復(fù)命令的時(shí)間，間隔層設(shè)備在收到命令回復(fù)后可計(jì)算出間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)鐘差，即可得到準(zhǔn)備的G00SE報(bào)文接收時(shí)刻；
[0008](2)若發(fā)送數(shù)據(jù)集中任一數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)生改變，將立即發(fā)送該數(shù)據(jù)集的所有內(nèi)容至網(wǎng)絡(luò)上，且會(huì)連續(xù)發(fā)送5幀報(bào)文;為了不對(duì)計(jì)算時(shí)鐘差過(guò)程產(chǎn)生干擾，需要將間隔層設(shè)備發(fā)起測(cè)試命令和過(guò)程層設(shè)備回復(fù)命令時(shí)各自產(chǎn)生的5幀報(bào)文壓縮為1幀報(bào)文；
[0009](3)在間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收?qǐng)?bào)文時(shí)，會(huì)將計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)值加至報(bào)文尾部，當(dāng)G00SE報(bào)文接收處理任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報(bào)文時(shí)，同時(shí)讀取該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，通過(guò)報(bào)文尾部計(jì)數(shù)器值與當(dāng)前計(jì)數(shù)器值的差值以及計(jì)數(shù)器頻率可得出接收處理延時(shí)時(shí)間，再用設(shè)備當(dāng)前的時(shí)間減去接收處理延時(shí)時(shí)間便可計(jì)算出該報(bào)文準(zhǔn)確的接收時(shí)刻。
[0010]本方法無(wú)需額外增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和特殊裝置，利用智能變電站內(nèi)已有的GOOSE服務(wù)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備時(shí)鐘差的精確測(cè)量，使得在智能變電站內(nèi)，對(duì)時(shí)鐘和被對(duì)時(shí)設(shè)備的閉環(huán)監(jiān)測(cè)成為可能。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是利用乒乓法測(cè)量間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)鐘差；
[0012]圖2是G00SE報(bào)文的傳輸機(jī)制；
[0013]圖3是一種軟硬件相結(jié)合來(lái)準(zhǔn)確獲取該報(bào)文準(zhǔn)確的接收時(shí)刻。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0015](1)如圖1所示利用乒乓法測(cè)量間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)鐘差，T0為間隔層設(shè)備通過(guò)G00SE報(bào)文發(fā)送測(cè)試命令的時(shí)刻，T1為過(guò)程層設(shè)備收到測(cè)試命令時(shí)刻，T2為過(guò)程層設(shè)備回復(fù)測(cè)試命令的時(shí)刻，T1和T2通過(guò)G00SE報(bào)文回復(fù)給間隔層裝置，T3為間隔層設(shè)備收到回復(fù)命令的時(shí)刻，假設(shè)At為兩個(gè)裝置的時(shí)鐘差，即要測(cè)量的對(duì)象。建立在網(wǎng)絡(luò)鏈路延遲對(duì)稱的假設(shè)上，因此
[0016](Tl+At)-T0 = T3-(T2+At) (1)
[0017]At = [ (T3-T2) + (T0-T1) ]/2 (2)
[0018](2)G00SE報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔如圖2所示。其中TO與T1可通過(guò)設(shè)置獲取，常規(guī)做法是Τ0為5000毫秒，Τ1為2毫秒，Τ2為Τ1的兩倍，Τ3為Τ2的兩倍。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試命令單幀下發(fā)及測(cè)試命令的單幀回復(fù)，所以必須對(duì)T0和T1做特殊配置。本方法中測(cè)試命令下發(fā)周期一般為24小時(shí)，那么將T0設(shè)置為24小時(shí)，同時(shí)將T1也設(shè)置為24小時(shí)，那么在第二個(gè)T1時(shí)間點(diǎn)需要發(fā)送報(bào)文時(shí)下一個(gè)測(cè)試下發(fā)命令報(bào)文已經(jīng)發(fā)送，這樣就很好實(shí)現(xiàn)了報(bào)文的測(cè)試命令的單幀下發(fā)，測(cè)試回復(fù)命令報(bào)文同理。
[0019](3)G00SE報(bào)文的查詢接收處理任務(wù)是在中斷服務(wù)子程序內(nèi)實(shí)現(xiàn)，如果把報(bào)文查收時(shí)刻作為報(bào)文接收時(shí)刻，將會(huì)帶來(lái)較大的誤差。本方法提出在裝置G00SE報(bào)文接收模塊的FPGA內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，如圖3所示，當(dāng)接收模塊在接收到報(bào)文的同時(shí)將計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值附加至報(bào)文尾部，當(dāng)G00SE報(bào)文查收任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報(bào)文時(shí)，同時(shí)讀取該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，通過(guò)報(bào)文尾部計(jì)數(shù)器值與當(dāng)前計(jì)數(shù)器值的差值以及計(jì)數(shù)器頻率可得出接收處理延時(shí)時(shí)間，再用設(shè)備當(dāng)前的時(shí)間減去接收處理延時(shí)時(shí)間便可計(jì)算出該報(bào)文準(zhǔn)確的接收時(shí)刻
[0020]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于GOOSE報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法，其特征在于，具體包括以下幾個(gè)步驟: (1)基于GOOSE報(bào)文，由間隔層設(shè)備發(fā)起測(cè)量命令，同時(shí)記錄下發(fā)起命令時(shí)間，過(guò)程層設(shè)備在收到測(cè)試命令后立刻回復(fù)，在回復(fù)的GOOSE報(bào)文內(nèi)填寫接收命令和回復(fù)命令的時(shí)間，間隔層設(shè)備在收到命令回復(fù)后可計(jì)算出間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)鐘差，即可得到準(zhǔn)備的GOOSE報(bào)文接收時(shí)刻； (2)若發(fā)送數(shù)據(jù)集中任一數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)生改變，將立即發(fā)送該數(shù)據(jù)集的所有內(nèi)容至網(wǎng)絡(luò)上，且會(huì)連續(xù)發(fā)送5幀報(bào)文;為了不對(duì)計(jì)算時(shí)鐘差過(guò)程產(chǎn)生干擾，需要將間隔層設(shè)備發(fā)起測(cè)試命令和過(guò)程層設(shè)備回復(fù)命令時(shí)各自產(chǎn)生的5幀報(bào)文壓縮為1幀報(bào)文； (3)在間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收?qǐng)?bào)文時(shí)，會(huì)將計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)值加至報(bào)文尾部，當(dāng)GOOSE報(bào)文接收處理任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報(bào)文時(shí)，同時(shí)讀取該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，通過(guò)報(bào)文尾部計(jì)數(shù)器值與當(dāng)前計(jì)數(shù)器值的差值以及計(jì)數(shù)器頻率可得出接收處理延時(shí)時(shí)間，再用設(shè)備當(dāng)前的時(shí)間減去接收處理延時(shí)時(shí)間便可計(jì)算出該報(bào)文準(zhǔn)確的接收時(shí)刻。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于GOOSE報(bào)文的時(shí)間同步測(cè)量方法，包括以下步驟(1)基于GOOSE報(bào)文計(jì)算出間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)鐘差；(2)若發(fā)送數(shù)據(jù)集中任一數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)生改變，將立即發(fā)送數(shù)據(jù)集的所有內(nèi)容，且會(huì)連續(xù)發(fā)送5幀報(bào)文，需要將5幀報(bào)文壓縮為1幀；(3)在設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收?qǐng)?bào)文時(shí)，會(huì)將計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)值加至報(bào)文尾部，程序在中斷內(nèi)查詢到有報(bào)文時(shí)，也能讀取此時(shí)計(jì)數(shù)器的值，通過(guò)報(bào)文尾部計(jì)數(shù)器值與當(dāng)前計(jì)數(shù)器值的差值以及裝置當(dāng)前的時(shí)間可計(jì)算出該報(bào)文準(zhǔn)確的接收時(shí)刻。本發(fā)明利用智能變電站內(nèi)已有的GOOSE協(xié)議，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備與過(guò)程層設(shè)備的時(shí)間同步測(cè)量。
【IPC分類】H04L7/00, H04L12/26
【公開號(hào)】CN105471572
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610006511
【發(fā)明人】鄭潔, 梅德冬, 姚燕春, 穆華靈, 張連生, 周化
【申請(qǐng)人】國(guó)電南瑞科技股份有限公司, 國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日