本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)時間同步領(lǐng)域，具體講涉及一種數(shù)字化變電站時間同步性能檢測方法及其裝置。

背景技術(shù)：

建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，由智能化一次設(shè)備(電子式互感器、智能化開關(guān)等)和網(wǎng)絡化二次設(shè)備分層(過程層、間隔層、站控層)構(gòu)建的數(shù)字化變電站，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

數(shù)字化變電站是應用IEC61850進行建模和通信的變電站，數(shù)字化變電站的特點體現(xiàn)在過程層設(shè)備的數(shù)字化，整個站內(nèi)信息的網(wǎng)絡化，以及開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)智能化。

一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接。變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設(shè)計制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能及時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

數(shù)字化變電站具有性能高、安全性高、精度高、可靠性高和經(jīng)濟性高的優(yōu)點。

數(shù)字化變電站的快速推廣給變電站時間同步方式帶來了革命性的變革。

對于站間時間同步系統(tǒng)，數(shù)字化變電站的站間同步設(shè)備，直接接收GPS或北斗衛(wèi)星信號，并傳送給自動化系統(tǒng)以進行時間同步。在實際系統(tǒng)中，站間同步設(shè)備可能會由于自身裝置故障或者環(huán)境因素，例如惡劣天氣、強電磁等導致接收的衛(wèi)星信號受到干擾，這將影響時間同步的準確性和可靠性。另一方面，時間同步的安全性也受到越來越多的關(guān)注，這是因為電力系統(tǒng)是國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，若成為戰(zhàn)爭攻擊的目標，干擾衛(wèi)星授時信號可能會導致整個電力系統(tǒng)動態(tài)安全監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。因此系統(tǒng)地檢測站間同步設(shè)備的準確性、可靠性和安全性等時間同步特性具有重要意義。

對于站內(nèi)時間同步系統(tǒng)，數(shù)字化變電站提倡網(wǎng)絡化的信息傳遞，站內(nèi)過程層和間隔層的時間同步方式將逐漸由高精度網(wǎng)絡同步方式替代傳統(tǒng)對時方式。標準IEEE 1588提出了一種精度高于1μs的精確時鐘同步協(xié)議(Precision Time Protocol，PTP)，能夠滿足標準IEC 61850對數(shù)字化變電站的智能設(shè)備的最高時間同步精度的要求。然而在實際應用中，PTP設(shè)備卻表現(xiàn)出協(xié)議一致性差、授時偏差波動大、抗網(wǎng)絡流量能力差等缺陷。在未來的數(shù)字化變電站的過程層組網(wǎng)會考慮PTP網(wǎng)、采樣報文(Sampled Value，SV)網(wǎng)以及面向通用對象的變電站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的方式；2008年發(fā)布的IEEE 1588第二版標準，在時鐘模式、交換機模式和延時測量機制上有所更新。而對已有的PTP設(shè)備需要提供一種能否實現(xiàn)這些新的方式，能否滿足IEEE 1588的電力系統(tǒng)應用的要求，并適應今后“三網(wǎng)合一”的運行要求進行檢測的技術(shù)方案檢測。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：對站間時間同步性能測試而言，現(xiàn)有測試方法未能系統(tǒng)地評估智能站間的同步性能；對于站內(nèi)時間同步性能測試而言，現(xiàn)有測試并未涉及“三網(wǎng)合一”下的性能測試，不能系統(tǒng)地反映1588時鐘在智能站網(wǎng)絡中適應。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上提出的問題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化變電站時間同步性能檢測方法及其裝置。

一種數(shù)字化變電站時間同步性能檢測方法，其特征在于，所述方法包括：站間時間同步性能的檢測和站內(nèi)時間同步性能的檢測，

所述站間時間同步性能檢測包括時間準確性檢測、時間可靠性檢測和時間安全性檢測；

所述站內(nèi)時間同步性能的檢測包括以下步驟：

步驟一、直聯(lián)時間同步性能的檢測；

步驟二、經(jīng)交換機時間同步性能的檢測；

步驟三、面向通用對象的變電站事件GOOSE網(wǎng)、采樣報文SV網(wǎng)和精確時鐘同步協(xié)議PTP網(wǎng)“三網(wǎng)合一”下的抗網(wǎng)絡風暴性能的檢測。

進一步的，所述時間準確性檢測包括上升沿陡度的檢測和時間準確度的檢測；時間可靠性的檢測包括靈敏度檢測和時間抖動檢測；安全性檢測包括欺騙式干擾檢測和壓制式干擾檢測。

進一步的，所述上升沿陡度的檢測包括，若1PPS的上升沿上升時間小于或等于100ns，則數(shù)字變電站的性能滿足要求；

所述時間準確度的檢測包括，測量1PPS的上升沿與標準時間源輸出的1PPS的上升沿之間的時間偏差，若時間偏差小于1μs，則數(shù)字變電站的性能滿足要求。

進一步的，所述靈敏度檢測包括捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度，若電力系統(tǒng)對捕獲靈敏度要求小于-160dBm，對跟蹤靈敏度的要求小于-163dBm，則數(shù)字變電站的性能滿足要求；

所述時間抖動檢測包括，記錄輸出1PPS的上升沿與標準時間源輸出的1PPS的上升沿之間時間偏差連續(xù)24小時內(nèi)的波動，若波動偏差小于1μs，則數(shù)字變電站的性能滿足要求。

進一步的，所述欺騙式干擾檢測包括，發(fā)射干擾信號，使授時發(fā)生偏差，根據(jù)串口輸出的信息做出判斷，若輸出的信息有效標志位不變，則數(shù)字變電站的性能滿足要求；

所述壓制式干擾檢測包括，模擬壓制干擾源情況下的示波器示出的設(shè)備輸出的1PPS對數(shù)字變電站的性能是否滿足要求作出判斷。

進一步的，所述直聯(lián)時間同步性能的檢測包括：把兩臺PTP普通時鐘作為從時鐘與主時鐘直接相連，進行網(wǎng)絡時間同步，對模式進行配置，模式配置后將主、從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度數(shù)字濾波器中，觀察示波器中數(shù)據(jù)，若滿足標準IEEE 1588，則數(shù)字變電站的性能滿足要求。

進一步的，所述經(jīng)交換機時間同步性能的檢測包括將PTP從時鐘與主時鐘先經(jīng)過一臺PTP交換機進行同步，作為一個拓撲，配置PTP所規(guī)定的所有同步模式后進行檢測和采集，交換機的數(shù)目逐臺增加，配置所有模式以依次檢測，完成同步模式的配置后將主從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度采樣數(shù)字濾波器中，觀察示波器中數(shù)據(jù)，若滿足標準IEEE 1588，則數(shù)字變電站的性能滿足要求。

進一步的，所述模式包括時鐘模式、交換機模式、傳輸模式、延時測量機制和通信機制。

進一步的，交換機的數(shù)目小于或等于標準C37.238-2011所規(guī)定的數(shù)目。

進一步的，所述抗網(wǎng)絡風暴性能檢測包括報文類型、報文量的配置、虛擬局域網(wǎng)的配置和報文優(yōu)先級的配置。

進一步的，所述報文類型包括面向通用對象的變電站事件報文GOOSE報文、采樣值報文SV報文和精確時鐘同步協(xié)議報文PTP報文，GOOSE報文和SV報文是PTP報文的背景流量；

所述報文量的配置包括GOOSE與SV的報文量比為1:4。

進一步的，所述虛擬局域網(wǎng)的配置包括Trunk型交換機互聯(lián)端口的配置和Access型非級聯(lián)端口的配置。

進一步的，所述報文優(yōu)先級的配置包括：按GOOSE跳閘報文、PTP報文和SV報文的順序遞減。

進一步的，所述抗網(wǎng)絡風暴性能檢測包括：網(wǎng)絡檢測儀中加入由GOOSE和SV報文組成的背景流量，配置所有模式以依次檢測，完成同步模式的配置后將主從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度采樣數(shù)字濾波器中，觀察示波器中數(shù)據(jù)，若滿足標準IEEE 1588，則數(shù)字變電站的性能滿足要求。

一種數(shù)字化變電站時間同步性能檢測裝置，其特征在于，包括：所述站間時間同步性能檢測裝置和所述站內(nèi)時間同步性能檢測裝置，所述站間時間同步性能檢測裝置包括：

功分器，用于將接收到的信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等的能量；

低噪放LNA，用于將接收自天線的信號放大；

高精度數(shù)字示波器，用于顯示和觀測結(jié)果；

計數(shù)器，用于對脈沖的個數(shù)進行計數(shù)；和

銣原子鐘，作為標準時間源。

進一步的，所述站內(nèi)時間同步性能的檢測所用裝置包括：

高精度數(shù)字示波器，用于顯示和觀測結(jié)果；

網(wǎng)絡測試儀，用于檢測每個流量檔位下的不同同步模式組合；

主控計算機，用于配置信息和接收檢測結(jié)果；和

交換機，用于在通信系統(tǒng)中完成信息交換。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案對站間同步設(shè)備提出了系統(tǒng)性的評估方案，特別是模擬了站間同步設(shè)備對抗由于自身裝置故障或者惡劣天氣、強電磁等極端運行條件所導致的干擾的性能。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案針對一整套運行中的PTP授時系統(tǒng)進行檢測，同時考慮到數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)和PTP網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的實際工況，模擬實際工況下的測試精度可達300ns，遠高于變電站同步精度標準——1μs檢測結(jié)果更具實際工程指導意義。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案可實時捕獲PTP同步狀況，測試方法能準確反映不同同步模式下的同步性能差異，同時完全符合IEEE 1588標準的規(guī)定，檢測精度高于數(shù)字化變電站的1μs最高時間同步精度要求。

4、本發(fā)明提供的站內(nèi)同步測量方法無論在網(wǎng)絡風暴下與否，都可以準確地進行實時的時間同步精度量測，其最高量測精度可達10ns以內(nèi)，并能準確反映同步精度隨同步模式變化的規(guī)律。該方法可在數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中準確地在線檢測同步精度，具有較高的計算效率，對現(xiàn)代的硬件來說計算負擔并不重，可在實際裝置中實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備準確性檢測平臺；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備安全性和可靠性檢測平臺；

圖3為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備秒脈沖上升沿陡度檢測結(jié)果；

圖4為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備準確度檢測結(jié)果；

圖5為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備抖動檢測結(jié)果；

圖6為本發(fā)明實施例一提供的站間同步設(shè)備壓制式干擾檢測結(jié)果；

圖7為本發(fā)明實施例二提供的PTP直聯(lián)時間同步性能檢測平臺示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例二提供的PTP經(jīng)交換機同步性能檢測平臺示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例二提供的PTP抗網(wǎng)絡風暴能力檢測平臺示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例二提供的PTP一步鐘抗網(wǎng)絡風暴能力檢測結(jié)果統(tǒng)計分布圖；

圖11為本發(fā)明實施例二提供的PTP兩步鐘抗網(wǎng)絡風暴能力檢測結(jié)果統(tǒng)計分布圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

下面將從站間和站內(nèi)兩方面詳細說明性能檢測的具體方式。

一、實施例一，站間同步設(shè)備性能檢測

站間時間同步性能檢測包括時間同步準確性檢測，時間同步可靠性檢測，以及時間同步安全性檢測。

(一)時間同步準確性檢測

時間同步準確性是指站間時間同步設(shè)備的時間與UTC時間同步或者能保持在較小的偏差范圍內(nèi)，即同步設(shè)備輸出的1PPS上升沿時刻與UTC時間的每個整秒時刻同步或保持在較小的時間偏差范圍內(nèi)。因此時間同步的準確性是站間同步的時間同步特性中最主要也是最核心的特性。下面分別通過上升沿陡度檢測和時間準確度檢測來分析其時間同步特性。

上升沿陡度檢測，檢測拓撲如圖1，只需通過示波器觀測上升沿的上升時間(脈沖幅值的10％到90％所經(jīng)歷的時間)，不需要標準參考時間源的輸入。檢測結(jié)果如圖3，上升沿上升時間為2.55ns，而電力系統(tǒng)中對1PPS的上升沿上升時間的要求為≤100ns，因此該設(shè)備滿足要求。

時間準確度檢測，檢測拓撲如圖1，測量1PPS上升沿與標準時間源(認為其時間與UTC時間嚴格同步)輸出的1PPS上升沿之間的時間偏差，因此必須加入標準時間源的輸入作為參考。檢測結(jié)果如圖4所示，三個設(shè)備的標準差的測量結(jié)果由上至下分別為8.0630ns，9.5057ns和3.9872ns，均滿足精度要求。

(二)時間同步可靠性檢測

時間同步可靠性可以分為兩方面。其一為站間時間同步設(shè)備能可靠的接收衛(wèi)星信號，解算衛(wèi)星信號，并輸出高精度1PPS的能力，衡量該可靠性的指標為授時產(chǎn)品的靈敏度；其二是指站間時間同步設(shè)備輸出的1PPS在較長一段時間保持高精度穩(wěn)定運行的能力，衡量該可靠性的指標為授時產(chǎn)品時間抖動。

靈敏度檢測，分為捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度。其中捕獲靈敏度指的是完成捕獲衛(wèi)星所需要的最低信號強度，而跟蹤靈敏度指的是在已經(jīng)捕獲成功后，能夠維持對衛(wèi)星信號跟蹤所需要的最低信號強度。檢測拓撲如圖2所示，檢測結(jié)果見表1，電力系統(tǒng)對捕獲靈敏度要求小于-160dBm，對跟蹤靈敏度的要求為小于-163dBm，因此三個設(shè)備均能滿足。

表1 靈敏度檢測結(jié)果

時間抖動檢測，將被測設(shè)備輸出的1PPS與標準時間源輸出的1PPS之間時間偏差連續(xù)24小時內(nèi)的波動情況。通過計數(shù)器記錄下時間偏差的標準差、峰峰值、隨時間的變化趨勢及其分布規(guī)律，以此來檢測時間抖動特性。檢測結(jié)果如圖5所示?？闯鲈撛O(shè)備檢測共計數(shù)87027次，抖動標準差為20.663ns，峰峰值為105.01ns。其短期(約1小時)內(nèi)的抖動的幅度主要在25ns以內(nèi)。隨著時間的推移，抖動有較大的起伏，整體的趨勢為先下降，再逐漸上升，然經(jīng)過一段時間的平穩(wěn)下降后回到最初狀態(tài)，隨后經(jīng)過兩次上升和下降的起伏后降低到最低點，最后緩慢上升回到最初的狀態(tài)。其抖動的分布規(guī)律除了少數(shù)分布在離平均值較遠處，其余的近似接近階梯波的分布規(guī)律。

(三)時間同步安全性檢測

指接收衛(wèi)星信號后的北斗二代授時產(chǎn)品受到干擾后能有效識別干擾信號，并保持輸出高精度1PPS的能力。下面分別通過欺騙式干擾檢測和壓制式干擾檢測來分析其時間同步特性。

欺騙式干擾檢測，其手段是發(fā)射與衛(wèi)星信號相類似的干擾信號，導致授時產(chǎn)品接收到了偽衛(wèi)星信號而使得定位發(fā)生偏差，進而導致授時發(fā)生偏差。欺騙式干擾對時間同步安全性的影響主要根據(jù)串口輸出的信息做出判斷。該信息由一系列的數(shù)據(jù)語句組成，信息中包含時間信息有效標志位等內(nèi)容。觀測到串口信息中的時間信息有效以后，修改衛(wèi)星模擬器輸出的導航電文信息參數(shù)，以此來模擬衛(wèi)星授時信息受到欺騙式干擾的場景。設(shè)備正常的授時信息如下：

$GNGGA,000417.000,4005.1679,N,11614.0018,E,1,11,1.3,104.1,M,0.0,M,,*74

$GNGLL,4005.1679,N,11614.0018,E,000417.000,A,0*36

$GPGSA,A,3,,,,,,,,,,,,,2.4,1.3,2.0*34

受到欺騙干擾后，時間信息則變成：

$GNGGA,000951.000,4005.1685,N,11614.0014,E,1,11,1.3,90.5,M,0.0,M,,*4C

$GNGLL,4005.1685,N,11614.0014,E,000951.000,A,0*36

$GPGSA,A,3,,,,,,,,,,,,,2.4,1.3,2.0*34

變化的語句中顯示的是緯度、經(jīng)度、時分秒等信息，例如干擾前的信息表示北緯40°5’，東經(jīng)116°14’，時間為04分17秒。其后面的字母有兩種顯示：A代表時間信息有效?？梢娛艿狡垓_式干擾后，該設(shè)備的輸出的時間標志位依然保持A，表示其時間信息沒有發(fā)生變化，依然處于有效狀態(tài)，且時間不發(fā)生跳變。

壓制式干擾檢測，是指干擾信號進入授時設(shè)備的強度高于衛(wèi)星信號解擴后的強度，從而使授時設(shè)備無法捕獲、跟蹤衛(wèi)星信號，使授時產(chǎn)品授時發(fā)生偏差。其最終效果是使授時設(shè)備無法捕獲到衛(wèi)星信號，因此可通過拔掉天線來模擬壓制干擾源。檢測開始時，授時設(shè)備正常授時。待其穩(wěn)定輸出1PPS后，將其天線拔掉，去掉天線的同時利用示波器開始觀察設(shè)備的1PPS輸出。檢測結(jié)果如圖6所示。

二、實施例二，站內(nèi)網(wǎng)絡高精度時間同步性能檢測

本發(fā)明實施例二中，所述檢測方法所涉及的數(shù)字化變電站站內(nèi)高精度網(wǎng)絡時間同步模式，均按照標準IEEE 1588以及IEEE C37.118-2011來配置，這些模式包括時鐘模式、交換機模式、傳輸模式、延時測量機制以及通信機制，同時還考慮了是否包含背景流量。站內(nèi)高精度網(wǎng)絡時間同步性能檢測共分為三組，包括直聯(lián)時間同步性能檢測，經(jīng)PTP交換機同步性能檢測，以及抗網(wǎng)絡風暴能力檢測。

(一)直聯(lián)時間同步性能檢測

直連檢測，作為本發(fā)明站內(nèi)同步檢測涉及的一系列檢測中的基礎(chǔ)，以驗證PTP設(shè)備能否支持IEEE 1588規(guī)定的同步模式，并為下一組檢測提供對照參考。

如圖7的拓撲所示，兩臺PTP普通時鐘作為從時鐘與主時鐘，它們直接相連通過多播報文進行網(wǎng)絡時間同步，下面簡稱為直聯(lián)檢測。參照PTP協(xié)議對模式進行逐一配置，特別注意的是，同一個拓撲中只允許存在一種延時測量機制。模式配置后將主、從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度采樣數(shù)字濾波器中。特別注意的是，秒脈沖引出線的型號和長度應都相等，引出線不可交纏在一起并做好電磁屏蔽。在示波器自帶的庫中通過VisualBasic語言編程控制示波器，檢測中運行程序，每秒種保存一次主、從時鐘秒脈沖的偏差量測結(jié)果。每個同步模式下所采集的檢測樣本數(shù)目應不少于統(tǒng)計規(guī)律的一般需求。

為了進一步說明本發(fā)明，下面再以具體的硬件平臺實驗對檢測方法進行說明：如表2所示，由從時鐘對主時鐘的秒脈沖偏差的平均值、標準差和抖動范圍的統(tǒng)計來看，同步偏差的均值遠優(yōu)于1μs的精度要求，同時標準差和抖動范圍都很小，說明本發(fā)明的檢測方法的精度達到要求。

表2 直聯(lián)時間同步檢測結(jié)果

(二)經(jīng)PTP交換機同步性能檢測

若直聯(lián)檢測中，主、從時鐘的同步精度和抖動都滿足標準要求，則可以進行該檢測。本發(fā)明所提供的檢測中，應同時關(guān)注PTP交換機的模式和數(shù)目對同步性能的影響。該實施例可有多個拓撲，分述如下：將PTP從時鐘與主時鐘先經(jīng)過一臺PTP交換機進行同步，作為一個拓撲，配置PTP所規(guī)定的所有同步模式后進行檢測和采集；然后再接入兩臺交換機，以此類推；交換機的數(shù)目逐臺增加，配置所有模式以依次檢測。應注意的是，根據(jù)標準電力系統(tǒng)高精度網(wǎng)絡授時導則的規(guī)定，級聯(lián)的時間同步系統(tǒng)中，交換機的跳數(shù)不能超過15臺。

每個拓撲下，按所需配置的模式劃分，需要進行共計16組檢測。完成同步模式的配置后將主從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度采樣數(shù)字濾波器中。特別注意的是，秒脈沖引出線的型號和長度應都相等，引出線不可交纏在一起并做好電磁屏蔽。在示波器自帶的庫中通過VB語言編程控制示波器，檢測中運行程序，一秒種保存一次主從時鐘秒脈沖的量測結(jié)果。每個同步模式下所采集的檢測樣本數(shù)目不少于統(tǒng)計規(guī)律的一般需求。

表3 經(jīng)交換機同步檢測結(jié)果

為了進一步說明本發(fā)明，下面再以具體的ETH-P2P模式下的檢測實例，對上述測量方法進行硬件平臺檢測如圖8所示，具體來說：

以經(jīng)過一臺交換機和兩臺交換機同步為例，對經(jīng)PTP交換機同步性能檢測方法進行說明。如下表進行模式配置，統(tǒng)計所采集的從時鐘對主時鐘的秒脈沖偏差的平均值、標準差和抖動范圍。由表3可見，同步偏差的均值遠優(yōu)于1μs的精度要求，同時標準差和抖動范圍都很?。患尤虢粨Q機以后，該檢測方法能準確反映抖動的增加；同時TC模式的綜合性能較BC模式的更優(yōu)，表明該檢測方法也能正確反映PTP標準的規(guī)定。說明本發(fā)明的檢測方法在精度上達到要求，同時滿足標準IEEE 1588所規(guī)定的同步性能規(guī)律。

(三)抗網(wǎng)絡風暴檢測

基于上一個檢測的分析結(jié)果，若主從時鐘的同步精度和抖動都滿足標準要求，且能正確反映IEEE 1588所規(guī)定的同步規(guī)律，則可以進行抗網(wǎng)絡風暴能力檢測。本發(fā)明所述方法采用實際變電站內(nèi)定GOOSE報文和SV報文充當PTP時間同步網(wǎng)絡的背景流量。為了讓檢測更接近工程實際，特做如下幾個配置：

報文量的配置。通常情況下，智能站的自動化網(wǎng)絡中GOOSE量極少、SV量極多。以某實際變電站實測表明，電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，GOOSE報文以周期5s進行發(fā)送，SV報文是以80Hz的頻率進行發(fā)送；變電站發(fā)生極端事故時，GOOSE對SV的報文量比例可激增至近1:4。此時正是電力系統(tǒng)脆弱的時候，需要精確而穩(wěn)定的授時以保障保護和錄波等裝置正確動作。因此，本實施例考慮最壞的情況，將GOOSE對SV的報文量比例設(shè)置為1:4。

虛擬局域網(wǎng)的配置。實際工程中會劃分虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network,VLAN)對網(wǎng)絡報文進行過濾，避免多播流量之間相互干擾。工程實施時，會為每種報文分配一個指定的VLAN?；诰W(wǎng)絡端口和基于路由劃分VLAN，是工程中常用的兩種方法。本實施例基于端口的VLAN劃分，根據(jù)IEEE 802.1Q標準的規(guī)定進行操作。PTP交換機的互連的端口，由于要傳輸PTP報文、GOOSE報文和SV報文，即需要溝通不同的VLAN，因此根據(jù)IEEE 802.1Q標準的規(guī)定，交換機互聯(lián)端口應配置為Trunk型，所有VLAN內(nèi)的其他端口均配置為Access型。

報文優(yōu)先級的配置。IEEE 802.1Q標準還將以太網(wǎng)報文的優(yōu)先級劃分為0至7級，最高級為7級，最低級為0級。對于數(shù)字化變電站網(wǎng)絡，在正常情況下，GOOSE跳閘報文優(yōu)先級最高，其余報文優(yōu)先級從高到低次序為：時鐘同步報文，同步采樣報文；若網(wǎng)絡遭受黑客攻擊時，各類報文的優(yōu)先級可能發(fā)生錯亂。本實施例只考慮正常情況下，利用網(wǎng)絡檢測儀將GOOSE報文優(yōu)先級設(shè)置為6，SV優(yōu)先級設(shè)為2，而根據(jù)IEEE 1588的規(guī)定，PTP報文保持默認優(yōu)先級為4。

利用網(wǎng)絡檢測儀依次加入不同線速比例的由GOOSE和SV報文組成的背景流量，流量大小變化趨勢可以為從低到高、從高到低或隨機。在每個流量檔位之下，按IEEE1588標準所規(guī)定的同步模式配置時鐘模式、交換機模式、傳輸模式以及延時測量機制。每個流量檔位下，共有16組不同同步模式組合的檢測。

完成同步模式的配置后將主從時鐘的同步秒脈沖引入到高精度采樣數(shù)字濾波器中。特別注意的是，秒脈沖引出線的型號和長度應都相等，引出線不可交纏在一起并做好電磁屏蔽。在示波器自帶的庫中通過VB語言編程控制示波器，檢測中運行程序，一秒種保存一次主從時鐘秒脈沖的量測結(jié)果。每個同步模式下所采集的檢測樣本數(shù)目不少于統(tǒng)計規(guī)律的一般需求。

為了進一步說明本發(fā)明，下面再以具體的ETH傳輸模式-P2P延時測量機制下的抗網(wǎng)絡風暴檢測實例，如表4所示，對上述測量方法進行硬件平臺檢測如圖9所示，具體來說：

本示例中采用百兆以太網(wǎng)線搭建含兩臺交換機的級聯(lián)式網(wǎng)絡時間同步系統(tǒng)，按從高到低的順序，依次加入90％、80％、50％、30％和10％線速的背景流量，加過重載后再檢測不加背景流量時PTP設(shè)備的同步性能。

表4 “三網(wǎng)合一”下抗網(wǎng)絡風暴能力檢測結(jié)果

下面以2TC-ETH-P2P-一步鐘和2TC-ETH-P2P-兩步鐘為例作具體的對比說明。

這兩個例子的檢測結(jié)果的統(tǒng)計分布分別如圖10和圖11所示，結(jié)果顯示，加入流量后，一步鐘性能很穩(wěn)定；兩步鐘的授時偏差在加入流量后有較明顯增大，但不隨著流量的增加而惡化。這是由于兩步鐘本身的報文流量比一步鐘的稍大，檢測現(xiàn)象符合IEEE1588標準的闡述，說明本發(fā)明可滿足PTP時間同步檢測的需要，且精度很高。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。