一種基于goose報文的時間同步測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于G00SE報文的時間同步測量方法，適用于智能變電站中時間同步的在線監(jiān)測和管理，屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，系統(tǒng)運行變化越來越頻繁，電力系統(tǒng)間的時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)時間同步技術(shù)也得到極大的發(fā)展。而對于采用了標(biāo)準(zhǔn)站內(nèi)統(tǒng)一時間同步系統(tǒng)的廠站或調(diào)度中心，如何在原系統(tǒng)上通過某些技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)級的時間同步狀態(tài)的在線監(jiān)測也變得尤為重要。
[0003]智能變電站系統(tǒng)分為3層:過程層、間隔層、站控層。過程層包含由一次設(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、傳輸及其測量、控制、保護、計量、狀態(tài)監(jiān)測等相關(guān)功能。過程層網(wǎng)絡(luò)是最直接與一次設(shè)備連接的最底層，它的運行穩(wěn)定性直接關(guān)系到全站的安全穩(wěn)定運行。因此對過程層設(shè)備形成閉環(huán)監(jiān)測，減少因?qū)r錯誤引起的事件順序記錄無效，甚至導(dǎo)致設(shè)備死機等運行事故，將有重大意義。如何對過程層設(shè)備的時間同步測量，存在以下問題:(1)采用何種低建設(shè)成本、低管理成本、低技術(shù)風(fēng)險的手段，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)議來完成時間的同步測量。(2)如何在最低的成本開銷前提下提高測量對象的測量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于G00SE報文的時間同步測量方法，無需額外增加網(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)確地實現(xiàn)間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時間同步測量。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種基于G00SE報文的時間同步測量方法，具體包括以下幾個步驟:
[0007](1)基于G00SE報文，由間隔層設(shè)備發(fā)起測量命令，同時記錄下發(fā)起命令時間，過程層設(shè)備在收到測試命令后立刻回復(fù)，在回復(fù)的G00SE報文內(nèi)填寫接收命令和回復(fù)命令的時間，間隔層設(shè)備在收到命令回復(fù)后可計算出間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時鐘差，即可得到準(zhǔn)備的G00SE報文接收時刻；
[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，且會連續(xù)發(fā)送5幀報文;為了不對計算時鐘差過程產(chǎn)生干擾，需要將間隔層設(shè)備發(fā)起測試命令和過程層設(shè)備回復(fù)命令時各自產(chǎn)生的5幀報文壓縮為1幀報文；
[0009](3)在間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收報文時，會將計數(shù)器的實時值加至報文尾部，當(dāng)G00SE報文接收處理任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報文時，同時讀取該計數(shù)器的當(dāng)前值，通過報文尾部計數(shù)器值與當(dāng)前計數(shù)器值的差值以及計數(shù)器頻率可得出接收處理延時時間，再用設(shè)備當(dāng)前的時間減去接收處理延時時間便可計算出該報文準(zhǔn)確的接收時刻。
[0010]本方法無需額外增加網(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，實現(xiàn)對站控層設(shè)備與間隔層設(shè)備時鐘差的精確測量，使得在智能變電站內(nèi)，對時鐘和被對時設(shè)備的閉環(huán)監(jiān)測成為可能。
【附圖說明】
[0011]圖1是利用乒乓法測量間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時鐘差；
[0012]圖2是G00SE報文的傳輸機制；
[0013]圖3是一種軟硬件相結(jié)合來準(zhǔn)確獲取該報文準(zhǔn)確的接收時刻。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0015](1)如圖1所示利用乒乓法測量間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時鐘差，T0為間隔層設(shè)備通過G00SE報文發(fā)送測試命令的時刻，T1為過程層設(shè)備收到測試命令時刻，T2為過程層設(shè)備回復(fù)測試命令的時刻，T1和T2通過G00SE報文回復(fù)給間隔層裝置，T3為間隔層設(shè)備收到回復(fù)命令的時刻，假設(shè)At為兩個裝置的時鐘差，即要測量的對象。建立在網(wǎng)絡(luò)鏈路延遲對稱的假設(shè)上，因此
[0016](Tl+At)-T0 = T3-(T2+At) (1)
[0017]At = [ (T3-T2) + (T0-T1) ]/2 (2)
[0018](2)G00SE報文發(fā)送時間間隔如圖2所示。其中TO與T1可通過設(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。為了實現(xiàn)測試命令單幀下發(fā)及測試命令的單幀回復(fù)，所以必須對T0和T1做特殊配置。本方法中測試命令下發(fā)周期一般為24小時，那么將T0設(shè)置為24小時，同時將T1也設(shè)置為24小時，那么在第二個T1時間點需要發(fā)送報文時下一個測試下發(fā)命令報文已經(jīng)發(fā)送，這樣就很好實現(xiàn)了報文的測試命令的單幀下發(fā)，測試回復(fù)命令報文同理。
[0019](3)G00SE報文的查詢接收處理任務(wù)是在中斷服務(wù)子程序內(nèi)實現(xiàn)，如果把報文查收時刻作為報文接收時刻，將會帶來較大的誤差。本方法提出在裝置G00SE報文接收模塊的FPGA內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，如圖3所示，當(dāng)接收模塊在接收到報文的同時將計數(shù)器的當(dāng)前值附加至報文尾部，當(dāng)G00SE報文查收任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報文時，同時讀取該計數(shù)器的當(dāng)前值，通過報文尾部計數(shù)器值與當(dāng)前計數(shù)器值的差值以及計數(shù)器頻率可得出接收處理延時時間，再用設(shè)備當(dāng)前的時間減去接收處理延時時間便可計算出該報文準(zhǔn)確的接收時刻
[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。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種基于GOOSE報文的時間同步測量方法，其特征在于，具體包括以下幾個步驟: (1)基于GOOSE報文，由間隔層設(shè)備發(fā)起測量命令，同時記錄下發(fā)起命令時間，過程層設(shè)備在收到測試命令后立刻回復(fù)，在回復(fù)的GOOSE報文內(nèi)填寫接收命令和回復(fù)命令的時間，間隔層設(shè)備在收到命令回復(fù)后可計算出間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時鐘差，即可得到準(zhǔn)備的GOOSE報文接收時刻； (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，且會連續(xù)發(fā)送5幀報文;為了不對計算時鐘差過程產(chǎn)生干擾，需要將間隔層設(shè)備發(fā)起測試命令和過程層設(shè)備回復(fù)命令時各自產(chǎn)生的5幀報文壓縮為1幀報文； (3)在間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收報文時，會將計數(shù)器的實時值加至報文尾部，當(dāng)GOOSE報文接收處理任務(wù)在中斷內(nèi)查詢到有報文時，同時讀取該計數(shù)器的當(dāng)前值，通過報文尾部計數(shù)器值與當(dāng)前計數(shù)器值的差值以及計數(shù)器頻率可得出接收處理延時時間，再用設(shè)備當(dāng)前的時間減去接收處理延時時間便可計算出該報文準(zhǔn)確的接收時刻。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于GOOSE報文的時間同步測量方法，包括以下步驟(1)基于GOOSE報文計算出間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時鐘差；(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，且會連續(xù)發(fā)送5幀報文，需要將5幀報文壓縮為1幀；(3)在設(shè)備內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報文接收模塊中的FPGA內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，當(dāng)FPGA在接收報文時，會將計數(shù)器的實時值加至報文尾部，程序在中斷內(nèi)查詢到有報文時，也能讀取此時計數(shù)器的值，通過報文尾部計數(shù)器值與當(dāng)前計數(shù)器值的差值以及裝置當(dāng)前的時間可計算出該報文準(zhǔn)確的接收時刻。本發(fā)明利用智能變電站內(nèi)已有的GOOSE協(xié)議，可準(zhǔn)確地實現(xiàn)間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備的時間同步測量。
【IPC分類】H04L7/00, H04L12/26
【公開號】CN105471572
【申請?zhí)枴緾N201610006511
【發(fā)明人】鄭潔, 梅德冬, 姚燕春, 穆華靈, 張連生, 周化
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司, 國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月6日