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采用IEEE1588協議的智能裝置時間同步精度測試方法.pdf

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采用 IEEE1588 協議 智能 裝置 時間 同步 精度 測試 方法
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摘要
申請專利號:

CN201110251613.9

申請日:

2011.08.30

公開號:

CN102315985B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04L 12/26申請日:20110830|||公開
IPC分類號: H04L12/26 主分類號: H04L12/26
申請人: 廣東電網公司電力科學研究院; 許繼電氣股份有限公司; 許昌許繼軟件技術有限公司
發明人: 高新華; 陳炯聰; 宋小會; 黃曙; 崔全勝; 馬凱; 曹麗娟; 狄軍鋒; 鄭拓夫; 鄭運召
地址: 510080 廣東省廣州市越秀區東風東路水均崗8號
優先權:
專利代理機構: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119 代理人: 陳浩;馬儀成
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110251613.9

授權公告號:

102315985B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2012.03.07|||2012.01.11

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及采用IEEE1588協議的智能裝置時間同步精度測試方法,時間測試儀作為主鐘,向被測智能設備發出IEEE1588同步報文建立穩定時間同步;信號發生設備向被測智能裝置和時間測試儀同時輸入開關量電信號;時間測試儀和被測智能裝置分別捕獲輸入的開關量電信號的時間戳,被測智能裝置產生GOOSE報文向時間測試儀發送;時間測試儀提取接收到GOOSE報文中的被測智能裝置開關量輸入時間戳,該時間戳與時間測試儀時間戳差值的絕對值就是被測智能裝置的時間同步誤差;本發明利用時間測試儀,采用IEEE1588協議進行時間同步,當開關量輸入信號變化時,通過GOOSE報文把開關量變化時的時間戳發送出去,保證了報文傳輸的實時性,提高了測試精度和實時性。

權利要求書

1: 一種采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方法, 其特征在于, 該方法 的步驟如下 : (1) 將信號發生設備分別和被測智能裝置、 時間測試儀電連接, 被測智能裝置與時間測 試儀以光纖方式連接 ; (2) 時間測試儀作為主鐘, 向被測智能設備發出 IEEE1588 同步報文, 時間測試儀與被 測智能裝置建立穩定時間同步 ; (3) 信號發生設備向被測智能裝置和時間測試儀同時輸入開關量電信號 ; (4) 時間測試儀捕獲輸入的開關量電信號的時間戳 ; 智能裝置接收到開關量輸入電 信號時, 捕獲輸入的開關量時間戳 , 且立即產生 GOOSE 報文向時間測試儀發送出去, 所述 GOOSE 報文中包含被測智能裝置捕獲的時間戳 ; (5) 時間測試儀接收被測智能裝置發送的 GOOSE 報文, 并提取 GOOSE 報文中的被測智 能裝置開關量輸入時間戳, 將該時間戳與時間測試儀獲得自身接收的開關量輸入時間戳做 差, 該差值的絕對值就是被測智能裝置的時間同步誤差。
2: 根據權利要求 1 所述的采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方法, 其 特征在于 : 所述步驟 (5) 中時間測試儀獲得兩個時間戳, 分別為時間測試儀自身接收到的 開關量輸入時間戳和從 GOOSE 報文中提取到的被測智能裝置時間戳。

說明書


采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方法

    【技術領域】
     本發明屬于電力工程的繼電保護自動化領域, 涉及一種采用 IEEE1588 協議的智 能裝置時間同步精度測試方法。背景技術
     智能變電站自動化系統網絡結構簡單, 節點固定, 很適合采用 IEEE1588 網絡時 間同步協議, IEEE1588 的全稱是 “網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準” ; 采用 IEEE1588 時間同步方式省去了專用的時間同步網絡, 原理簡單, 協議實現占用設備資源小, 配置簡單。
     智能裝置的時間同步性能的好壞通過時間同步指標的測量而獲得。IRIG-B、 秒脈 沖等同步方式可通過示波器或時間測試儀器精確的測試出, 但 IEEE1588 是網絡時間同步 協議, 只有當被測智能裝置本身有秒脈沖輸出時, 才能方便地測試其采用 IEEE1588 協議的 時間同步精度。
     采用 IEEE1588 協議的智能裝置同步精度測試原理如圖 1 和圖 2 所示。圖 1 中, 時 間服務器采用 GPS 信號作為時間源, 其輸出秒脈沖信號作為測試的基準。當時間服務器和 被測智能設備穩定同步后, 分別從時間服務器和被測智能設備上獲取秒脈沖信號輸入示波 器或時間測試儀, 示波器或時間測試儀對兩路秒脈沖進行比對, 兩路秒脈沖信號上升沿之 間的差值就是被測智能設備的時間同步精度。圖 2 中, 時間測試儀自身就采用 GPS 信號作 為時間源, 具有基準秒脈沖信號, 然后把被測智能設備的秒脈沖引入到測試儀, 測試儀對基 準秒脈沖和被測設備的秒脈沖進行比對, 得到被測智能設備的時間同步精度。
     這兩種方法的實質是一樣的, 都是基于秒脈沖比對的原理。但這種基于秒脈沖比 對原理的方法其缺點也顯而易見 : 雖然此方法原理簡單且可以精確測量出時間精度, 但實 際中大多數智能裝置并沒有秒脈沖信號輸出接口, 這就使得基于秒脈沖比對原理的方法失 去了實施條件。因此對于智能裝置, 很有必要尋找一種不依賴于秒脈沖比對的方法測試智 能裝置的精度。 發明內容
     本發明的目的是提供一種采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方 法, 以解決采用 IEEE1588 協議的智能裝置在沒有秒脈沖輸出接口時的時間同步精度測試 方法。
     為實現上述目的, 本發明的采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方 法步驟如下 : (1) 將信號發生設備分別和被測智能裝置、 時間測試儀電連接, 被測智能裝置與時間測 試儀以光纖方式連接 ; (2) 時間測試儀作為主鐘, 向被測智能設備發出 IEEE1588 同步報文, 時間測試儀與被 測智能裝置建立穩定時間同步 ;(3) 信號發生設備向被測智能裝置和時間測試儀同時輸入開關量電信號 ; (4) 時間測試儀捕獲輸入的開關量電信號的時間戳 ; 智能裝置接收到開關量輸入電 信號時, 捕獲輸入的開關量時間戳 , 且立即產生 GOOSE 報文向時間測試儀發送出去, 所述 GOOSE 報文中包含被測智能裝置捕獲的時間戳 ; (5) 時間測試儀接收被測智能裝置發送的 GOOSE 報文, 并提取 GOOSE 報文中的被測智 能裝置開關量輸入時間戳, 將該時間戳與時間測試儀獲得自身接收的開關量輸入時間戳做 差, 該差值的絕對值就是被測智能裝置的時間同步誤差。
     進一步的, 所述步驟 (5) 中時間測試儀獲得兩個時間戳, 分別為時間測試儀自身接 收到的開關量輸入時間戳和從 GOOSE 報文中提取到的被測智能裝置時間戳。
     本發明的采用 IEEE1588 協議的智能裝置時間同步精度測試方法, 利用時間測試 儀, 采用 IEEE1588 協議進行時間同步, 具有開關量輸入電接口和以太網光纖接口, 當開關 量輸入信號變化時, 通過 GOOSE 報文把開關量變化時的時間戳發送出去, GOOSE 報文經表示 層后直接映射到鏈路層和物理層, 保證了報文傳輸的實時性, 提高了測試精度和實時性。 附圖說明
     圖 1 是現有技術中一種智能裝置同步精度的測試原理圖 ; 圖 2 是現有技術中另一種智能裝置同步精度的測試原理圖 ; 圖 3 是實施例的智能裝置同步精度的測試原理圖 ; 圖 4 是又一實施例的智能裝置同步精度的測試原理圖 ; 圖 5 是實施例的測試方法流程圖。具體實施方式
     GOOSE 是 IEC61850 標準為解決變電站快速通信需求, 尤其是繼電保護跳閘信息傳 輸, 而提出的一種快速報文機制。GOOSE 報文經表示層后直接映射到鏈路層和物理層, 能采 用具有優先級和 VLAN 標志的交換以太網技術, 保證了報文傳輸的實時性。這一點為采用 IEEE1588 協議的智能裝置的時間同步精度測試提供了技術先決條件。
     本專利申請采用的智能裝置時鐘同步精度的測試方法, 利用已有的時間測試儀, 即可以實現對一類智能裝置的 IEEE1588 時鐘同步精度測試, 這類智能裝置的特征是 : 采 用 IEEE1588 進行時間同步, 不具有秒脈沖輸出接口, 具有開關量輸入電接口和以太網光纖 接口, 當開關量輸入信號變化時, 可以通過 GOOSE 報文把開關量變化時的時間戳發送出去。
     圖 3 為本專利申請實施例的采用 IEEE1588 實現時間同步的智能裝置的同步精度 測試原理圖, 信號發生設備和被測智能裝置以電方式連接, 信號發生設備和時間測試儀以 電方式連接, 被測智能裝置與時間測試儀以光纖方式連接。
     首先, 時間測試儀作為主鐘, 被測智能裝置作為從鐘, 主鐘向從鐘發送同步報文, 經過一段合適的時間后, 可認為此時被測智能裝置與主鐘的時間同步已穩定。信號發生設 備向被測智能裝置和時間測試儀同時輸入開關量電信號, 時間測試儀具有較高時間戳分辨 率, 可以獲取準確的開關量輸入時間戳 t1。 被測智能裝置接收到開關量輸入信號時, 也可以 捕獲準確的開關量輸入時間戳 t2, 被測智能裝置隨后立即發送 GOOSE 報文, GOOSE 報文中包 含開關量輸入準確時間戳 t2。 時間測試儀接收到被測智能裝置發出的 GOOSE 報文, 從 GOOSE報文中提取到 t2。然后時間測試儀可以通過比對自身接收到的開關量輸入時間戳 t1 和從 GOOSE 報文中提取到的時間戳 t2, 從而計算出智能裝置的此次試驗的時間誤差 | t1- t2|。
     如圖 5 所示, 本實施例測試方法具體流程如下 : S1、 搭建測試環境 : 將信號發生設備分別和被測智能裝置、 時間測試儀電連接, 被測智 能裝置與時間測試儀以光纖方式連接 ; 時間測試儀作為主鐘, 發出 IEEE1588 同步報文與被 測智能裝置建立穩定時間同步 ; S2、信號發生設備向被測智能裝置和時間測試儀同時輸入開關量電信號 ; S3、時間測試儀具有高時間戳分辨率, 捕獲準確的開關量輸入電信號的時間戳 ; S4、 被測智能裝置接收到開關量輸入電信號時, 可以捕獲準確的開關量輸入時間戳 , 且立即產生 GOOSE 報文向時間測試儀發送出去, GOOSE 報文中包含智能裝置捕獲的準確時 間戳 ; S5、時間測試儀接收 GOOSE 報文, 并提取 GOOSE 報文中的開關量輸入時間戳 ; S6、 時間測試儀獲得 2 個時間戳 : 自身接收到的開關量輸入時間戳和從 GOOSE 報文中 提取到的時間戳, 該兩個時間戳差值的絕對值就是智能裝置的此次試驗的時間同步誤差 ; 在實際操作中, 此實驗應進行 N 次, 其中的 |t1- t2| 最大值即為被測智能裝置采用 IEEE1588 協議的時間同步精度。
     圖 4 為本專利申請的又一實施例的測試原理圖, 與圖 3 相比, 時間測試儀自身輸出 開關量輸出信號, 此開關量輸出信號同時輸入到時間測試儀和被測智能裝置, 同時被測智 能裝置與時間測試儀以光纖方式連接。 此實施例中把信號發生設備的功能集成在了時間測 試儀中, 因此不再需要單獨的信號發生設備, 但測試流程與第一種實施例相同。
     以上所述的具體實施例, 對本發明的目的、 技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明, 所應理解的是, 以上所述僅為本發明的具體實施例而已, 并不用于限制本發明, 凡 在本發明的精神和原則之內, 所做的任何修改、 等同替換、 改進等, 均應包含在本發明的保 護范圍之內。

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