智能變電站技術(shù) 南京理工大學(xué)

1、1第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)主要內(nèi)容l 概述l 電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)l 智能變電站的對(duì)時(shí)方式l 智能變電站采樣同步技術(shù)2第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述1 對(duì)時(shí)在電力系統(tǒng)中的作用 高精度的時(shí)間同步系統(tǒng)可確保電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的一致性，可提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和可靠性，提高電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制的水平，提高線路故障測(cè)距、相量和功角動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。3第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念 時(shí)間是物理學(xué)的一個(gè)基本參量，也是物理存在的基本形式之一，即所謂空間坐標(biāo)的第四維。

2、時(shí)間表示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性和事件發(fā)生的次序和久暫，時(shí)間最大的特點(diǎn)是不可能保持恒定不變?！皶r(shí)間”包含兩個(gè)概念：間隔和時(shí)刻前者描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的久暫，后者描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)在某一瞬間對(duì)應(yīng)于絕對(duì)時(shí)間坐標(biāo)的讀數(shù)，也就是描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)在某一瞬時(shí)到時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn)（歷元）之間的距離。4第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念天文時(shí)：通過(guò)觀測(cè)天文現(xiàn)象日月星辰的周期性運(yùn)動(dòng)得到的時(shí)間統(tǒng)稱為“天文時(shí)”。天文時(shí)可分為真太陽(yáng)時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)、恒星時(shí)、地方時(shí)、世界時(shí)和歷書(shū)時(shí)等不同的計(jì)量時(shí)間的系統(tǒng)。5第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念真太陽(yáng)時(shí)：太陽(yáng)圓

3、面中心在天球上連續(xù)兩次通過(guò)某地子午線的時(shí)間間隔，稱為一個(gè)真太陽(yáng)時(shí)。缺點(diǎn)：由于地球自轉(zhuǎn)存在不均勻性，故真太陽(yáng)時(shí)的均勻性太差，不能作為時(shí)間計(jì)量單位。6第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念平太陽(yáng)時(shí)：天球上的一個(gè)假想點(diǎn)，它在赤道上運(yùn)動(dòng)的速度是均勻的，且與真太陽(yáng)時(shí)的平均速度一致，其解決了真太陽(yáng)時(shí)作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的不均勻性，因此得到了各國(guó)的廣泛認(rèn)可。7第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念恒星時(shí)：從地球相對(duì)于恒星自轉(zhuǎn)得到的時(shí)間系統(tǒng)。在天文學(xué)上我們把平春分點(diǎn)相對(duì)于某一固定子午圈連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔叫做一個(gè)平恒星時(shí)。

4、8第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念世界時(shí)：天文學(xué)界規(guī)定了在英國(guó)格林尼治天文臺(tái)觀測(cè)得到的由平子夜起算的平太陽(yáng)時(shí)叫做世界時(shí)，記為UT，并一直沿用今天。通過(guò)觀測(cè)恒星直接得到的世界時(shí)稱為UT0。9第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念世界時(shí)UT1、UT2地球的自轉(zhuǎn)軸不是固定不變的，因此需對(duì)UT0進(jìn)行極移修正，并將經(jīng)過(guò)修正得到的世界時(shí)記為UT1。地球的自轉(zhuǎn)速率有不規(guī)則的變化，且有長(zhǎng)期變慢的趨勢(shì)，再對(duì)UT1進(jìn)行地球自轉(zhuǎn)速率周期變化的修正，就得到了UT2。10UTUT210UTUTTsUTTs 10第第六六章章

5、 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念世界時(shí)存在的問(wèn)題由于世界時(shí)UT系統(tǒng)以地球自轉(zhuǎn)引起的太陽(yáng)周日運(yùn)動(dòng)作為標(biāo)準(zhǔn)，即使經(jīng)過(guò)修正，仍然存在未被修正的長(zhǎng)期變化和不規(guī)則變化，因此還不能稱為理想的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，也不能滿足現(xiàn)代自然科學(xué)對(duì)精確時(shí)間的需求。11第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念原子時(shí)：以原子頻標(biāo)為基準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，叫做原子時(shí)（TA）。國(guó)際原子時(shí)：由分布于全球各地的原子鐘共同參與產(chǎn)生的原子時(shí)，稱為國(guó)際原子時(shí)。1971年，國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式指定由國(guó)際時(shí)間局建立的原子時(shí)為國(guó)際原子時(shí)，并命名為T(mén)AI。12第第六六章章 智

6、能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）：國(guó)際原子時(shí)TAI和世界時(shí)UT1的結(jié)合。目前，智能變電站使用的IEC61850協(xié)議使用的就是UTC時(shí)間，而非北京時(shí)間。其起始時(shí)刻為1970年1月1日0時(shí)0分0秒。(t)(t)(t)1(t)0.9UTCTAINNUTCUT秒 為整數(shù)秒13第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念閏秒：由地球自轉(zhuǎn)速率不均勻性引起的UT1與TAI的差值，須采用在UTC時(shí)刻中加1秒或減1秒的閏秒（即跳秒措施來(lái)補(bǔ)償）。近二十年來(lái)，世界時(shí)每年比原子時(shí)大約慢1秒，在確定原子時(shí)的七點(diǎn)后，二者間的時(shí)

7、差逐年累積，到2010年已達(dá)34秒。14第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)15第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念地方時(shí)與時(shí)區(qū)劃分：以本初子午線為起點(diǎn)，從西經(jīng)7.5度到東經(jīng)7.5度定義為零時(shí)區(qū)。以零時(shí)區(qū)兩邊界線分別向東和向西，間隔15度劃分1個(gè)時(shí)區(qū)。全球共有24個(gè)時(shí)區(qū)。各時(shí)區(qū)均與自己的中央子午線的地方平太陽(yáng)時(shí)作為本時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。16第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述2 時(shí)間的基本概念北京時(shí)間：中央人民廣播電臺(tái)在整點(diǎn)發(fā)布的北京時(shí)間是國(guó)家授時(shí)中心產(chǎn)生并保持的東經(jīng)120度的地方平太陽(yáng)時(shí)。北京的地

8、經(jīng)度是東經(jīng)116度19分，因此真正的北京地方時(shí)比法定的東8時(shí)區(qū)的北京時(shí)間要遲約15分鐘。17第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)p 短波授時(shí)技術(shù)p 長(zhǎng)波授時(shí)技術(shù)p 低頻時(shí)碼授時(shí)技術(shù)p 衛(wèi)星授時(shí)技術(shù)18第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)p GPS授時(shí)技術(shù)p GLONASS授時(shí)技術(shù)p GALILEO授時(shí)技術(shù)p 北斗授時(shí)技術(shù)19第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)GPS授時(shí)GPS時(shí)間是一種由GPS地面測(cè)控系統(tǒng)建立的時(shí)間坐標(biāo)，它以美國(guó)海軍天文臺(tái)的協(xié)調(diào)時(shí)USNO

9、為參考基準(zhǔn)，其時(shí)間原點(diǎn)定義在USNO的1980年1月6日0時(shí)。20第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)GPS授時(shí)GPS時(shí)間與國(guó)際協(xié)調(diào)時(shí)UTC不同之處在于它不作閏秒修正，因而是一個(gè)連續(xù)的時(shí)間尺度；它與國(guó)際原子時(shí)相似，但與國(guó)際原子時(shí)（TAI）在任一瞬間都存在一個(gè)19秒的系統(tǒng)差。21第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)22第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)GLONASS授時(shí) GLONASS是前蘇聯(lián)建立的類似于GPS系統(tǒng)的空基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。 它由24顆衛(wèi)星組成，它們均勻分布在3

10、個(gè)軌道平面上，每個(gè)平面上分布8顆衛(wèi)星。軌道傾角64.8度，軌道平面間隔120度。 以莫斯科時(shí)間為基準(zhǔn)，因此它與UTC時(shí)間存在3小時(shí)的系統(tǒng)差。23第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)GALILEO授時(shí) 歐盟授時(shí)系統(tǒng)，由30顆高軌道衛(wèi)星組成，軌道高度2.4萬(wàn)千米，傾角為56度。它能為用戶提供精確的時(shí)間和誤差不超過(guò)一米的全球精確定位服務(wù)。24第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)北斗授時(shí)北斗一號(hào) “北斗一號(hào)”衛(wèi)星定位系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星、一顆在軌備份衛(wèi)星、中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機(jī)等部分組成，

11、授時(shí)精度可達(dá)到100ns。25第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)26第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)一、概述3 授時(shí)技術(shù)衛(wèi)星授時(shí)北斗授時(shí)北斗二號(hào) “北斗二號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，授時(shí)精度可達(dá)到20ns。目前已發(fā)送的13顆北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星順利送入太空預(yù)訂轉(zhuǎn)移軌道。預(yù)計(jì)2020年將建成由30多顆衛(wèi)星組成的，覆蓋全球的“北斗二號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。27第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)二、電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)1 時(shí)間同步網(wǎng)的組成 電力系統(tǒng)時(shí)間同步網(wǎng)由設(shè)在各級(jí)電網(wǎng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)變電站（發(fā)電廠）的時(shí)

12、間同步系統(tǒng)組成。 組成方式：基本式、主從式、主備式。28第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)29第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)二、電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)基本式時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖30第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)二、電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)主從式時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖31第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)二、電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)主備式時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖32第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)二、電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)2 時(shí)間同步裝置的基本組成33第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步

13、技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式智能變電站對(duì)時(shí)間同步準(zhǔn)確度的要求34第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式35第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式1 脈沖對(duì)時(shí)方式1PPS、1PPM、1PPH或可編程脈沖信號(hào)等。其輸出方式有：TTL電平、靜態(tài)空接點(diǎn)、RS-422、RS485和光纖等。36第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式1 脈沖對(duì)時(shí)方式特點(diǎn)：p 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可適用于以翻轉(zhuǎn)序號(hào)為主要應(yīng)用的裝置，如合并單元等；p 抗干擾能力弱于IRIG-B碼；p

14、不能傳輸完整的時(shí)間信息，需與串口報(bào)文等其他報(bào)文配合使用。37第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式2 IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式應(yīng)用于時(shí)間信息傳送的串行編碼格式，有交流（AC）和直流碼（DC）兩種。38第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式2 IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式p 傳輸格式為1秒1幀，每幀共100個(gè)碼元，每個(gè)碼元占用10ms。p 分為3種碼元，P碼元、1碼元、0碼元。P碼元對(duì)應(yīng)高電平為8ms，0碼元對(duì)應(yīng)高電平為2ms，1碼元對(duì)應(yīng)高電平為5ms。p P碼元為一幀的開(kāi)始，其中，第二個(gè)P碼元為PPS，其上升沿為該

15、秒的正秒時(shí)刻。p P6后的碼元均為標(biāo)志位，標(biāo)志包含時(shí)間質(zhì)量、時(shí)區(qū)信息，還包括閏秒預(yù)告、夏時(shí)制預(yù)告等信息。p IRIG-B碼傳輸?shù)臅r(shí)間為當(dāng)?shù)貢r(shí)間，而非UTC時(shí)間。39碼元序號(hào)碼元序號(hào)定義定義說(shuō)明說(shuō)明0Pr基準(zhǔn)碼元基準(zhǔn)碼元1-4秒個(gè)位，秒個(gè)位，BCD碼，低位在前碼，低位在前0索引位索引位置置“0”6-8秒十位，秒十位，BCD碼，低位在前碼，低位在前9P1位置識(shí)別標(biāo)志位置識(shí)別標(biāo)志#110-13分個(gè)位，分個(gè)位，BCD碼，低位在前碼，低位在前14索引位索引位置置“0”15-17分十位，分十位，BCD碼，低位在前碼，低位在前18索引位索引位置置“0”19P2位置識(shí)別標(biāo)志位置識(shí)別標(biāo)志#220-23時(shí)個(gè)位，時(shí)

16、個(gè)位，BCD碼，低位在前碼，低位在前24索引位索引位置置“0”25,26時(shí)十位，時(shí)十位，BCD碼，低位在前碼，低位在前27,28索引位索引位置置“0”29P3位置識(shí)別標(biāo)志位置識(shí)別標(biāo)志#330-33日個(gè)位，日個(gè)位，BCD碼，低位在前碼，低位在前34索引位索引位置置“0”35-38日十位，日十位，BCD碼，低位在前碼，低位在前39P4位置識(shí)別標(biāo)志位置識(shí)別標(biāo)志#440，41日百位，日百位，BCD碼，低位在前碼，低位在前42-48索引位索引位置置“0”49P5位置識(shí)別標(biāo)志位置識(shí)別標(biāo)志#550-53年個(gè)位，年個(gè)位，BCD碼，低位在前碼，低位在前54索引位索引位置置“0”55-58年十位，年十位，BCD碼

17、，低位在前碼，低位在前40第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)41第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式3 NTP/SNTP對(duì)時(shí)方式p 基于以太網(wǎng)的對(duì)時(shí)協(xié)議，傳輸基于UDPp 采用客戶機(jī)/服務(wù)器工作方式p 不依賴于以太網(wǎng)芯片的硬件時(shí)標(biāo)功能支持p 對(duì)時(shí)精度1-50ms，主要用于后臺(tái)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的對(duì)時(shí)42第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)NTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式3 NTP/SNTP對(duì)時(shí)方式43第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式3 NTP/S

18、NTP對(duì)時(shí)方式實(shí)現(xiàn)原理：假設(shè)發(fā)送請(qǐng)求和響應(yīng)請(qǐng)求在以太網(wǎng)上的路徑延時(shí)相同，即：則：通過(guò)求得的時(shí)鐘偏差 q，可以校正客戶端的時(shí)鐘。211TTdq432TTdq12dd( 21)( 43)/ 2qTTTT44第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式3 NTP/SNTP對(duì)時(shí)方式協(xié)議報(bào)文格式45第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式p IEEE1588是一種采用主從結(jié)構(gòu)的高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步協(xié)議，可以達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。1588為建立一個(gè)時(shí)間統(tǒng)一的分布式控制系統(tǒng)提供了一個(gè)切實(shí)可行的實(shí)現(xiàn)方案

19、。p 全稱為網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議，簡(jiǎn)稱PTP協(xié)議。p 誕生于2002年，頒布了IEEE1588-200版標(biāo)準(zhǔn)，也稱IEEE1588的V1版本。2008年頒布了V2版，提出了透明時(shí)鐘的概念。46第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式PTP體系結(jié)構(gòu)47第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式軟件組成模型48第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式幾個(gè)概念1） PTP域 應(yīng)用

20、了PTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)稱為PTP域。PTP域內(nèi)有且只有一個(gè)同步時(shí)鐘，域內(nèi)的所有設(shè)備都與該時(shí)鐘保持同步。2） PTP端口p 主端口（Master Port） 發(fā)布同步時(shí)間的端口，可存在于BC或OC上；p 從端口（Slave Port） 接收同步時(shí)間的端口，可存在于BC或OC上；p 被動(dòng)端口（Passive Port） 既不接收同步時(shí)間、也不對(duì)外發(fā)布同步時(shí)間的端口，只存在于BC上。49第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式幾個(gè)概念3） 時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)p 普通時(shí)鐘（Ordinary Clock，OC） 在同一個(gè)PTP域中具有單個(gè)PTP端口

21、參與時(shí)間同步，并通過(guò)該端口從上游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)同步時(shí)間，也可作為時(shí)鐘源，向下游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)布時(shí)間。p 邊界時(shí)鐘（Boundary Clock，BC） 在同一個(gè)PTP域中具有多個(gè)PTP端口參與時(shí)間同步，通過(guò)其中一個(gè)PTP端口從上游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)同步時(shí)間，并通過(guò)其他端口向下游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)布時(shí)間。當(dāng)其為時(shí)鐘源時(shí)，可通過(guò)多個(gè)PTP端口向下游時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)布時(shí)間。50第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式幾個(gè)概念3） 時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)p 透明時(shí)鐘（Transparent Clock，TC） 與BC/OC相比，BC/OC需要與其他時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)保持時(shí)間同步，而TC則不

22、需要。TC有多個(gè)PTP端口，但它只在這些端口間轉(zhuǎn)發(fā)PTP協(xié)議報(bào)文并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)校正，而不會(huì)通過(guò)任何一個(gè)端口同步時(shí)間。TC包括兩種類型：端到端透明時(shí)鐘（End-to-End Transparent Clock， E2ETC）、點(diǎn)到點(diǎn)透明時(shí)鐘（Peer-to-Peer Transparent Clock，P2PTC）51第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式幾個(gè)概念3） 時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)p E2ETC 直接轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中非P2P類型的協(xié)議報(bào)文，并參與計(jì)算整條鏈路的延時(shí)。p P2PTC 只直接轉(zhuǎn)發(fā)Sync報(bào)文、FollowUp報(bào)文和An

23、nounce報(bào)文，而終結(jié)其他PTP協(xié)議報(bào)文，并參與整條鏈路上每一段鏈路的延時(shí)。52第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)53第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式邊界時(shí)鐘54第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式透明時(shí)鐘55第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式E2E透明時(shí)鐘1） 使用延遲請(qǐng)求響應(yīng)機(jī)制測(cè)量主從時(shí)鐘的路徑延遲；2） 主鐘可以看到所有從鐘，通信負(fù)擔(dān)重

24、；3）級(jí)聯(lián)較多或環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，路徑延遲測(cè)量準(zhǔn)確度不夠。56第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式P2P透明時(shí)鐘1） 使用同等延遲測(cè)量機(jī)制測(cè)量主從時(shí)鐘的路徑延遲；2） 主鐘只能看到與它相連的下一級(jí)從鐘；3） 適用于星型及環(huán)型拓?fù)洹?7第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式對(duì)時(shí)原理：p 主、從時(shí)鐘之間交互同步報(bào)文并記錄報(bào)文的收發(fā)時(shí)間，通過(guò)計(jì)算報(bào)文往返時(shí)間差來(lái)計(jì)算主、從時(shí)鐘之間的往返總延時(shí)，若網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱，則往返總延時(shí)的一半就是單向延時(shí)，從時(shí)鐘按照該偏差來(lái)調(diào)整本地

25、時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)與主時(shí)鐘的同步。p 兩種傳播延時(shí)測(cè)量機(jī)制：請(qǐng)求應(yīng)答（Requset_Response）機(jī)制和端延時(shí)（Peer Delay）機(jī)制58第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式對(duì)時(shí)原理請(qǐng)求應(yīng)答機(jī)制59第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式對(duì)時(shí)原理端延時(shí)機(jī)制60第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式時(shí)間格式：報(bào)文傳輸?shù)臅r(shí)間是TAI時(shí)間。同時(shí)報(bào)文中包括當(dāng)前時(shí)間的閏秒數(shù)，如目前的閏

26、秒數(shù)為34秒，用TAI時(shí)間減去閏秒數(shù)即可得到UTC時(shí)間61第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式IEEE1588報(bào)文類型p 事件報(bào)文：也稱為時(shí)間報(bào)文，需要在接收方打精準(zhǔn)的時(shí)間戳的報(bào)文。p 通用報(bào)文：也稱為普通報(bào)文，這些報(bào)文不需要產(chǎn)生精準(zhǔn)的時(shí)間戳。62第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式IEEE1588報(bào)文類型p 事件報(bào)文1） 同步報(bào)文： Sync報(bào)文2） 延時(shí)請(qǐng)求報(bào)文： DelayReq報(bào)文3） 同等延時(shí)請(qǐng)求報(bào)文： PDelayReq報(bào)文4） 同等延

27、遲響應(yīng)報(bào)文： PDelayResp報(bào)文63第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式IEEE1588報(bào)文類型p 通用報(bào)文1） 廣播報(bào)文： Announce報(bào)文2） 跟隨報(bào)文： FollowUp報(bào)文3） 延遲響應(yīng)報(bào)文： DelayResp報(bào)文4） 同等延遲響應(yīng)跟隨報(bào)文：PDelayRespFollowUp報(bào)文64第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式報(bào)文頭（Header）Bits字節(jié)字節(jié)偏移偏移高高4位位低低4位位transportSpecific

28、messageType10reservedversionPTP11messageLength22domainNumber14reserved15flagField26correctionField88reserved416sourcePortIdentity1020sequenceId230controlField132logMessageInterval13365第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式廣播（Announce）報(bào)文包含主鐘的各項(xiàng)屬性，如時(shí)鐘穩(wěn)定度、主時(shí)鐘標(biāo)識(shí)，時(shí)鐘源、TAI時(shí)間與UTC時(shí)間的差值等

29、字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340originTimerstamp1034currentUtcOffset244reserved146grandmasterPriority 1147grandmasterClockQuality448grandmasterPriority 2152grandmasterIdentity853stepsRemoved261timeSource16366第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式同步（Sync）報(bào)文用于測(cè)量主時(shí)鐘與從時(shí)鐘的時(shí)間偏移。一步時(shí)鐘時(shí)，or

30、iginTimestamp就是同步報(bào)文發(fā)送的時(shí)間戳；兩步時(shí)鐘時(shí)，為t1的估計(jì)值，可忽略。同步報(bào)文以一個(gè)固定的周期頻率向外發(fā)送，通常為1秒。字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340originTimerstamp103467第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式跟隨（FollowUp）報(bào)文屬于通用報(bào)文。當(dāng)主時(shí)鐘是兩步時(shí)鐘時(shí)，主時(shí)鐘在發(fā)送完同步報(bào)文后，還將發(fā)送一個(gè)跟隨報(bào)文，跟隨報(bào)文的SequenceID與同步報(bào)文相同，PreciseOriginTimestamp則是同步報(bào)文發(fā)送的精確時(shí)刻值t1。字段

31、說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340preciseOriginTimerstamp103468第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式延遲請(qǐng)求（DelayReq）報(bào)文屬于事件報(bào)文，是延遲請(qǐng)求響應(yīng)機(jī)制的一個(gè)重要組成。originTimestamp的值可以為0，或者為發(fā)送DelayReq報(bào)文時(shí)刻的時(shí)間值。字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340originTimerstamp103469第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE15

32、88對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式延遲響應(yīng)（DelayResp）報(bào)文屬于通用報(bào)文，它與延遲請(qǐng)求報(bào)文相對(duì)應(yīng)。receiveTimestamp是延遲響應(yīng)端收到DelayReq報(bào)文時(shí)刻的時(shí)間戳t4。字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340receiveTimerstamp1034requestingPortIdentity104470第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式同等延遲請(qǐng)求報(bào)文（PDelayReq）屬于事件報(bào)文，報(bào)文格式與DelayReq基本相同，增加了10個(gè)字節(jié)的備用數(shù)據(jù)。originTimestam

33、p的值可以為0，或者為發(fā)送PDelayReq報(bào)文時(shí)刻的時(shí)間值字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340originTimerstamp1034reserved104471第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式同等延遲響應(yīng)報(bào)文（PDelayResp）屬于通用報(bào)文。requestReceiptTimestamp是同等延遲響應(yīng)端收到PDelayReq報(bào)文的時(shí)間戳t4。字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340requestReceiptTimerstamp1034requestingPo

34、rtIdentity104472第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文幀格式同等延遲響應(yīng)跟隨報(bào)文（PDelayRespFollowUp）屬于通用報(bào)文。當(dāng)兩步時(shí)鐘時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生該報(bào)文。responseOriginTimestamp是同等延遲響應(yīng)端發(fā)送PDelayResp報(bào)文的時(shí)間戳t5。字段說(shuō)明字段說(shuō)明字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)偏移量偏移量Header340responseOriginTimerstamp1034requestingPortIdentity104473第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電

35、站的對(duì)時(shí)方式4 IEEE1588對(duì)時(shí)方式報(bào)文的鏈路層協(xié)議IEEE1588報(bào)文與GOOSE報(bào)文一樣采用基于IEEE802.3的MAC地址多播方式，其使用的報(bào)文目的MAC地址為：p 除了同等延遲機(jī)制以外的所有報(bào)文：01-1B-19-00-00-00p 同等延遲機(jī)制報(bào)文：01-80-C2-00-00-0E74第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式5 幾種對(duì)時(shí)方式的比較p IEEE1588：技術(shù)基本成熟，不需要單獨(dú)的對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，可用于全站所有設(shè)備的對(duì)時(shí)。但成本較高，主時(shí)鐘與交換機(jī)可靠性還有待提高，在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)等異常現(xiàn)象。p IRIG-B：技術(shù)成熟，在系統(tǒng)

36、中應(yīng)用多年可用于全站所有設(shè)備的對(duì)時(shí)，但需要單獨(dú)的對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。p 1PPS：主要應(yīng)用于過(guò)程層設(shè)備，無(wú)法傳輸絕對(duì)時(shí)間報(bào)文，應(yīng)用較窄，抗干擾能力較弱。75第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)三、智能變電站的對(duì)時(shí)方式6 智能變電站典型對(duì)時(shí)方案76第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)四、智能變電站采樣同步技術(shù)1、問(wèn)題的由來(lái) 基于IEC61850設(shè)計(jì)的智能變電站定義了采樣值服務(wù)通過(guò)9-2報(bào)文傳輸，繼電保護(hù)等自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模塊遷移至合并單元，采用獨(dú)立分散采樣方式，且一二次電氣量的傳變附加了延時(shí)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致各間隔互感器的二次數(shù)據(jù)間不具有同時(shí)性，無(wú)法直接用于保護(hù)自動(dòng)

37、化裝置計(jì)算。解決辦法：插值再采樣同步、基于外時(shí)鐘同步。77第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)四、智能變電站采樣同步技術(shù)2 插值再采樣同步思路：放棄合并單元的協(xié)調(diào)采樣，不依賴外部時(shí)鐘，而嚴(yán)格要求其等間隔脈沖采樣以及精確的傳變延時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備根據(jù)傳變延時(shí)補(bǔ)償和插值計(jì)算在同一時(shí)刻進(jìn)行重采樣，從而保證各電子式互感器采樣值的同步性。前提：嚴(yán)格要求合并單元等間隔脈沖采樣，同時(shí)保證精確的傳變延時(shí)。78第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)四、智能變電站采樣同步技術(shù)2 插值再采樣同步79第第六六章章 智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)智能變電站對(duì)時(shí)同步技術(shù)四、智能變電站采樣同

38、步技術(shù)3 基于外時(shí)鐘同步思路：放棄對(duì)處理環(huán)節(jié)延時(shí)精確性的限制，采用統(tǒng)一時(shí)鐘協(xié)調(diào)各互感器的采樣脈沖，全部互感器在同一時(shí)刻采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)定，帶有同一標(biāo)號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同時(shí)性。繼電保護(hù)裝置通過(guò)判斷包序號(hào)來(lái)判別是否是同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)。80第七章第七章 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵技術(shù)主要內(nèi)容p IEC61850介紹p IED工程應(yīng)用模型及通信服務(wù)p 系統(tǒng)配置p GOOSE、SV傳輸技術(shù)p 基于MMS技術(shù)的通信服務(wù)映射81第七章第七章 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵技術(shù)一、IEC61850介紹1、產(chǎn)生背景規(guī)約角度p 通信接口：串口、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)p 通信傳輸規(guī)約：多p 為規(guī)范遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)，IEC于1990年