IEEE1588时钟在电力系统中的应用方案介绍

一、IEEE1588协议简述

IEEE1588的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，也称为精确时间同步协议（PTP）的分布式测量与控制系统，IEEE1588协议是通用的提升网络系统定时同步能力的规范，由校正时间信息包和在底层打时间戳的方式实现微秒级的以太网网络时间同步精度。使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化系统。

该协议可以实现多路以太网通信网络，资源利用率低，无需铺设额外的线路，可以降低系统的建设成本。基本构思是通过硬件和软件将网络设备（客户机）的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs的运用，与未执行IEEE1588协议的以太网延迟时间1，000μs相比，整个网络的定时同步指标有显著的改善。

二、IEEE1588在电力系统的发展状况

目前，在IEEE1588的在电力系统中的应用研究主要集中在变电站自动化系统，在配电网的应用仍处于起步阶段。之前的同步协议，如NTP，并不能满足要求，用卫星授时的方案虽能满足同步要求但需较高成本，且应用环境也受限制，因此需要研究更好的同步方案．对于有大量的成熟的国内和国外厂商支持的IEEE1588协议，其具有带宽大、抗干扰能力强、成本相对较低、误码率低等特点，通过一系列机制配合少量硬件支持，可达到亚微秒级别的时间同步精度，能够满足大部分的应用需求，非常适用于控制良好的局域网环境，具有扩展性良好，实现成本低，占用网络资源少等优点，有广阔的应用前景．

三、IEEE1588时钟应用方案

时钟同步在分布式系统中具有重要的作用，智能电网也是一种典型的大型分布式应用系统，可准确监控系统的各种事件状态，依赖于系统内的时间同步和各个电力设备之间的高精度时间同步。因此，在智能电网内部，设计了基于IEEE1588时钟同步的应用方案，从而提高整个系统的时间同步精度。

3.1主站系统的IEEE1588时钟设计方案

主站系统是以网络作为系统的信息交换媒介，采用PTP可以获得高精度授时，可实现全网的时间同步。目前，电力系统通信广域网采用SDH和ATM接入可以确保信道的带宽，实现延迟的可预估，便于PTP时间同步系统计算出时钟偏移（offset），从而校正时钟。电力广域网构成的主站授时系统作为备用系统，可保证整个主站系统的可靠运行。设计主站的PTP时间同步系统至少配置2种不同的时钟源。在PTP时间同步系统中，采用双时钟源和主、备方式运行，从而提高系统的时间同步精度，且PTP可自动校正线路的距离，**地简化了站点内部各个设备之间时间的分配和同步。

3.2　子站系统的IEEE1588时钟设计方案

子站系统具有时间同步精度高、性能可靠等特点，且可直接控制智能电网的运行。因此，在子站系统中应选择PTP进行时间同步，可以使用多种方式为电力自动化设备提供时间同步，实现子站系统的高精度时间同步和良好的稳定性。根据子站系统运行的特点，给出了子站系统的PTP时间同步设计方案：

①最简单的配置方案。该方案适合用于时钟与被授时装置距离比较近的子站系统中。其中，Master的时间信号接收器能够根据子站的重要性进行配置，将较重要的子站配置成双时钟源的模式。

②主从时钟配置方案。该方案适合用于许多电力设备进行时间同步的子站系统中。其中，采用二级时钟作为从时钟，从而为授时装置提供多路时间同步输出端口。

四、IEEE1588时钟产品介绍

SYN2401型PTP精密主时钟是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款支持IEEE1588-2008，PTPV2的主时钟（GrandmasterClock），使用GPS作为时钟参考源，拥有纳秒级的时间传输精度，支持数千台PTP从时钟。同时自身也可以作为从时钟，输出IRIG-B，1PPS,10MHZ,串口等多种时间信号，为用户提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务，是一款实现时间同步的实用时钟设备。

SYN2407A型IEEE1588时间同步时钟板卡是由西安同步电子科技有限公司研发生产的一款PTP时间同步时钟板卡。本系列PTP时钟板卡都能实现主时钟和从时钟的功能，都可以作为整个系统中的最高级时钟GMC（GrandmasterClock），有着极好的稳定性、精确性、确定性等。可根据各节点上时钟的精度和级别以及UTC（通用协调时间）的可追溯性等特性，由最佳主时钟算法（BestMasterClock）来自动选择各子网内的主时钟；在只有一个子网的系统中，主时钟就是最高级时钟GMC。每个系统只有一个GMC，且每个子网内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持同步。

本系列PTP授时板卡时间同步精度可达30纳秒。用户无需了解IEEESTD1588V2的具体协议，可方便的嵌入用户设备中，实现PTP高精度授时系统，是一款使用方便，集成度高的PTP授时板卡。

五、IEEE1588时钟厂家介绍

西安同步是一家集研发、生产、销售、服务为一体的综合性高科技企业，注册资本1000万元，公司从事时频行业近10年，凭借先进的技术和丰富的经验，满足客户个性化需求，为客户创造长期的价值和潜在的增长；雄厚的科研实力在保证产品高技术含量的同时，还具有**的性能和**的可靠性。为顾客提供端到端一站式专业化时频同步系统解决方案。

公司的产品主要包括：时间服务器、时间检定仪、标准同步时钟、时统设备、IRIG-B码产品、cPCIe授时卡、北斗授时产品、脉冲分配器、高稳晶振、铷原子频率标准（GPS/北斗驯服）、多通道时间间隔测试仪、相位计、时间测试仪、IEEE1588时钟、子母钟等等。

公司营业额每年成倍增长，目前分别与10所、204所、测试研究院，中船重工717所、760所，总装32基地，哈工大，西交大、西工大、上海大学，平安集团，湖北银行等等单位建立了密切的合作关系，IEEE1588时钟得到客户的一致认可。