1588时钟在智能电网的应用解决方案

一、电网时间同步概述

智能电网依赖于时间同步进行电网调度、故障分析以及进行新型的实时监测控制系统，比如电网的实时监测系统（OPS）、电网的分析和控制系统（WARMAP）等。目前，在电网中广泛应用的时间同步协议主要有GPS同步脉冲对时、NTP、SNTP等协议。

随着电网的迅速发展，GPS同步技术输出的串口对时精度已不适用于智能化的电网系统，而NTP/SNTP协议的时间同步精度仅为ms级，不能满足具有高精度和高稳定性要求的电力自动化设备的需求，而基于IEEE 1588 PTP技术协议的网络授时方案，可以达到us量级的授时精度。

二、1588时钟简述

IEEE1588 PTP协议设计了一种用于分布式测量和控制系统的精密时间协议，是针对工控和测量等领域的精密时钟同步协议，能提供亚微秒级的时间同步精度，满足电力系统自动化设备对时间精度的要求，且所占用网络和硬件资源较少。因此，研究将PTP应用于智能电网中的方法具有十分重要的意义。

IEEE 1588时钟系统是分布式网络系统，1588时钟包括普通时钟OC（OrdinaryClock）、边界时钟BC（BoundaryClock）和透明时钟TC（TransparentClock）。其中，普通时钟OC可能是系统的最高级主时钟，也可能是主从时钟体系中的从时钟；边界时钟BC被PTP设备用来网络间彼此的通信，PTP协议运行于域的逻辑范围内；透明时钟TC由端到端透明时钟（E2ETC）与对等透明时钟（P2PTC）组成。

三、1588时钟同步过程

IEEE 1588时钟工作原理

IEEE1588　PTP协议定义了四种时间同步报文Sync、Follow_up、Delay_Request、Delay_Response和一组管理报文。为了简化问题，首先考虑主时钟（Master）与从时钟（Slave）间的同步过程：

①Master向Slave发送Sync报文，并记录发送时间t1，Slave记录接收Sync的时间t2；

②Master发送Sync报文之后，立即向Master发送携带有t1的Follow_Up报文，计算接收Sync报文的本地时间t2与Follow_Up报文中的时间t1的差异，作为主从时钟的偏移量；

③为了修正传输延时，Slave向主时钟发送Delay_Req报文，并记录发送时间t3；

④Master接收到该报文后，记录接收时间t4，并回复Slave含有t4的Delay_Resp报文。此时，Slave便拥有了t1～t4这四个时间，由此便可计算出主、从时钟之间的传输延时。

四、1588时钟同步

在智能电网中的应用方案智能电网系统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IEEE1588PTP时间同步应用方案，从而提高整个系统的时间同步精度。

4.1主站系统的1588时钟同步方案

主站系统以电力局域网作为系统的信息交换媒介，采用IEEE1588协议可以获得高精度授时，可实现全网的时间同步和时钟同步。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1588时钟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1588时钟同步系统至少配置2种不同的时钟源。在1588时钟同步系统中，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。

4.2子站系统的1588时钟同步方案

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IEEE1588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。

五、1588时钟厂家介绍

西安同步电子科技有限公司研发生产1588时钟已有近10年，技术实力雄厚，产品线丰富，公司研发生产的所有1588时钟设备都是严格按照ISO9001质量体系要求实施，公司拥有一条全自动贴片生产线，完全可以保证产品质量和量产保证。

我厂生产的IEEE 1588时钟种类有六种之多，从1588主时钟到1588主从板卡一应俱全，满足各种客户的需求。

六、1588时钟应用总结

IEEE 1588 PTP协议作为一种时钟同步精度达到亚微妙量级的精密时间同步协议标准，在智能电网的应用中具有重要意义。在综合理论研究和实际应用的基础上，分析并指出了在智能电网中采用PTP协议作为时间同步方案是可行的,截止目前1588时钟在智能电网中的应用已经比比皆是，我公司的1588时钟已经在很多电厂变电站等得到大范围使用。