[发明专利]一种具有路径延时测量功能的采样值传输及同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字化变电站（有些区域称为数字化变电站，以下统称为智能变电站）中采样值数据传输与同步的技术领域，具体涉及到在智能变电站中可应用的一种具有路径延时测量功能的采样值传输及同步方法。

背景技术

在智能变电站中采样值作为过程层的基础数据之一，被应用于继电保护、测控、录波、计量等系统，各类应用均对采样值的同步特性有严格的要求。采样值的同步特性受合并单元、传输网络以及IED设备等影响，是一个复杂系统协同工作后的结果。

目前采样值数据同步应用主要有两种方案：①基于外源同步的源端同步采样；②无需外源同步的末端直采插值同步。

方案①的系统应用见附图1，其原理见附图2：合并单元（MU）通过同步时钟的同步脉冲控制采样节拍，确保多个合并单元之间可以同步采样，并且按统一规则对每个时间片的采样数据编号（标准要求在同步脉冲到达时刻的采样编号为0），各个合并单元采样后，经过一个恒定的额定延时（数据处理和打包的时间开销，由合并单元的软硬件系统决定，是合并单元的固有系统参数）再将数据发出，采样数据经过交换机转发后，由于存储转发、级联、排队等因素产生一个不确定的延时，当流量可控时，这个延时的最恶劣情况可控。由于在源端是同步采样的，需要应用采样数据的IED设备不用关心这个不确定的传输转发延时，仅需要根据采样顺序号实现采样数据的同步。

方案①的优点是可以组网应用，接线简单，各种设备的端口数目需求少，线缆使用量少，数据可共享。

方案①的主要缺陷是对同步时钟的可靠性要求严格，对合并单元的同步信号处理逻辑要求严格，系统可靠性低。从目前已经应用的变电站看，由于同步时钟工作异常或合并单元对同步信号处理逻辑存在缺陷导致采样失步的情况时有发生，对变电站正常运行造成了比较明显的影响，增加了运维人员的工作负担。

方案②的系统应用见附图3，其原理见附图4：多个合并单元之间不需要采样同步，每个合并单元采样后，经过一个恒定的额定延时（数据处理和打包的时间开销Td，由合并单元的软硬件系统决定，是合并单元的固有系统参数）再将数据发出，以点对点的方式传输给需要应用采样数据的IED设备。由于是点对点传输，就不存在存储转发和数据排队等因素引入的传输延时，而链路上的延时仅与距离有关（理论上每300米延时1微秒），在单个变电站的空间范围内，链路物理距离导致的延时可以忽略不计。IED设备在接收到采样数据时用硬件打上精确度满足功能需求的本地时标（Ti），然后根据自己的功能需求，运用插值原理做重采样同步。

插值重采样的原理为（二阶插值）：Vx=f（Tx，Ti-Td，Vi，Tj-Td，Vj）

Vx是IED设备本地时刻Tx的插值点；一般情况下，j=i-1，x位于i与j之间；

Ti-Td是Vi采样点在合并单元中的折算成以IED设备时间为基准的采样时间；

Tj-Td是Vj采样点在合并单元中的折算成以IED设备时间为基准的采样时间；

方案②的优点是不要求合并单元同步采样，可不需要外源同步，可靠性高。

方案②的主要缺陷是只能应用于点对点接线方式，导致接线复杂，对各种装置的端口数目需求多，建设成本高，不能做到真正意义上的数据共享。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有路径时延测量功能的采样值传输及同步方法，能够实现将采样值数据在交换机内的存储、排队、转发、级联等不确定的动态延时准确地累加打包到采样值报文中，为IED设备的同步算法提供补偿参数。

本发明提供的一种具有路径时延测量功能的采样值传输及同步方法，包括：

步骤1.1：当报文到达第n交换机的进入时间戳点时，第n交换机对所述报文打上本地时标T_n1；

步骤1.2：判断所述报文是否为采样值报文，若是，则寄存T_n1并进入步骤1.3；否则不寄存T_n1，直接将所述报文加入发送端口的转发队列；

步骤1.3：当所述报文到达第n交换机的离开时间戳点时，第n交换机记录本地时标T_n2；

步骤1.4：根据T_n1和T_n2更新时延修正域；并重新计算所述报文的CRC；

步骤1.5：完成对所述报文的发送。