[发明专利]一种智能变电站IEEE1588时钟同步冗余系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种智能变电站IEEE1588时钟同步冗余系统及方法。 

背景技术

智能变电站设计和建设过程中，可靠性方面的要求极为重要。冗余配置作为提高可靠性的主要措施之一，在变电站中得到广泛应用，诸如：保护装置冗余和通信网络冗余。然而时钟系统作为变电站控制系统的决策前提，其重要性不言而喻。但是，时钟系统的冗余设计一直停留在较浅的层面，对时钟信号的传输以及处理过程中的冗余研究，很少有文献加以研究。 

目前，智能变电站时钟同步系统采用多种方式实现，如NTP、IRIG-B、GPS等。网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准IEEE1588适用于以太网、CAN总线和PROFIBUS等。IEEE1588的基本功能是使分布式网络内所有从时钟与主时钟保持同步，该标准定义一种精确时间协议PTP(Precision Time Protocol)，用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行微秒级同步。IEEE 1588时钟同步的原理是通过交换报文来确定主时钟(Master)和从时钟(Slave)之间的时间偏移及报文传输的网络延迟。Master表明本端口是某一时间路径的源，Slave表明本端口同步于一个Master，Passive表明本端口不参加同步消息交互以防止时间成环。 

早期的网络时间协议(NTP)只有软件，而PTP协议同时使用硬件和软件， 从而获得更精确的定时同步。PTP针对相对本地化、网络化的系统，子网或内部组件相对稳定的环境，特别适合于分布式系统在工业自动化方面的应用。IEEE1588时钟同步与上述方式相比，其不仅能以标准的方式实现亚微妙的时钟同步，还能实现不同系统的兼容和互操作。这些特质适合很多电力业务的拓展，能很好的满足电力系统的需求。 

因此，基于IEEE1588的时钟同步方式在智能变电站中具有较好的应用前景，而如何做好智能变电站IEEE1588时钟同步系统的冗余亟待研究。 

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站IEEE1588时钟同步冗余系统，对时钟同步系统可靠性进行提升，同时提供一种使用该冗余系统的冗余方法。 

为了实现以上目的，本发明智能变电站IEEE1588时钟同步冗余系统所采用的技术方案是：包括用于接收外部基准时间源GPS和外部备用B码源的基准时间的主用时钟装置和备用时钟装置，所述主用时钟装置和备用时钟装置之间通讯连接，且主用时钟装置和备用时钟装置均与A网、B网连接，用于通过A、B双网接入的应用装置接收来自双网上的Master发送的A、B双网PTP同步报文；当主用时钟装置失去GPS信号、备用时钟装置的GPS信号正常时，主用时钟装置通过外部备用B码源得到基准时间，主用时钟装置仍为双网上的Master；当主用时钟装置的外部基准时间源GPS和外部备用B码源均失去或者主用时钟装置的双网中任意一个PTP输出断线时，备用时钟装置切换为双网上的Master。 

本发明智能变电站IEEE1588时钟同步冗余方法包括如下控制方式： 

当主用时钟装置与外部基准时间源GPS同步时，主用时钟装置为双网上 的Master； 

当主用时钟装置失去GPS信号、备用时钟装置的GPS信号正常时，主用时钟装置通过外部备用B码源得到基准时间，主用时钟装置仍为双网上的Master； 

当主用时钟装置的外部基准时间源GPS和外部备用B码源均失去或者主用时钟装置的双网中任意一个PTP输出断线时，备用时钟装置切换为双网上的Master； 

当备用时钟装置的双网中一个或两个PTP输出断线时，主用时钟装置为双网上的Master。 

根据权利要求2所述的智能变电站IEEE1588时钟同步冗余方法，其特征在于：当主用时钟装置的外部基准时间源GPS和外部备用B码源均失去时，主用时钟装置处于守时状态，并输出失步告警信号，备用时钟装置接收到失步告警信号，并切换为双网上的Master。 

在备用时钟装置为双网上的Master时，若主用时钟装置恢复同步，则仍将主用时钟装置切换为双网上的Master。 

当主用时钟装置的双网中任意一个PTP输出断线时，备用时钟装置对应的网口持续设定时间接收不到原来master的announce报文，将引起备用时钟装置PTP端口的Announce报文接收超时事件，此事件触发PTP端口状态将本装置从Passive状态切换到Master状态，备用时钟装置切换为双网上的Master。