[发明专利]一种分布式继电保护装置的时间同步方法

说明书

本发明提供了一种分布式继电保护装置的时间同步方法，本发明通过在主机和子机之间利用晶振计数器实现秒沿精准定位，并通过秒间隔计算方法和秒间隔内的余数均分算法来实现下一秒秒间隔、下一秒采样值发送间隔以及下一秒余数均分间隔的计算，解决了时间同步过程中时间刻度离散性能出现较大波动的问题以及无GPS信号时主机和子机无法进行高精度时间同步的问题，通过秒间隔内余数均分算法将采样值发送间隔的离散值保持在纳秒级别，大大提高了采样值发送周期的稳定性，且无需借助外部GPS信号，可实现继电保护装置分布式主机和子机之间的高精度时间同步，提高继电保护的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，特别是一种分布式继电保护装置的时间同步方法。

背景技术

随着通信技术的高速发展，继电保护装置的形态由集中式向分布式发展。分布式继电保护主机和分布式继电保护子机分布式布置，协同工作，通过光纤共享各自采集的数据，主机和子机间需要实现高精度的时间同步，来保证主机和子机的高精度数据同步。

现有技术中继电保护装置主机和子机时间同步的方式有以下两种：

1.使用全站GPS时钟，主机和子机分别和GPS时钟源连接，和GPS进行时间同步，此方式需要消耗大量硬件资源，在GPS信号失效的情况下，主机和子机无法实现时间同步；

2.使用NTP对时服务器，主机和子机分别通过NTP协议和NTP时钟源进行时间同步，此方式基于UDP/IP协议，对时误差大，无法满足分布式继电保护装置间的高精度时间同步需求。

传统的两个系统节点进行时间同步的方式主要是子节点接收主节点的对时帧，根据某种算法对传输延时进行补偿后，更新子节点的时间和主节点一致。此种方式可以进行高精度的时间同步，但是子节点时间刻度的离散性能在同步时会有较大的波动。在继电保护领域，这种大的波动是不能被接受的，比如采样点的发送间隔，要求在任何情况下离散性能不大于10us，因此急需一种分布式继电保护装置时间同步方法，让继电保护装置在不依赖外部对时的情况下，主机和子机间能够实现高精度时间同步。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式继电保护装置的时间同步方法，旨在解决现有技术中时间同步过程中时间刻度离散性能出现较大波动的问题以及无GPS信号时主机和子机无法进行高精度时间同步的问题，提高采样值发送周期的稳定性，且无需借助外部GPS信号，提高继电保护的可靠性。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种分布式继电保护装置的时间同步方法，所述方法包括以下操作：

保护子机接收主机的同步帧，通过子机晶振计数表示间隔大小，根据主机发送的相邻同步帧秒沿之间的间隔，以及主机同步帧秒沿和本机秒沿之间的间隔，分别计算下一秒秒间隔、下一秒采样值发送间隔、下一秒余数均分间隔，并以此控制下一秒的秒间隔、采样值发送间隔，每隔一个余数均分间隔，临时将采样值发送间隔加1，使子机和主机秒沿同步并保持采样值发送间隔的离散值为纳秒级别；

保护子机接收主机的对时帧，当子机和主机秒沿同步后，将主机对时帧中携带的时钟信息，更新到子机。

优选地，所述同步帧格式包含帧类型、帧长度、发送延时以及传输延时。

优选地，所述对时帧包含帧类型、帧长度以及主机时钟。

优选地，所述下一秒秒间隔、下一秒采样值发送间隔、下一秒余数均分间隔的计算过程如下：

假设保护子机收到的下一个主机同步帧编号为3，下一秒结束时，主机同步帧4对应的秒沿的晶振计数器值预测为：

T3＝BT1+2×(BT1-BT0)

其中BT0为主机同步帧1对应的保护子机晶振计数器值，BT1为主机同步帧2对应的保护子机晶振计数器值；

子机在本秒结束时子机秒沿的晶振计数器值预测为：