提前布局-数字化变电站PTP对时

1、主讲人：邱祖雄上海泰坦通信工程有限公司 PTP是什么 变电站对时方式的演变 如何将PTP应用于数字化变电站 测试数据支持PTP的应用 趋势-PTP实现全网时间同步互联网改变了人类的生活方式、工作方式.PTP-必将给全人类带来翻天覆地的历史变革！PTP，一种网络对时协议，又称IEEE 1588协议通过TCP/IP实现100ns量级的同步精度PTP推动了通信、自动化、工业控制等技术步入一个全新的发展空间！自动修正 Delay = (TS2-TM2) - (TM3-TS3)/2 Offset= (TS4 TM4) - Delay 网络中可以有一个或多个PTP主时钟有多个PTP主时钟时，主用的主时钟将

2、根据最优化的算法决定，其余的处于备用状态IEEE1588已发展为v2版本，适用面更广、同步精度更高多路由时，可以通过增加透明时钟来实现 不同厂商的PTP主时钟处理能力不同 主要取决于PTP从钟Request的请求速率，通常16s M612测试结果，每秒处理100个请求 理论上，M612可以带1600个PTP从钟，但考虑到PTP还要处理比NTP更多的数据量，因此，我们预估从钟数量为500个。在以太网硬件层打时标，精度取决于GPS的1PPS的精度，以及本地振荡器的稳定度IPMAC802.3UDPlow SW driverTCPTimeserverHW timestampPTP1588 time s

3、erverIPMAC802.3TCPSW driverUDPTime clientHW timestampPTP1588 time clientT0T1T2T3T4GPS各成员国的天文台各成员国的天文台 中国：陕西天文台（BPL） 美国：NIST（铯钟组、氢原子钟组） 英国：格林威治天文台（铯钟组、氢原子钟组） 德国：DCF 法国：TDF国际时间局（巴黎）：国际时间局（巴黎）：UTC时间时间 GPS-目前乃至未来很长一段时间内最主要的标准时间获得方式 GLONASS去年上半年仅8颗星在役，接收很不正常，现在20颗 伽利略遇特殊困难，推迟民用 中国北斗第一代仅三颗星，二代即将建设原子钟原子钟：原

4、子时原子时 铯钟手工搬钟、广播授时、网络对时、电话对时等都是基于上述时间来源！ 每个装置自带GPS 每个GPS只提供个别对时类型 对时方式多采用1PPS+TOD 其它对时方式有IRIG-B(AC)，DCLS，存在的问题：GPS与GPS之间性能参差不齐，造成同一个站内的装置时间偏差较大；采用1PPS方式对时，传输距离有限； 每个变电站只配一套GPS，所以装置都同步到一个时间源 GPS主钟提供DCLS，各保护小室利用扩展时钟提供各种输出 对时方式多采用DCLS 其它对时方式有1PPS+TOD等，存在的问题：GPS与GPS之间性能参差不齐，造成不同站间的装置时间偏差较大；GPS接收异常，导致不同变电

5、站之间的时间偏差较大； DCLS: 直流B码，精度1微秒 IRIG-B(AC):交流B码，精度30微秒 1PPS、1PPM、1PPH:脉冲对时，精度1微秒 ASCII(RS232，RS422，RS485):时间报文，精度100msASCII数据，没有统一标准传输方法：RS232通讯口，波特一般为9600传输距离：15米准确度：10-100毫秒STX : Start textDW : Day of Week10D : Days tens10M : Months tens10Y : Years Tens10H : Hours Tens10M : Minutes Tens10S : Second T

6、ensSP : SpaceCR : Carriage return 无论是DCLS还是1PPS，都是非总线方式 单向传输，无自主时延补偿功能 非严格意义上的“数字化” 传输距离有限，不及网络延伸来得方便 不同保护小室之间需要增加扩展时钟，产生“管理空洞” 但是，不管怎样，采用DCLS相比1PPS+TOD已经是一大飞跃 IEC61850最初推荐的网络对时方式是SNTP协议 NTP(SNTP) :网络对时，精度约1000微秒 SNTP是NTP的一个子集，减少了一些不必要的内部算法 SNTP不支持冗余 SNTP客户端不能同时作为SERVERSNTP应用层时间戳T1T3T4T2clientserver

7、u T1：客户方发送查询请求时间(以客户方时间系统为参照) u T2：服务器收到查询请求时间(以服务器时间系统为参照)u T3：服务器回复时间信息包时间(以服务器时间系统为参照)u T4：客户方收到时间信息包时间(以客户方时间系统为参照) u t：服务器和客户端之间的时间偏差u d：两者之间的往返时间t=(T2-T1)+(T3-T4)/2d=(T4-T1)-(T3-T2) 符合61850总线工作模式 符合“数字化”特性 对时精度低，已不能满足PMU等对时需要 软件时标，质量得不到保证 eNTP:加强型网络对时，物理层打时标，局域网内对时精度1微秒 PTP:即IEEE1588，物理层打时标，局域

8、网内精度可达300nsPTP物理层时间戳1588 时钟 TimeCenter M612完全总线方式利用站内局域网传输，无需重新布线基于TCP/IP协议，管理方便.网络授时精度优于1s数据网设备如路由器、交换机等将适应PTP对时 数字化变电站配置一台PTP主时钟 各种装置的网络端口要求支持PTP协议 对于不支持PTP的装置，可配置PTP对时卡板 计算机设备可通过插入支持PTP的PCI插卡实现对时 eNTP未必不是一个很好的选择！PTP卡板(OEM)带小机箱PCI插卡带B码输出卡特殊接口 实验结果表明，优秀的PTP从钟可以适应传统交换机 为达到理想的同步精度，建议采用支持PTP的交换机Transp

9、arent ClockMulticast支持E2E，P2P最大8000个MAC最多11个VLAN交换能力1.6Gbps支持光口和电口最大8端口（光口2）信号类型测量精度解析度1PPS50ns0.2ns1PPM50ns0.2ns1PPH50ns0.2nsIRIG-B AC & 1KHz carrier based codes 1s 100nsIRIG B & DC Timecodes 50ns0.2nsASCII Serial time message RS232 1s 0.2nsASCII Serial time message RS422 100ns 0.2nsPTP/NTP

10、70ns20nsDCF-77 Timecode50ns0.2nsp直接测PTP主时钟的输出PTP的精度；p测量网络任一节点PTP的精度；p测量传输设备提供给PTP从钟的PTP精度；p测量PTP从钟同步到主时钟后恢复出1PPS和TOD的精度 用TimeAcc-007直接测量PTP主钟M612的输出端口 测量时长17小时，PTP精度优于140ns PTP主钟采用M612 交换机为CISCO 2950 PTP从钟通过交换机与主钟同步，测量1PPS输出14小时，精度400ns 广域网的架构:31台SDH组成3个环，利用2M通道搭建IP网 PTP从钟通过2M专线与主钟同步，测量1PPS输出63小时，精度400ns 移动PTN网，18个网元，支持PTP TC模式 PTP从钟通过IP网与主钟同步，测量1PPS输出8小时，精度150ns 移动PTN网，10个网元，不支持PTP；加PDV PTP从钟通过IP网与主钟同步，测量1PPS输出9小时，精度300ns 说明PDV对PTP性能无明显影响全省一个时钟源通过专用2M通道下传时间数据网不能承载PTP同步省公司可以有不同的源为减轻省公司2M压力，可实施分级同步SDH的RJ45口不适合PTP同步PTP时钟可直接提供2M接口每个变电站都跟踪卫星，造成太多的“源”一个变电站一个时钟每个变电站都追踪到全省时钟变电站的GPS可