2023电力系统的时间同步系统+第2部分：基于局域网的精确时间同步

电力系统的时间同步系统2II目 次前 言 II1范围 1规性用件 1术和义 1缩语 2精网时同系统 2PTP4管功能 7附A（范性）PTP步同功和测量型 9附B规性）PTP步同功和测量型 10附C规性）PTP口态 11附D（料性）时间步统用意图 1211电力系统的时间同步系统第2部分：基于局域网的精确时间同步范围GB/T25931-2010网络测量和控制系统的精确时钟同步协议（IEC61588:2009，IDT）DL/T860.93-2019电力自动化通信网络和系统第9-3部分：电力自动化系统精确时间协议子集（Communicationnetworksandsystemsforpowerutilityautomation–Part9-3:Precisiontimeprotocolprofileforpowerutilityautomation）DL/T1100.1-2018电力系统的时间同步系统第1部分：技术规范IEC9314-3-1990信息处理系统.光纤排列数据接口(FDDI).第3部分：物理层介质依附关系（Informationprocessingsystems-FibredistributedDataInterface(FDDI)-Part3:PhysicalLayerMediumDependent(PMD)）IEC61850-90-4-202090-4(Communicationnetworksandsystemsforpowerutilityautomation–Part90-4:NetworkEngineeringGuidelines)IEC62439-3-2016工业通信网络高可靠性自动化网络.第3部分平行冗余协议(PRP)及高可用性无缝冗余（Industrialcommunicationnetworks–Highavailabilityautomationnetworks–Part3:ParallelRedundancyProtocol(PRP)andHigh-availabilitySeamlessRedundancy(HSR)）IEEE802.1AB站点和媒体访问控制互连性探索(Localandmetropolitanareanetworks-stationandMediaAccessControlConnectivityDiscovery)IEEE802.3-2008信息技术-系统间通信和信息交换-局域网和城域网特定要求-第3部分:CSMA/CD接人方式和物理层规范(InformationtechnologytelecommunicationsandinformationexchangebetweensystemslocalandmetropolitanareanetworksspecificrequirementsPart3:CarriersensemultipleaccesswithCollisionDetection(CSMA/CD)AccessMethodandPhysicalLayerSpecifications)IEEEC37.238IEEE1588精确时间协议在电力系统的应用(IEEE1588™PrecisionTimeProtocolinPowerSystemApplications)GB/T25931-2010和DL/T1100.1-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1PTP主时钟 PTPMasterClockPTPPTPPP22时间同步信号和时间信息的设备。PTP主时钟没有端口可以处于SLAVE状态。3.2PTP透明时钟 PTPTransparentClockPTP透明时钟修正和传输PTP报文，时钟端口没有GB/T25931-2010中的状态。缩略语下列缩略语适用于本文件。BMCBestMasterClock最佳主时钟GPSGloblePositioningSystem全球定位系统MACMediaAccessControl媒体访问控制NTPNetworkTimeProtocol网络时间协议OCOrdinaryColock普通时钟P2PPeertoPeer点到点PPSPulsePerSecond秒脉冲PTPPrecisionTimeProtocol精确时间协议TCTransparentClock透明时钟TLVType,length,value[根据IEEEStd802.1AB]类型、长度、值TTLTransistor-TransistorLogic逻辑门电路UTCCoordinatedUniversalTime协调世界时VLANVirtualLocalAreaNetwork虚拟局域网概述PTPPTP系统的时间同步依靠PTP报文完成，PTP报文包含事件报文和通用报文，其中事件报文是计时的报文，在时间戳发送和接收时产生,并需要设备物理层硬件支持。承载PTP系统的网络应满足下列条件：（5μk25ns25ns。注：没有考虑无线通信。如图1所示，PTP主时钟接收北斗/GPS卫星同步基准或有线时间基准信号，通过PTP透明时钟，向下一级PTP透明时钟或PTP被授时设备提供时间基准信号。33被授时设备PTP透明时钟PTP主时钟上一级有线或北斗/GPS被授时设备PTP透明时钟PTP主时钟基准信号PTP透明时钟PTPPTP透明时钟PTP透明时钟被授时设备被授时设备被授时设备被授时设备被授时设备图1系统通信拓扑单端连接时钟的时间同步系统网络结构宜支持图2方式。主时钟1主时钟2间隔1间隔2OCTCOCTCOC主时钟1主时钟2间隔1间隔2OCTCOCTCOCTCOCTCTCTCOCOCOCOC25.4.2双端连接时钟双端连接时钟的时间同步系统网络结构使用IEC62439-3-2016中附录A定义的对等延时机制下的双端连接时钟网络结构中的任意一种。时间同步系统应用缺省设置宜符合IEC61850-90-4和IEEEC37.238，具体要求见表1。44表1应用缺省设置序号参数缺省设置参考1同步工作模式仅支持对等延时机制（P2P）GB/T25931-2010中10.3和11.4支持IEEE802.3/Ethernet传输方式GB/T25931-2010中附录F输入端支持一步法和两步法同步功能，输出端使用一步法或两步法进行同步。支持组播传输方式时钟域默认为02同步报文发送时间Announce报文周期：1sAnnounce接收超时时间：8sSync报文周期：1sPDelay报文周期：1s3时间参考系报文涉及的时间格式应采用UTC时间4组播地址除Pdelay机制以外的所有报文类型：01-1B-19-00-00-00Pdelay机制的报文类型：01-80-C2-00-00-0E5优先级主时钟（优先级1：128；优先级2：128）从时钟：255PTP接口应支持100/1000BASE-T接口，符合IEEE802.3-2008的规定，电接口应配有屏蔽层。100BASE-FXIEC9314-3-1990IEEE802.3-2008GE接1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-ZXPTPPTP主时钟应满足以下功能要求：应输出用于检测的TTL1PPS（OC）MAC55具备BMCAnnounce——具有sequenceID检查机制，丢弃sequenceID不连续或错误报文；——具有重放保护机制，丢弃重放的报文；——具有CRC校验机制，丢弃CRC错误报文；——具有事件报文发送频率检测机制，丢弃大于2倍缺省值的事件报文；——电源状态指示；——对时模式，如：ONE-STEP；——时间同步信号输出指示；——外部时间基准信号状态指示；；——PTP时钟运行状态，如：INITIALIZING；——时钟基准信息，如：北斗；——最佳主时钟MAC地址；——本地MAC地址；——告警信息：如PTP授时异常。PTPPTP透明时钟应满足以下功能要求：宜输出用于检测的TTL1PPS——电源状态指示；——对时模式，如：ONE-STEP；66——最佳主时钟MAC地址。被授时设备应满足以下功能要求：宜输出用于检测的TTL1PPS1000nBMC被授时设备时钟端口不应发送除Pdelay_req——具有sequenceID检查机制，丢弃sequenceID不连续或错误报文；——具有重放保护机制，丢弃重放的报文；——具有CRC校验机制，丢弃CRC错误报文；——具有事件报文发送频率检测机制，丢弃大于2倍缺省值的事件报文；——电源状态指示；；——PTP时钟运行状态，如：INITIALIZING；——最佳主时钟MAC地址；（；——告警信息，如PTP同步异常。PTP设备应满足以下性能要求：1（.5u）77200ns；表2网络异常状态下的对时状态网络异常分类等级要求等级要求单播流量≤90%跟踪状态，对时正确＞90%跟踪状态，对时正确或处于守时状态网络风暴≤60%＞60%丢帧≤5%＞5%乱序帧≤1%＞1%复制帧≤1%＞1%PTPAnnounce——当活动主时钟断开，时钟从静默状态到活动状态切换时间宜小于10s；——当活动主时钟状态改变，时钟从静默状态到活动状态切换时间宜小于10s；——当出现更高等级时钟时，当前活动时钟从活动状态到静默状态切换时间宜小于10s。时间同步系统宜实现管理功能，管理信息参照GB/T25931-2010中15章和IEEEC37.238-2011中5.5条，其中timeSource见表3。88表3timeSource枚举值（十六进制）timeSource描述10ATOMIC_CLOCK（PTP时标）进行校准的任何设备，或直接连接到此类设备的设备。20GPS（系统按照国际标准分发时间和频率。30TERRESTRIAL_RADIO发时间和频率。40PTP同步到位于域外部的基于PTP的时间源的任何设备。50NTPNTP务器按照国际标准分发时间和频率。60HAND_SET度范围内的设备。90OTHER没有被其他覆盖的其他时间和/或频率源。A0INTERNAL_OSCILIATOR其频率不是基于原子共振也不按国际标准进行校准，且其时间是基于自由运行振荡器（其历元在任意或未知模式下确定）的任何设备。F0BD同步到人造卫星系统（北斗卫星导航系统BD）的任何设备，人造卫星系统按照国际标准分发时间和频率。99附录A（规范性）PTP一步法同步功能和延时测量模型PTP一步法同步功能和延时测量模型见图A.1。时间PTP主时钟PTP透明时钟PTP透明时钟被授时装置t2t3链路时延λ{

Pdelay_Req t1t2Pdelay_Respt3t4

Pdelay_Req t1t2Pdelay_Resp t4

Pdelay_Req t1Pdelay_Respt4t0GMC

Synct5驻留时延t5驻留时延ρt6 Synct6Sync驻留时延驻留时延ρSyncSyncλ—链路时延;ρ—驻留时延；t0--PTP主时钟发送Sync报文时的准确发送时间戳，包含在Sync报文内；t1--端口发送Pdelay_Req报文时产生的时间戳；t2--端口接收到Pdelay_Req报文时产生的时间戳；t3--端口发送Pdelay_Resp报文时的准确发送时间戳，包含在Pdelay_Resp报文内；t4--端口接收到Pdelay_Resp报文时产生的时间戳；t5--PTP透明时钟端口接收到Sync报文时产生的时间戳；t6--PTP透明时钟端口转发出Sync报文时产生的时间戳；δ—从最佳主时钟到从时钟的路径上所产生的驻留时延和链路时延的总和。A.1PTP

OC包含δ=Σ(ρi+λi)距离1010附录B（规范性）PTP两步法同步功能和延时测量模型PTP两步法同步功能和延时测量模型见图B.1。时间PTP主时钟PTP透明时钟PTP透明时钟被授时设备t2链路时延λ{

Pdelay_Req t3Pdelay_Respt3t4Pdelay_Resp_Follow_Up(包含t3-t2)

Pdelay_Req t2Pdelay_Respt3Pdelay_Respt4Pdelay_Resp_Follow_Up

Pdelay_Req t1t2Pdelay_Respt3Pdelay_Respt4Pdelay_Resp_Follow_UpGMC

t0Follow_Up

Synct5

ρ驻留时延t6 SyncFollow_Up

ρ驻留时延

Syncλ—链路时延;ρ—驻留时延；t0--PTP主时钟发送Sync报文时的准确发送时间戳，包含在Follow_Up报文内；t1--端口发送Pdelay_Req报文时产生的时间戳；t2--端口接收到Pdelay_Req报文时产生的时间戳；

Follow_Up

OCSync-Follow_Up包含δ=Σ(ρi+λi)距离t3--端口发送Pdelay_Resp报文时的准确发送时间戳，包含在Pdelay_Resp_Follow_Up报文内；t4--端口接收到Pdelay_Resp报文时产生的时间戳；t5--PTP透明时钟端口接收到Sync报文时产生的时间戳；t6--PTP透明时钟端口转发出Sync报文时产生的时间戳；δ—从最佳主时钟到从时钟的路径上所产生的驻留时延和链路时延的总和。图B.1PTP两步法同步功能和延时测量模型1111附录C（规范性）PTP端口状态PTP端口状态定义见表C.1

表C.1PTP端口状态定义PTP端口状态描述INITIALIZING（初始化）INITIALIZING应向其通信路径发送任何PTP报文；若边界时钟有一个端口处于INITIALIZING状态，则其所有端口都应处于INITIALIZING状态（故障）PTP状态DISABLED（不可用）PTP报文。LISTENING（监听）announceReceiptTimeoutAnnounce报文；该状态的目的是保证时钟有序地增加到一个域；处于该状态的端口，除Pdelay_ReqPdelay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up