论文部分内容阅读
随着电力行业迅速发展,电力系统中的自动化设备不断增加,例如线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、电能量采集装置等。这些设备的正常运行都需要基于一个统一的时钟。电力系统对统一时间的要求愈来愈迫切,建立高精度、高可靠的时间同步网已经成为现代化电力系统稳定运行的重要基础。现有电力系统大都是通过在变电站等机房内部配置GPS(Global Positioning System)卫星接收机的方式来获得时间信息。各分散GPS接收机不具备网管能力,由于时间同步不良可能导致的各种问题无法预防；GPS接收机广泛使用,各站点不能共享,资源浪费严重；GPS信号一旦发生故障,守时性能降低,同步质量下降。只有具备了统一、精确的时钟源,才可以更好地实现各系统的运行、监控和故障分析。IEEE1588v2是一种精确时钟同步协议(Precise Time Protocol, PTP),支持亚微秒量级的网络时钟同步精度,可以在不同精度、分辨率和稳定性的时钟之间实现同步,并且可以在以太网中低成本实现。本文详细地介绍了IEEE1588v2标准,研究了PTP系统构成、协议报文、工作机制、PTP状态机和时间戳的标记方案,给出了IEEE1588v2软同步的实现方法,并设计了一套基于‘’ARM+PHY"硬件时间戳的时间同步方案。该同步方案基于‘’STM32F407+DP83640"的硬件平台。其中,STM32F407作为主控制器负责IEEE1588v2协议引擎、网络协议栈和底层驱动的运行；DP83640负责校准本地时钟和标记PTP报文硬件时间戳。本文完成了基于“STM32F407+DP83640"硬件平台的PCB设计和调试,IEEE1588v2协议引擎的软件设计,网络协议栈的移植,STM32F407与DP83640驱动的开发,本地时钟的校准和硬件时间戳的标记。最终进行的同步性能测试结果显示,采用非PTP交换设备的情况下PTP软同步的精度达到500us,硬同步的精度达到11us；采用点对点同步方式的情况下,PTP硬同步精度达到24ns,满足电力设备对时间同步精度的要求。