[发明专利]基于SDH网络实现广域保护系统精确网络对时方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中同步对时领域，同步对时在站间广域保护的应用。

背景技术

随着通讯技术的发展，变电站之间的数据连接通道由过去的低带宽的载波，发展为高带宽的高速光纤网络通讯系统。同时随着新型的基于数据网络实现的精确网络对时同步的方法的出现，使得站间高精度的网络对时成为可能，通过SDH网络（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系网络，将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络）可以实现1us以下的对时精度。将这种技术应用在广域保护成为可能。通过IEEE-1588协议，实现站间的精确对时同步，同时通过将同步采样的数据快速传递到保护主站，经过高速计算，做出保护判断，并且通过网络的GOOSE实现远方保护跳闸。通过SDH网络实现精确对时是广域保护的实现基础。

在基于SDH网络上实现IEEE-1588的方法有很多种，比如升级SDH网络使其具备实现IEEE-1588对时功能。本发明主要是基于已有的电力系统SDH网络中，不需要修改SDH网络本身来实现IEEE-1588。我们仅仅是将以太网数据承载到SDH网络上。这种实现方式将提高了IEEE-1588在SDH网络上实现的普遍性。

发明内容

本发明的目的提出一种基于SDH网络实现广域保护系统精确网络对时方法，就是在现有SDH网络上利用IEEE-1588协议，实现变电站间的网络精确同步，以便满足变电站间广域保护所需要的同步采样需求。广域保护系统所需要的站间对时精度需要达到2us以下，才可以保证保护计算不会出现较大的相位误差。根据广域保护系统数据量的要求以及系统数据的实时性、可靠性要求，要求保护主站和各子站间采用对称独占通道，从而保证传输延迟的对称性，满足IEEE-1588协议（即IEEE 1588同步协议：网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准）所需要的传输延迟对称性的要求，但是通道的切换是系统允许，也是可能发生的。通过在黑龙江省广域保护系统中，本发明实现了通过SDH网络完成2us以下对时精度。通过实验验证本发明效能。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：基于SDH网络实现广域保护系统精确网络对时方法，使变电站间广域保护所需要的同步采样，保护主站（如一个主变电站）控制室通过SDH网络将几个子变电站连接起来，通过保护主站内的主时钟，发送符合IEEE-1588协议的网络对时报文，然后通过能够实现以太网到SDH转换的交换机，将网络对时报文发送到各个子变电站，在各子变电站中，通过SDH转换为以太网的交换机将网络对时报文转换为以太网协议的报文，传送给各子变电站站内对时装置，各子变电站站内对时装置和主站对时主钟对时完成后，向变电站内输出网络对时报文，发给各子变电站内的合并单元、智能终端；实现基于IEEE-1588的网络精确对时。

以太网到SDH转换的交换机包含以太网交换和以太网到SDH相互转换功能。

本发明对时方式可以适用于现有的电力公司的数据网来实现，降低了实现成本，具有很好的普遍应用型，同时又能够满足广域保护的实时性需求。该实现方法的最大特点是在满足广域保护系统的要求的前提下，不需要升级现有SDH网络，就可以实现，并且能够满足要求，具有很好的适用性，可操作性。该方法的实现步骤如下：

(1).保护控制主站内设置对时主钟以及具有以太网交换和以太网到SDH转换的专用交换机；该交换机能够实现IEEE-1588协议的功能，并且计算出由于交换机和以太网到SDH转换所产生的延迟和驻留时间；采用专用的交换机是为了精确地计算以太网交换以及以太网到SDH转换所造成的延迟；

 (2).对时报文和实时数据共有一个通道传输，无论在以太网和SDH上，都没有将对时报文和实时数据分开。这和将对时报文单独采用单独2M通道传输的方式具有很大的优越性。这是因为如果采用单独的通道，就需要另外采用专用的转换器，同时SDH通道也需要分配单独的2M通道，并且要求独占专用通道以便保证传输的对称性，这一点很难实现，而且会影响现有的电力系统实时数据传输。这也是本发明一个非常显著的特点。