精确时间同步协议的实现与应用研究

论文摘要

本文首先通过介绍时间传输的几种方式及其优缺点,引出PTP(Precision Time Protocol,精确时间协议)时间同步技术出现的原因及先进特性。通过分析电网时间同步系统的作用和意义,总结出电力时间同步存在的主要问题及当前研究现状。介绍了PTP技术的基本概念,同步原理,报文格式及传输方式。阐述了最佳时钟算法与端口状态管理关键算法。根据PTP高精度授时特点,提出PTP授时模块的软件和硬件的实现方案,其包含授时协议软件实现,协议处理硬件及支持PTP授时协议的硬件与驱动等模块。根据PTP协议要求编写了授时测试方案,对该实现方案进行详细测试,并对测试结果进行分析。列举了PTP授时板在河南某220KV智能变电站的应用方案及其运行效果。最后展望了PTP和电网时问同步技术的发展前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 电波授时
• 1.1.2 卫星授时
• 1.1.3 电缆/光纤方式
• 1.1.4 网络授时方式
• 1.2 电力系统中时间同步的作用及问题
• 1.2.1 时间同步在电力系统中的作用
• 1.2.2 电力时间同步存在的主要问题
• 1.3 IEEE 1588国内应用研究现状
• 1.3.1 浙江电力的全网时间同步系统
• 1.3.2 华为技术首张1588v2商用试验网
• 1.3.3 中兴通讯时间同步以太网
• 1.3.4 阿尔卡特朗讯同步以太网1588v2方案
• 1.4 主要内容
• 第二章 PTP协议原理
• 2.1 PTP基本概念
• 2.2 PTP同步原理
• 2.3 PTP同步模型
• 2.4 最佳时钟算法与端口状态管理
• 2.5 IEEE1588报文格式
• 2.5.1 PTP报文类型、格式
• 2.5.2 PTP报文头定义
• 2.5.3 PTP消息体
• 2.6 IEEE1588传输方式
• 2.6.1 802.3 传输方式
• 2.6.2 UDP传输方式
• 第三章 IEEE 1588实现方案
• 3.1 PTP协议软件
• 3.1.1 PTP授时主程序
• 3.1.2 程序流程
• 3.2 硬件与驱动
• 3.2.1 硬件实现方案
• 3.2.2 驱动设计与实现
• 3.2.3 时钟调整算法
• 3.2.4 时钟调整参数计算
• 3.3 PTP授时模块
• 3.4 PTP性能测试
• 3.4.1 单机性能测试
• 3.4.2 授时切换测试
• 第四章 PTP在智能变电站中的应用
• 4.1 智能变电站PTP授时要求
• 4.2 授时模块在河南某智能变电站应用
• 4.2.1 PTP模块接入主时钟
• 4.2.2 智能变电站PTP授时方案
• 4.2.3 河南某智能变电站应用
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢