WO2014146554A1 - 一种智能变电站过程层网络的报文同步方法及系统 - Google Patents

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time
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吕航
冯亚东
李力
文继锋
王文龙
刘明慧
周旭峰
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    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0673—Clock or time synchronisation among packet nodes using intermediate nodes, e.g. modification of a received timestamp before further transmission to the next packet node, e.g. including internal delay time or residence time into the packet

Definitions

  • the invention relates to a message synchronization technology of a smart substation, in particular to a message synchronization method of a smart substation process layer network.
  • the intelligent substation process layer network is composed of a merging unit, an intelligent terminal, a network transmission device, a sampling value (SV) data receiving device, and the like, and the SV data receiving device (such as a protection, monitoring and control device) receives the SV message from the merging unit, and the SV data.
  • the receiving device performs data calculation according to the received SV message and performs corresponding actions.
  • the SV data receiving device needs to receive the SV packets sent by the multiple merging units at the same time, and the SV packets sent by the different merging units can be synchronized on the SV data receiving device side.
  • the merging unit includes a switch
  • the SV data receiving device includes, for example, a protection or monitoring device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an existing process layer networking.
  • various settings on an existing process layer network mainly rely on a time-based network for packet synchronization, and a process network on a process layer network through a time-based network.
  • the merging unit, the network transmission device (can be synchronized or not synchronized as needed), and the SV data receiving device (hereinafter, the protection, the monitoring device is described on behalf of the SV data receiving device) the accuracy of the IRIG-B code can be achieved. Lus.
  • this method relies too much on the reliability of the network. The network failure will cause the merging unit, protection, and control device to enter the time-out state.
  • the protection and measurement and control devices will not be able to correctly synchronize the SV packets. Correct data calculation and corresponding actions. Because the time of each merging unit is greatly different, the timestamps carried in the SV packets sent by the merging units at the same time are inconsistent, protected, The measurement and control device based on the time stamp for the protection calculation will lead to erroneous results and lead to erroneous actions, which will bring great security risks to the reliable operation of the entire intelligent substation.
  • IEC 61588 network timing (hereinafter referred to as PTP) mode.
  • PTP network transmission equipment
  • this method requires network transmission equipment (such as a switch) that constitutes a process layer network to also have IEC 61588.
  • the general network transmission device is used as a transparent clock (TC) clock in the network, and the merging unit and the protection and monitoring device are used as the slave clock (SC, Slave Clock) clock.
  • the accuracy of the merging unit, the protection, and the monitoring device must be corrected by the accuracy of the PTP algorithm of the network transmission device itself, and the reliability of the PTP algorithm.
  • the clock accuracy and the impact of packet traffic on the network When the accuracy of the PTP algorithm, the reliability of the PTP algorithm, or the clock accuracy cannot be guaranteed, the accuracy of the merging unit, protection, and monitoring device will decrease.
  • the error of the unit, protection, and control device is up to the second level, which causes the protection and measurement and control devices to work normally. If the traffic of the network packet is too large, the PTP will lose the packet, and the accuracy will be reduced or even invalid. All of the above will seriously affect the correct calculation and action of protection, which will bring great security risks to the reliable operation of the entire intelligent substation. Summary of the invention
  • the embodiments of the present invention provide a packet synchronization method and system for a smart substation process layer network, which can solve the problem that the existing process layer network relies excessively on the time-based network.
  • An embodiment of the present invention provides a packet synchronization method for a smart substation process layer network, where the method includes:
  • the SV data receiving device implements packet synchronization according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV message.
  • the recording, in the SV packet sent by the merging unit, the transmission delay on the network transmission device including:
  • the time domain field is reserved according to the configuration situation; the time domain field is used by the network transmission device to collect the transmission delay and save the transmission delay of each network transmission device in the In the time domain field;
  • the transmission delay of each network transmission device is accumulated in the time domain field.
  • the SV data receiving device implements packet synchronization according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV packet, and includes:
  • the SV data receiving device After receiving the S V packet, the SV data receiving device uses the local time as a reference to the S V
  • the SV data receiving device performs packet synchronization on the received SV packets of different combining units based on the sampling time.
  • the transmission delay is in a minimum unit of ns, and the time domain field reserved by the merging unit according to the configuration may have enough fields to record the transmission delay of the network devices of the various levels.
  • the method further includes: determining, by the network transmission device, whether to calculate the internal camp time of the network transmission device for the specified packet, and modifying the time domain field in the SV packet;
  • the configuration is based on one or a combination of at least two of a source media access control (MAC) address, a destination MAC address, a text type, a source Internet Protocol (IP) address, a destination IP address, a source port number, and a destination port number.
  • MAC media access control
  • IP Internet Protocol
  • the method further includes:
  • the SV data receiving device After receiving the SV packet with the reserved time domain field, the SV data receiving device determines whether the time domain information carried in the SV packet is within a reasonable range, and if the time domain information exceeds the limited range, determining The SV packet is an error packet and the SV packet is discarded. If the time domain information does not exceed the specified range, the SV packet is determined to be a correct packet, and the correct packet is time-recovered and the packet is synchronized. .
  • the embodiment of the present invention further provides a packet synchronization system of a smart substation process layer network, where the system includes: a merging unit, a network transmission device, and an SV data receiving device;
  • the merging unit is configured to send an SV message to the network transmission device
  • a network transmission device configured to receive the SV packet and transmit the transmission on the network transmission device
  • the SV data receiving device is configured to receive the SV packet, and implement packet synchronization according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV packet.
  • the merging unit is further configured to reserve a time domain field according to the configuration when the SV packet is sent; the time domain field is used by the network transmission device to collect the transmission delay and the network transmission equipment at each level The transmission delay is cumulatively stored in the time domain field;
  • the network transmission device is further configured to delay the transmission of the SV packet on the network transmission device by adding a timestamp to the SV packet on the input and output ports of the network transmission device at each level. Recorded in the time domain field of the SV packet, when the SV packet is forwarded by the network transmission devices of the various levels, the transmission delay of each network transmission device is accumulated in the time domain field. Time.
  • the SV data receiving device is further configured to: after receiving the SV packet, use the local time as a reference, and subtract the time domain field from the time when the SV data receiving device receives the SV packet The value in the medium to restore the transmission time of the SV message, and calculate the sampling time according to the rated delay of the merging unit; based on the sampling time, the received different merging unit SV packets are synchronized.
  • the network transmission device is further configured to: determine, according to the configuration, whether to calculate the internal camp time of the network transmission device for the specified packet, and modify the time domain field in the SV packet; the configuration is based on the source MAC address, A combination of one or at least two of a destination MAC address, a message type, a source IP address, a destination IP address, a source port number, and a destination port number.
  • the SV data receiving device is further configured to: after receiving the SV packet with the reserved time domain field, determine whether the time domain information carried in the SV packet is within a reasonable range, if the time domain If the information is out of the specified range, the SV packet is determined to be an error packet and the SV packet is discarded. If the time domain information is not exceeded, the SV packet is determined to be a correct packet, and the correct text is time-recovered. Realize the synchronization of the above.
  • the transmission delay of the backup; the SV data receiving device synchronizes the message according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV message.
  • the SV data receiving device synchronizes the packet according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV packet, and may not synchronize the transmission delay on the network transmission device. Relying on the basis of the time network,
  • the local clock of the SV data receiving device is used as a reference. Therefore, the SV packet receiving device (such as the protection, measurement and control device) can receive the synchronization of the SV packets sent by the merging unit, and the SV packet receiving device can be solved, for example, on the basis of the network.
  • the reliable calculation and action of the data of the protection, measurement and control device are excessively dependent on the defects of the time-of-day network, and the SV message receiving device (such as protection, measurement and control device) realizes message synchronization based on the local clock.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an existing process layer networking
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a process layer networking according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention relate to a merging unit of a smart substation, a network transmission device (such as a switch),
  • the SV data receiving device (such as a protection, a monitoring device, and the like) communicates with each other, and the embodiment of the present invention provides a packet synchronization scheme of the intelligent substation process layer network, which is recorded in the SV packet sent by the merging unit.
  • the transmission delay mode on the network transmission device implements time synchronization on the side of the SV message receiving device (such as protection, measurement and control device).
  • the merging unit provides the possibility of carrying the transmission delay of the SV packet through the network transmission device by adding a time domain in the SV packet. The time domain is added to the SV packet to prevent the SV packet. When an additional field is added during transmission, an abnormal situation such as packet loss occurs.
  • the input port of the network transmission device is responsible for recording the input time of the message (tl), and the output port of the network transmission device is responsible for recording the output time of the message (12), and will (t2-tl)
  • the value of the packet is summed with the original time value in the message time domain to obtain the transmission time sum of the message transmitted on the network transmission equipment at each level.
  • the SV packet receiving device (such as the protection, monitoring and control device) records the time when the packet arrives at the network port of the SV packet receiving device (such as protection, monitoring and control device), and uses the time value to subtract the text time domain.
  • the value in the value is written into the message time domain, and the sampling time is calculated according to the rated delay of the merging unit, and the message synchronization is performed based on the estimated sampling time.
  • the message synchronization method can effectively solve the problem that the process layer network relies too much on the accuracy and reliability of the time alignment network, and the maximum reliability solves the problem of time synchronization of the process layer network message.
  • the data calculation and the reliability of the operation of the SV message receiving device (such as protection, measurement and control device) are guaranteed.
  • the time domain field is reserved and the value of the field is cleared, and is used by a network transmission device (such as a switch) to record the transmission delay of the packet in the network transmission device.
  • the network transmission device needs to record the current time (T1) when the message enters the port, and subtract the T1 value from the existing value (TO) in the message time domain, and the calculation result (TO') is saved to the report. Text time domain.
  • the network transmission device When the message is output from other ports of the network transmission device, the network transmission device is responsible for recording the time value (T2) of the message output time and adding it with the existing value (TO') in the message time domain (ie TO' + T2 ), save the calculation result to the time domain and send it to the next device along with the message.
  • the value finally retained in the time domain is the sum of the time when the message leaves the network transmission device (T2) and the time when the message enters the network transmission device (T1) and the original value of the reserved field (TO).
  • T2 time when the message leaves the network transmission device
  • T1 the time when the message enters the network transmission device
  • TO reserved field
  • next device is an SV packet receiving device (such as a protection, monitoring device)
  • the sampling time ⁇ 5 is obtained by subtracting the preset merging unit rated delay from ⁇ 4, and the SV message receiving device synchronizes with the other SV>3 ⁇ 4 texts for the subsequent calculation.
  • the scheme calculates the transmission delay of the message in the network transmission device on the network transmission device, and obtains the transmission delay by recording the input time, the output time of the message, and calculating the difference.
  • the method is completely implemented by hardware (FPGA, PHY, etc.), does not require the CPU to participate in the calculation, and solves the impact on the accuracy of the switch software algorithm when using IEC 61588. Since there is no need to send and receive IEC 61588 messages, network traffic and the like will not be used for SV message receiving devices. Synchronous SV messages have an impact. The solution also solves the problem that the process layer network is overly dependent on the timing system.
  • the intelligent substation process layer network is mainly composed of a merging unit, an intelligent terminal, a switch, a protection device, a measurement and control device, etc.
  • the protection, the measurement and control device receives the SV message from the merging unit, and the SV message needs to be on the side of the protection and monitoring device. Achieve synchronization.
  • the protection 1 ie, the protection device 1, the same below
  • the measurement and control 1 needs to receive the SV packets from the merging unit 1, the merging unit 2, and the merging unit 4, and needs to synchronize the packets.
  • the merging unit 1 sends an SV message: 1.
  • the merging unit 1 firstly organizes and sends the sv message to the switch (network transmission device) according to the transmission interval timing, and the merging unit 1 reserves the reserved time field (time domain) in the message every time the SV message is organized. And clear the value of the time domain.
  • the merging unit 1 sends the SV message to the switch.
  • Switch 1 receives the SV packet sent by the merging unit 1 on the P1 port, records the time value of the SV packet entering the P1 port, and subtracts the time value captured by the P1 port in the SV"3 ⁇ 4 text time domain value. And use the calculation result to update the time domain of the SV message.
  • the SV packets are sent to the protection through the P5 interface according to the exchange rules of Switch 1.
  • the P7 interface is sent to the measurement and control 1.
  • Switch 1 captures the time value of the SV packet output from the P5 interface.
  • the value of the SV packet time domain is added to the value of the capture time field and the SV packet time domain is updated with the calculation result.
  • the same operation as P5 is performed.
  • Protection 1 receives the SV message sent from switch 1 and records the time when the message enters the protection device.
  • the time minus the value of the SV"3 ⁇ 4 text time field is the time value of the 8"3 ⁇ 4 text transmission time, according to the merging unit.
  • the rated delay is used to calculate the sampling time, and the SV message synchronization and subsequent calculations are performed based on this value.
  • the measurement and control 1 receives the SV message sent from the switch 1 and records the time when the message enters the measurement and control device, and subtracts the value of the SV"3 ⁇ 4 text time field from the time to obtain the time value of the SV"3 ⁇ 4 text transmission time, according to the merger
  • the rated delay of the unit is used to calculate the sampling time, and the SV message is synchronized and subsequently calculated based on this value.
  • the switch arrives at the corresponding protection and monitoring device.
  • Merging unit 3 sends the message process:
  • the merging unit 3 firstly organizes and sends an SV message to the switch according to the sending interval timing, and the merging unit 3 reserves the reserved time field (time domain) in the packet every time the SV packet is organized and the time domain is The value is cleared.
  • the merging unit 3 sends the SV packet to the switch.
  • Switch 2 receives the SV packet sent by the merging unit 3 on the P1 port, records the time value of the SV packet entering the P1 port, and subtracts the time value captured by the P1 port in the SV"3 ⁇ 4 text time domain value. , and The time domain of the SV message will be updated with the calculation result.
  • the SV packet is sent to the switch 1 through the P9 interface according to the exchange rule of the switch 2.
  • Switch 2 captures the time value of the SV packet output from the P9 interface.
  • the value of the SV packet time field is added to the value of the capture time field and the SV packet time domain is updated with the calculation result.
  • Switch 1 receives the SV packet sent by switch 2 on the P9 interface, records the time value of the SV packet entering the P9 port, and subtracts the time value captured by the P9 port in the SV"3 ⁇ 4 text time domain.
  • the SV message time domain is updated with the calculation result.
  • the SV packets are sent to the protection through the P5 interface according to the exchange rules of Switch 1.
  • the P7 interface is sent to the measurement and control 1.
  • Switch 1 captures the time value of the SV packet output from the P5 interface.
  • the value of the SV packet time domain is added to the value of the capture time field and the SV packet time domain is updated with the calculation result.
  • the same operation as P5 is performed.
  • Protection 1 receives the SV message sent from switch 1 and records the time when the message enters the protection device.
  • the time minus the value of the SV"3 ⁇ 4 text time field is the time value of the 8"3 ⁇ 4 text transmission time, according to the merging unit.
  • the rated delay is used to calculate the sampling time, and the SV message synchronization (sorting) and subsequent calculations are performed based on this value.
  • the measurement and control 1 receives the SV message sent from the switch 1 and records the time when the message enters the measurement and control device. The time is subtracted from the time field of the SV message to obtain the time value of the SV message transmission time, according to the merging unit.
  • the rated delay is used to calculate the sampling time, and the SV>3 ⁇ 4 text sorting and subsequent calculation are performed based on the sampling time.
  • the transmission delay on the network transmission device is recorded in the SV packet sent by the merging unit; the SV data receiving device implements the packet according to the transmission delay on the network transmission device recorded in the SV packet. Synchronize. According to the embodiment of the present invention, the SV packet receiving device can receive the synchronization of the SV packets sent by the combining units, and the SV is solved. The reliable calculation and action of the data of the message receiving device relies too much on the defects of the time network, and the implementation is realized.
  • the SV packet receiving device synchronizes packets based on the local clock.

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Abstract

本发明实施例公开了一种智能变电站过程层网络的报文同步方法及系统，其中，所述方法包括：在合并单元发送的采样值（SV）报文中记录网络传输设备上的传输延时；SV数据接收设备根据所述SV报文中记录的所述网络传输设备上的传输延时实现报文同步，从而实现SV数据接收设备对接收到的不同合并单元的报文进行同步，并以此来保证SV数据接收设备能够正确进行数据计算及动作。此种方法可解决目前过程层网络过分依赖对时网络的问题。

Description

一种智能变电站过程层网络的报文同步方法及系统 技术领域
本发明涉及智能变电站的报文同步技术， 尤其涉及一种智能变电站过 程层网络的报文同步方法。 背景技术
智能变电站过程层网络由合并单元、 智能终端、 网络传输设备、 采样 值（ SV )数据接收设备等设备组成， SV数据接收设备（如保护、 测控装置 ) 接收来自合并单元的 SV报文， SV数据接收设备根据接收到的 SV报文进行数 据计算并进行相应的动作。 SV数据接收设备需要同时接收多台合并单元发 送来的 S V报文，要求不同合并单元发送的 S V报文能够在 SV数据接收设备侧 实现同步， 因此， 合并单元、 网络传输设备、 SV数据接收设备等应能够配 合实现 SV报文在 SV数据接收设备侧的同步，以此来保证 SV数据接收设备计 算的正确性。 其中， 所述网络传输设备包括交换机， 所述 SV数据接收设备 包括如保护或测控装置。
图 1为现有过程层组网示意图， 如图 1所示， 现有的过程层网络上的各 种设置在报文同步上主要依赖于对时网络， 通过对时网络将过程层网络上 的合并单元、 网络传输设备 (可根据需要同步或不同步）、 SV数据接收设备 (以下将以保护、 测控装置代表 SV数据接收设备进行描述）进行对时， 采 用 IRIG-B码对时精度可以达到 lus。 但是该方法过分依赖于对时网络的可靠 性， 对时网络故障将导致合并单元、 保护、 测控装置进入时间失步状态， 保护、 测控装置将无法正确地实现 SV报文的同步， 并导致无法正确进行数 据计算及进行相应的动作。 因为这时各个合并单元的时间存在较大偏差， 导致各个合并单元同一时刻发送的 S V报文中携带的时间戳不一致， 保护、 测控装置依据该时间戳进行保护计算将导致错误的结果从而导致错误的动 作， 这将给整个智能变电站的可靠运行带来极大的安全隐患。
目前智能变电站采用的另一种对时方式是 IEC 61588网络对时（以下筒 称 PTP )方式， 为提高对时精度该方式要求构成过程层网络的网络传输设备 (如交换机）也需要具有 IEC 61588对时功能， 一般网络传输设备在网络中 作为透明时钟（TC, Transparent Clock )时钟使用， 合并单元和保护、 测控 装置作为从时钟（SC, Slave Clock ) 时钟来使用。 由于合并单元、 保护、 测控装置接收到的对时报文均通过网络传输设备发送， 因此合并单元、 保 护、 测控装置的对时精度必将受到网络传输设备自身的 PTP算法精度、 PTP 算法可靠性、 时钟精度及网络上报文流量的影响， 当交换机自身的 PTP算法 精度、 PTP算法可靠性或时钟精度无法保证时将导致合并单元、 保护、 测控 装置的对时精度下降， 恶劣情况下将导致合并单元、 保护、 测控装置对时 误差达到秒级， 从而导致保护、 测控装置无法正常工作。 网络报文流量过 大情况下将导致 PTP对时报文丟失等情况发生，同样会导致对时精度下降甚 至对时失效。 以上情况均将严重影响保护的正确计算及动作， 这将给整个 智能变电站的可靠运行带来极大的安全隐患。 发明内容
有鉴于此， 本发明实施例提供了一种智能变电站过程层网络的报文同 步方法及系统， 能解决现有过程层网络过分依赖对时网络的问题。
本发明实施例的解决方案是：
本发明实施例提供了一种智能变电站过程层网络的报文同步方法， 所 述方法包括：
在合并单元发送的 S V报文中记录网络传输设备上的传输延时；
SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输设备上的传 输延时实现报文同步。 优选地， 所述在合并单元发送的 S V报文中记录网络传输设备上的传输 延时， 包括：
合并单元发送所述 SV报文时根据配置情况预留时间域字段； 所述时间 域字段用于网络传输设备统计所述传输延时并将各级网络传输设备的传输 延时累加保存在所述时间域字段中；
在所述各级网络传输设备的输入和输出端口上采用为所述 SV报文添加 时间戳的方式， 将所述 SV报文在网络传输设备上的所述传输延时记录在所 述 S V报文的所述时间域字段中；
所述 SV报文经过所述各级网络传输设备的转发时， 在所述时间域字段 中累加各级网络传输设备的传输延时。
优选地， 所述 SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输 设备上的传输延时实现报文同步， 包括：
所述 SV数据接收设备收到所述 S V报文后以本地时间为基准，以所述 S V
SV报文的发送时刻， 并根据合并单元的额定延时计算出其采样时刻；
所述 SV数据接收设备以所述采样时刻为基准， 对接收到的不同合并单 元的 SV报文进行报文同步。
优选地，所述传输延时以 ns为最小单位，用于合并单元根据配置情况预 留的时间域字段能具有足够的字段记录所述各级网络设备的传输延时。
优选地， 所述方法还包括： 所述网络传输设备根据配置决定是否对指 定报文进行网络传输设备内部驻留时间进行计算及修改所述 SV报文中的时 间域字段；
配置依据为源媒体接入控制（ MAC )地址、 目标 MAC地址、 文类型、 源网际协议（ IP )地址、 目标 IP地址、 源端口号和目标端口号中的一种或至 少两种的组合。 优选地， 所述方法还包括：
所述 SV数据接收设备在接收到带有所述预留时间域字段的 S V报文后， 判断 SV报文中携带的时间域信息是否在合理范围内， 若时间域信息超出限 定范围， 则判定 SV报文为错误报文并对 SV报文进行丟弃处理， 若时间域信 息未超出限定范围， 则判定 SV报文为正确报文， 对正确报文进行时间恢复 并实现所述报文同步。
本发明实施例还提供了一种智能变电站过程层网络的报文同步系统， 所述系统包括： 合并单元、 网络传输设备、 SV数据接收设备； 其中，
合并单元， 配置为发送 SV报文给所述网络传输设备；
网络传输设备， 配置为接收所述 SV报文， 将在网络传输设备上的传输
SV数据接收设备， 配置为接收所述 SV报文，根据所述 SV报文中记录的 所述网络传输设备上的传输延时实现报文同步。
优选地， 所述合并单元， 进一步配置为发送所述 SV报文时根据配置情 况预留时间域字段； 所述时间域字段用于网络传输设备统计所述传输延时 并将各级网络传输设备的传输延时累加保存在所述时间域字段中；
所述网络传输设备， 进一步配置为在各级网络传输设备的输入和输出 端口上采用为所述 SV报文添加时间戳的方式，将所述 SV报文在网络传输设 备上的所述传输延时记录在所述 SV报文的所述时间域字段中， 当所述 SV报 文经过所述各级网络传输设备的转发时， 在所述时间域字段中累加各级网 络传输设备的传输延时。
优选地， 所述 SV数据接收设备， 进一步配置为收到所述 SV报文后以本 地时间为基准， 以所述 SV数据接收设备接收到所述 SV报文的时间减去所述 时间域字段中的值来恢复 SV报文的发送时刻， 并根据合并单元的额定延时 计算出其采样时刻； 以所述采样时刻为基准， 对接收到的不同合并单元的 SV报文进行报文同步。
优选地， 所述网络传输设备， 进一步配置为根据配置决定是否对指定 报文进行网络传输设备内部驻留时间进行计算及修改所述 SV报文中的时间 域字段； 配置依据为源 MAC地址、 目标 MAC地址、 报文类型、 源 IP地址、 目标 IP地址、 源端口号和目标端口号中的一种或至少两种的组合。
优选地， 所述 SV数据接收设备， 进一步配置为在接收到带有所述预留 时间域字段的 S V报文后， 判断 S V报文中携带的时间域信息是否在合理范围 内， 若时间域信息超出限定范围， 则判定 SV报文为错误报文并对 SV报文进 行丟弃处理， 若时间域信息未超出限定范围， 则判定 SV报文为正确报文， 对正确 文进行时间恢复并实现所述 ·艮文同步。 备上的传输延时； SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输 设备上的传输延时实现报文同步。 由于在发送的 SV报文中记录网络传输设 备上的传输延时， 因此， SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网 络传输设备上的传输延时实现报文同步， 可以不依赖对时网络的基础， 以
SV数据接收设备本地时钟为基准就行。 从而采用本发明实施例， 可以在不 依赖对时网络的基础上实现 SV报文接收设备（如保护、 测控装置）接收各 个合并单元发出 SV报文的同步， 解决了 SV报文接收设备（如保护、 测控装 置） 的数据可靠计算和动作过分依赖于对时网络的缺陷， 实现了 SV报文接 收设备（如保护、 测控装置） 以本地时钟为基准实现报文同步。 附图说明
图 1为现有过程层组网示意图；
图 2为本发明实施例的过程层组网示意图。 具体实施方式 本发明实施例涉及智能变电站的合并单元、网络传输设备（如交换机）、
SV数据接收设备（如保护、 测控装置等）等各类设备间的通信， 本发明实 施例提供了一种智能变电站过程层网络的报文同步方案， 通过在合并单元 发送的 SV报文中记录网络传输设备上的传输延时方式实现 SV报文接收设 备（如保护、 测控装置）侧的时间同步。 各个合并单元通过在 SV报文中增 加时间域的方式， 为 SV报文能够携带报文经过网络传输设备的传输延时提 供可能， 在 SV报文中增加时间域的方式同时可以有效防止 SV报文在传输时 增加附加字段导致报文丟失等异常情况发生。
在 SV报文经过网络传输设备时， 网络传输设备的输入端口负责记录报 文的输入时间 （tl ), 网络传输设备的输出端口负责记录报文的输出时间 ( 12 ), 并将（t2-tl ) 的值与报文时间域中的原有时间值进行累加得到报文 在各级网络传输设备上传输的传输时间和。 SV报文接收设备（如保护、 测 控装置 )在收到 SV报文时将报文到达 SV报文接收设备（如保护、测控装置 ) 网口时间记录下来， 并用该时间值减去 文时间域中的值将计算结果写入 到报文时间域中， 根据合并单元的额定延时推算出其采样时刻， 并以推算 得到的采样时刻为基准进行报文同步。
采用这种报文同步方法， 可有效地解决过程层网络过分依赖对时网络 对时精度及可靠性的问题， 最大可靠性的解决了过程层网络报文时间同步 问题。 保证了 SV报文接收设备（如保护、 测控装置） 的数据计算及动作的 可靠性。
具体实现时， 在合并单元组织 SV报文时预留时间域字段并将该字段的 值清零， 用于网络传输设备 (例如交换机等 )记录报文在网络传输设备中 的传输延时。 网络传输设备需要在报文进入端口时记录下当前时刻 （T1 ), 并用报文时间域中的现有值（TO )减去 T1值， 计算结果（TO' )保存到报 文时间域中。 在报文从网络传输设备的其它端口输出时， 网络传输设备负 责记录下报文输出时刻的时间值（T2 )并用报文时间域中的现有值（TO' ) 与该值相加 （即 TO' +T2 ), 将计算结果保存到时间域中随报文一起发送给 下一台装置。 采用该种方式最终保留在时间域中的值为报文离开网络传输 设备的时间 （T2 ) 与报文进入网络传输设备时间 （T1 ) 的差值与预留字段 原有值（TO )的和（ Δ Τ ), 即 Δ Τ =Τ2-Τ1+Τ0。 如果下一台装置同样是网络 传输设备将重复上述过程。 如果下一台装置是 SV报文接收设备（如保护、 测控装置）时， 将记录下报文到达 SV报文接收设备的时间（Τ3 ), 并用该值 减去报文时间域中的值（ Δ Τ )得到报文发送时刻的值（Τ4 ), 即 Τ4=Τ3- Δ Τ。 用 Τ4减去预设的合并单元额定延时得到采样时刻 Τ5, SV报文接收设备 用 T5时刻的值与其他 SV>¾文进行同步， 并用于后续计算。
该方案在网络传输设备上计算报文在网络传输设备中的传输延时， 通 过记录报文的输入时间、 输出时间及计算差值的方式得到传输延时， 该方 法完全由硬件实现（FPGA、 PHY等实现）， 不需要 CPU参与计算， 解决了 采用 IEC 61588时交换机软件算法等对对时精度的影响， 因无需发送接收 IEC 61588报文， 所以网络流量等同样不会对 SV报文接收设备同步 SV报文 产生影响。 该方案同样解决了过程层网络过分依赖于对时系统的问题。
以下将结合具体实例， 对本发明实施例的技术方案进行详细说明。 智能变电站过程层网络主要由合并单元、 智能终端、 交换机、 保护装 置、 测控装置等构成， 保护、 测控装置均接收来至合并单元的 SV报文， 该 SV报文均需要在保护、 测控装置侧实现同步。
如图 2所示， 假设保护 1 (即保护装置 1 , 下同）接收来至合并单元 1、 合并单元 2、合并单元 3的 SV报文并需要进行报文同步。 测控 1需要接收来至 合并单元 1、 合并单元 2、 合并单元 4的 SV报文并需要进行报文同步。
合并单元 1发送 SV报文过程： 1、 合并单元 1首先按照发送间隔定时组织并发送 sv报文到交换机（网 络传输设备）上，合并单元 1在每次组织 SV报文时均在报文中保留预留时间 字段（时间域）并将时间域的值清零。 合并单元 1将 SV报文发送给交换机。
2、 交换机 1在 P1口接收到合并单元 1发送来的 SV报文， 记录下 SV报文 进入 P1口的时间值， 用 SV"¾文时间域中的值减去 P1口捕获到的时间值， 并 用计算结果更新 SV报文的时间域。
3、 SV报文根据交换机 1的交换规则分别通过 P5口发送给保护 1、 P7口发 送给测控 1。 当 SV报文从 P5口输出时， 交换机 1捕获 SV报文从 P5口输出的时 间值， 用 SV报文时间域的值加上捕获时间字段的值并用计算结果更新 SV报 文时间域。 同理， SV报文从 P7口输出时进行同 P5相同的操作。
4、 保护 1接收从交换机 1发送的 SV报文并记录报文进入保护装置的时 间， 该时间减去 SV"¾文时间域的值即得到 8 "¾文发送时刻的时间值， 根据 合并单元的额定延时推算出其采样时刻， 并以此值为依据进行 SV报文的同 步及后续计算等工作。 同理， 测控 1接收从交换机 1发送的 SV报文并记录报 文进入测控装置的时间， 该时间减去 SV"¾文时间域的值即得到 SV"¾文发送 时刻的时间值， 根据合并单元的额定延时推算出其采样时刻， 并以此值为 依据进行 SV报文的同步及后续计算等工作。 交换机即到达相应的保护、 测控装置。
合并单元 3发送报文过程：
1、 合并单元 3首先按照发送间隔定时组织并发送 SV报文到交换机上， 合并单元 3在每次组织 SV报文时均在报文中保留预留时间字段（时间域）并 将时间域的值清零。 合并单元 3将 SV报文发送给交换机。
2、 交换机 2在 P1口接收到合并单元 3发送来的 SV报文， 记录下 SV报文 进入 P1口的时间值， 用 SV"¾文时间域中的值减去 P1口捕获到的时间值， 并 将用计算结果更新 SV报文的时间域。
3、 SV报文根据交换机 2的交换规则通过 P9口发送给交换机 1。 当 SV报 文从 P9口输出时， 交换机 2捕获 SV报文从 P9口输出的时间值， 用 SV报文时 间域的值加上捕获时间字段的值并用计算结果更新 SV报文时间域。
4、 交换机 1在 P9口接收到交换机 2发送来的 SV报文， 记录下 SV报文进 入 P9口的时间值， 用 SV"¾文时间域中的值减去 P9口捕获到的时间值， 并用 计算结果更新 SV报文时间域。
5、 SV报文根据交换机 1的交换规则分别通过 P5口发送给保护 1、 P7口发 送给测控 1。 当 SV报文从 P5口输出时， 交换机 1捕获 SV报文从 P5口输出的时 间值， 用 SV报文时间域的值加上捕获时间字段的值并用计算结果更新 SV报 文时间域。 同理， SV报文从 P7口输出时进行同 P5相同的操作。
6、 保护 1接收从交换机 1发送的 SV报文并记录报文进入保护装置的时 间， 该时间减去 SV"¾文时间域的值即得到 8 "¾文发送时刻的时间值， 根据 合并单元的额定延时推算出其采样时刻， 并以此值为依据进行 SV报文的同 步 （排序）及后续计算等工作。 同理， 测控 1接收从交换机 1发送的 SV报文 并记录报文进入测控装置的时间， 该时间减去 SV报文时间域的值即得到 SV 报文发送时刻的时间值， 根据合并单元的额定延时推算出其采样时刻， 并 以采样时刻为依据进行 SV>¾文的排序及后续计算等工作。
以上所述， 仅为本发明实施例的较佳实施例而已， 并非用于限定本发 明实施例的保护范围。 工业实用性
本发明实施例是在合并单元发送的 S V报文中记录网络传输设备上的传 输延时； SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输设备上的 传输延时实现报文同步。 采用本发明实施例， 可以在不依赖对时网络的基 础上实现 SV报文接收设备接收各个合并单元发出 SV报文的同步，解决了 SV 报文接收设备的数据可靠计算和动作过分依赖于对时网络的缺陷， 实现了
SV报文接收设备以本地时钟为基准实现报文同步。

Claims

权利要求书
1、 一种智能变电站过程层网络的报文同步方法， 所述方法包括： 在合并单元发送的采样值 SV报文中记录网络传输设备上的传输延时； SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输设备上的传 输延时实现报文同步。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述在合并单元发送的 SV报文 中记录网络传输设备上的传输延时， 包括：
合并单元发送所述 SV报文时根据配置情况预留时间域字段； 所述时间 域字段用于网络传输设备统计所述传输延时并将各级网络传输设备的传输 延时累加保存在所述时间域字段中；
在所述各级网络传输设备的输入和输出端口上采用为所述 SV报文添加 时间戳的方式， 将所述 SV报文在网络传输设备上的所述传输延时记录在所 述 S V报文的所述时间域字段中；
所述 SV报文经过所述各级网络传输设备的转发时， 在所述时间域字段 中累加各级网络传输设备的传输延时。
3、 根据权利要求 2所述的方法， 其中， 所述 SV数据接收设备根据所述 SV报文中记录的所述网络传输设备上的传输延时实现报文同步， 包括： 所述 SV数据接收设备收到所述 S V报文后以本地时间为基准，以所述 S V
SV报文的发送时刻， 并根据合并单元的额定延时计算出其采样时刻；
所述 SV数据接收设备以所述采样时刻为基准， 对接收到的不同合并单 元的 SV报文进行报文同步。
4、 根据权利要求 2所述的方法， 其中， 所述传输延时以 ns为最小单位， 用于合并单元根据配置情况预留的时间域字段能具有足够的字段记录所述 各级网络设备的传输延时。
5、 根据权利要求 2至 4任一项所述的方法， 其中， 所述方法还包括： 所 述网络传输设备根据配置决定是否对指定报文进行网络传输设备内部驻留 时间进行计算及修改所述 SV报文中的时间域字段；
配置依据为源媒体接入控制 MAC地址、 目标 MAC地址、 报文类型、 源 网际协议 IP地址、 目标 IP地址、 源端口号和目标端口号中的一种或至少两种 的组合。
6、 根据权利要求 3所述的方法， 其中， 所述方法还包括：
所述 SV数据接收设备在接收到带有所述预留时间域字段的 S V报文后， 判断 SV报文中携带的时间域信息是否在合理范围内， 若时间域信息超出限 定范围， 则判定 SV报文为错误报文并对 SV报文进行丟弃处理， 若时间域信 息未超出限定范围， 则判定 SV报文为正确报文， 对正确报文进行时间恢复 并实现所述报文同步。
7、 一种智能变电站过程层网络的报文同步系统， 所述系统包括： 合并 单元、 网络传输设备、 SV数据接收设备； 其中，
合并单元， 配置为发送采样值 SV报文给所述网络传输设备；
网络传输设备， 配置为接收所述 SV报文， 将在网络传输设备上的传输
SV数据接收设备， 配置为接收所述 SV报文，根据所述 SV报文中记录的 所述网络传输设备上的传输延时实现报文同步。
8、 根据权利要求 7所述的系统， 其中， 所述合并单元， 进一步配置为 发送所述 SV报文时根据配置情况预留时间域字段； 所述时间域字段用于网 络传输设备统计所述传输延时并将各级网络传输设备的传输延时累加保存 在所述时间域字段中；
所述网络传输设备， 进一步配置为在各级网络传输设备的输入和输出 端口上采用为所述 8¥"¾文添加时间戳的方式， 将所述 8¥"¾文在网络传输设 备上的所述传输延时记录在所述 SV报文的所述时间域字段中， 当所述 SV报 文经过所述各级网络传输设备的转发时， 在所述时间域字段中累加各级网 络传输设备的传输延时。
9、 根据权利要求 8所述的系统， 其中， 所述 SV数据接收设备， 进一步 配置为收到所述 SV报文后以本地时间为基准， 以所述 SV数据接收设备接收 刻， 并根据合并单元的额定延时计算出其采样时刻； 以所述采样时刻为基 准， 对接收到的不同合并单元的 SV报文进行报文同步。
10、 根据权利要求 8或 9所述的系统， 其中， 所述网络传输设备， 进一 步配置为根据配置决定是否对指定报文进行网络传输设备内部驻留时间进 行计算及修改所述 SV报文中的时间域字段； 配置依据为源媒体接入控制 MAC地址、 目标 MAC地址、 文类型、 源网际协议 IP地址、 目标 IP地址、 源端口号和目标端口号中的一种或至少两种的组合。
11、 根据权利要求 9所述的系统， 其中， 所述 SV数据接收设备， 进一步 配置为在接收到带有所述预留时间域字段的 S V报文后， 判断 S V报文中携带 的时间域信息是否在合理范围内， 若时间域信息超出限定范围， 则判定 SV 报文为错误报文并对 SV报文进行丟弃处理，若时间域信息未超出限定范围， 则判定 S V报文为正确报文，对正确报文进行时间恢复并实现所述报文同步。
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