基于e1鏈路的遠(yuǎn)程sv數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于El鏈路的遠(yuǎn)程SV數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法，屬于智能電網(wǎng) 通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的各級(jí)電網(wǎng)在迅速協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、自 動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的智能電網(wǎng)正在逐步形成。而作為智能電網(wǎng)核心組成部分的智能變電 站技術(shù)也逐漸成熟，智能變電站的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為采用了 IEC61850-9-2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了 變電站內(nèi)智能電子設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱(chēng)IH)設(shè)備）之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互和信息共享的 方式，但I(xiàn)EC61850-9-2協(xié)議主要針對(duì)變電站內(nèi)通信，對(duì)信息如何實(shí)現(xiàn)廣域共享沒(méi)有提及。
[0003] 電力系統(tǒng)是一個(gè)廣域、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其本身的形態(tài)特征決定了電力系統(tǒng)相關(guān)監(jiān)視、控 制、保護(hù)和分析技術(shù)具有廣域、全局的特征，現(xiàn)有安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)通常基于特定的安全穩(wěn) 定問(wèn)題，在電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式變化時(shí)適應(yīng)性差，無(wú)法滿(mǎn)足智能電網(wǎng)"自愈"要求。因 此，迫切需要利用廣域測(cè)量、高速采集和通信技術(shù)成果，系統(tǒng)性、全局性地解決電網(wǎng)安全防 御與控制問(wèn)題，提升電網(wǎng)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)基于高速、同步、多態(tài)數(shù)據(jù)融 合的電網(wǎng)廣域保護(hù)與控制。
[0004] 目前，區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的變電站間數(shù)據(jù)交互主要采用專(zhuān)用信道和復(fù)用信道兩種方式， 其中使用專(zhuān)用信道實(shí)現(xiàn)信息廣域化雖然簡(jiǎn)單，但很多時(shí)候沒(méi)有合適鏈路，且傳送距離不能 太遠(yuǎn)，而借用SDH網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)共享，不僅可以傳輸保護(hù)信息，還可傳輸調(diào)度電話(huà)、遠(yuǎn)動(dòng)、 以太網(wǎng)等其他業(yè)務(wù)，因此備受電力系統(tǒng)青睞，但目前的IH)設(shè)備和數(shù)字復(fù)用設(shè)備之間的光 纖通道（El通道）在接口特性、碼型、碼速和幀結(jié)構(gòu)等很不規(guī)范，表現(xiàn)如下，
[0005] (I)IED設(shè)備和數(shù)字復(fù)用設(shè)備間接口不規(guī)范，使用El通道的不同廠(chǎng)家的保護(hù)設(shè)備 之間互聯(lián)互通困難；
[0006] (2)傳輸通道帶寬低或帶寬利用率低，雖然在El通道側(cè)帶寬為2Mbit/S，但連接El 設(shè)備到IH)設(shè)備時(shí)多采用1B4B編碼或曼切斯特編碼，導(dǎo)致實(shí)際凈數(shù)據(jù)帶寬下降，傳輸信息 量下降和傳送間隔變慢，保護(hù)信號(hào)傳輸?shù)目焖傩韵陆担?br>[0007] (3)現(xiàn)有El轉(zhuǎn)接設(shè)備不能提供滿(mǎn)足IEC61850-9-2格式采樣值數(shù)據(jù)的傳輸接口， 無(wú)法直接傳送采樣率為4000SPS的SV數(shù)據(jù)，且遠(yuǎn)傳鏈路延遲必須由IED設(shè)備測(cè)量完成，IED 設(shè)備需對(duì)兩端時(shí)間做同步控制，更增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
[0008] 如果能夠?qū)崿F(xiàn)IED設(shè)備使用El接口遠(yuǎn)距離透明傳輸滿(mǎn)足IEC61850-9-2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 的采樣值數(shù)據(jù)，可提高采樣點(diǎn)數(shù)，為采用更精確的算法提供有利條件，也簡(jiǎn)化和規(guī)范了 IED 設(shè)備，是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了解決IED設(shè)備使用El接口遠(yuǎn)距離透明傳輸IEC61850 - 9 - 2 協(xié)議的采樣值數(shù)據(jù)的問(wèn)題。本發(fā)明所述基于El鏈路的遠(yuǎn)程SV(采樣值Sampled Value，以 下簡(jiǎn)稱(chēng)SV)數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法，以太網(wǎng)側(cè)采用IEC61850 -9 -2標(biāo)準(zhǔn)定義的SV報(bào)文的 傳送規(guī)范，通過(guò)El端口連接SDH網(wǎng)絡(luò)，再由E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備實(shí)現(xiàn)鏈路延遲測(cè)量并補(bǔ)償軟件 處理延遲，保證SDH網(wǎng)絡(luò)對(duì)IED設(shè)備透明，極大地簡(jiǎn)化IED設(shè)備采樣值數(shù)據(jù)的廣域化能力， 有效地簡(jiǎn)化延遲測(cè)量和系統(tǒng)測(cè)試，延時(shí)抖動(dòng)非常小，具有良好的應(yīng)用前景。
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0011] -種基于El鏈路的遠(yuǎn)程SV數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于：包括以下步 驟，
[0012] 步驟（1)，構(gòu)建El鏈路到SV數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備；
[0013] 步驟（2)，通過(guò)E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備、IED設(shè)備構(gòu)建基于SDH網(wǎng)絡(luò)的SV數(shù)據(jù)透?jìng)鬟壿嬓?道，位于近端的IH)設(shè)備通過(guò)IEC61850-9-2協(xié)議輸入或輸出SV數(shù)據(jù)，并通過(guò)以太網(wǎng)連接到 E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備，E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備經(jīng)過(guò)El光端機(jī)鏈接到SDH網(wǎng)絡(luò)，位于遠(yuǎn)端的IED設(shè)備通過(guò) 另一臺(tái)E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備、另一臺(tái)El光端機(jī)鏈接到SDH網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成基于SDH網(wǎng)絡(luò)的SV數(shù)據(jù)透 傳邏輯信道；
[0014] 步驟（3)，將E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)的El控制器選擇為PCM31成幀模式，同時(shí)把以太網(wǎng) 控制器、El控制器的數(shù)據(jù)通道劃分為L(zhǎng)Vl和LVO兩個(gè)邏輯優(yōu)先級(jí)，其中，邏輯信道LVO用來(lái) 傳送鏈路延遲測(cè)量數(shù)據(jù)、用戶(hù)級(jí)鏈路管理數(shù)據(jù)，邏輯信道LVl用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自IED設(shè)備端到端 的實(shí)時(shí)采樣值；
[0015] 步驟（4)，測(cè)量在近端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備的El數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)到遠(yuǎn)端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè) 備的El數(shù)據(jù)接收側(cè)的邏輯鏈路延遲Tdelay;
[0016] 步驟（5)，測(cè)量近端的IED設(shè)備到遠(yuǎn)端的IED設(shè)備的全路徑延時(shí)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的延 遲補(bǔ)償；
[0017] 步驟（6)，遠(yuǎn)端的IED設(shè)備根據(jù)延遲測(cè)量值推斷該采樣值的實(shí)際采集時(shí)間tsextCTn;
[0018] 步驟（7)，遠(yuǎn)端的IED設(shè)備通過(guò)讀取本地采樣值采集時(shí)刻ts>al，根據(jù)推斷出的對(duì) 端IED設(shè)備的SV報(bào)文采集時(shí)間tSMtCTn，通過(guò)插值實(shí)現(xiàn)采樣值的二次采樣同步。
[0019] 前述的基于El鏈路的遠(yuǎn)程SV數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于：步驟（1)所 述El鏈路到SV數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備包括El物理層、El控制器、El優(yōu)先級(jí)控 制器、以太網(wǎng)物理層、以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)優(yōu)先級(jí)控制器、時(shí)間戳發(fā)生器、時(shí)間戳記錄器和 MCU子系統(tǒng)，所述El物理層通過(guò)El控制器與El優(yōu)先級(jí)控制器相連接，所述El優(yōu)先級(jí)控制 器與MCU子系統(tǒng)相連接，所述以太網(wǎng)物理層通過(guò)以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)優(yōu)先級(jí)控制器相連 接，所述以太網(wǎng)優(yōu)先級(jí)控制器與MCU子系統(tǒng)相連接，所述El物理層還通過(guò)時(shí)間戳發(fā)生器與 時(shí)間戳記錄器相連接，所述時(shí)間戳記錄器利用El控制器恢復(fù)出的數(shù)據(jù)時(shí)鐘作為工作時(shí)鐘 并分別與El控制器、以太網(wǎng)控制器相連接，所述El控制器用于處理El鏈路數(shù)據(jù)，所述以太 網(wǎng)控制器用于處理SV報(bào)文數(shù)據(jù)；
[0020] 所述MCU子系統(tǒng)包括El數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、El鏈路測(cè)距及鏈路管理單元、以太網(wǎng) 管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元、SV數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、SV數(shù)據(jù)編解碼單元和E1/SV數(shù)據(jù)雙向映射單元， 所述El數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元、El鏈路測(cè)距及鏈路管理單元分別與El優(yōu)先級(jí)控制器相連接， 所述以太網(wǎng)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元、SV數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元分別與以太網(wǎng)優(yōu)先級(jí)控制器相連接， 所述El數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元與El/SV數(shù)據(jù)雙向映射單元相連接，所述El/SV數(shù)據(jù)雙向映射單 元通過(guò)SV數(shù)據(jù)編解碼單元與SV數(shù)據(jù)收發(fā)控制單元相連接。
[0021]前述的基于El鏈路的遠(yuǎn)程SV數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于：步驟（4)， 邏輯鏈路延遲T&lay的測(cè)量方法，包括以下步驟，
[0022](1)，在近端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)El控制器的發(fā)送側(cè)構(gòu)建延遲測(cè)量請(qǐng)求報(bào)文，當(dāng)延 遲測(cè)量請(qǐng)求報(bào)文被調(diào)度發(fā)送時(shí)，在發(fā)送幀同步信號(hào)TSYN的上升沿記錄發(fā)送時(shí)間，并更新到 延遲測(cè)量請(qǐng)求報(bào)文的原始發(fā)送時(shí)間Tmg，隨后傳送該延遲測(cè)量請(qǐng)求報(bào)文；
[0023](2)，在遠(yuǎn)端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)El控制器的接收側(cè)，當(dāng)接收幀的同步信號(hào)RSYN 到達(dá)時(shí)，記錄當(dāng)前到達(dá)時(shí)間T_v，并與數(shù)據(jù)報(bào)文一起存入接收緩沖區(qū)；
[0024] (3)，在遠(yuǎn)端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備的識(shí)別出延遲測(cè)量請(qǐng)求報(bào)文后，提取該報(bào)文的原始 發(fā)送時(shí)間Tmg和到達(dá)時(shí)間T 構(gòu)建延遲測(cè)量響應(yīng)報(bào)文；
[0025](4)，在遠(yuǎn)端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備的延遲測(cè)量響應(yīng)報(bào)文在LVO信道空閑時(shí)，在發(fā)送幀 同步信號(hào)TSYN的上升沿記錄當(dāng)前響應(yīng)報(bào)文發(fā)送時(shí)間Txnilt，并更新到該報(bào)文中發(fā)送時(shí)間字段 隨后發(fā)出；
[0026] (5)，在近端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)El控制器的發(fā)送側(cè)，當(dāng)El的接收幀同步信號(hào) RSYN上升沿到達(dá)時(shí)，記錄當(dāng)前到達(dá)時(shí)間Tamre，并與數(shù)據(jù)報(bào)文一起存入接收緩沖區(qū)；
[0027] (6)，在近端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)識(shí)別出一個(gè)延遲測(cè)量響應(yīng)報(bào)文后，提取報(bào)文中原 始發(fā)送時(shí)間Tcfflg、遠(yuǎn)端達(dá)到時(shí)間T_v、遠(yuǎn)端發(fā)送時(shí)間Txnilt、響應(yīng)報(bào)文到達(dá)時(shí)間Tamre，并根據(jù) 公式（1)，計(jì)算近端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備的El數(shù)據(jù)發(fā)送側(cè)到遠(yuǎn)端的E1/SV轉(zhuǎn)換設(shè)備的El數(shù)據(jù) 接收側(cè)的邏輯鏈路延遲Tdelay,
[0028] Tdelay= [(Tarrive-Torig) - (Txmit-Trecv) ] /2
[0029] (1) 0
[0030]