| Network topology for NTP and PTP time synchronisation. | Cấu trúc mạng cho đồng bộ thời gian NTP và PTP. |
| PTP requires specific types of Ethernet switch, but NTP does not. | PTP đòi hỏi những loại switch Ethernet riêng biệt, còn NTP thì không cần. |
| PTP Grandmaster | PTP Grandmaster |
| Transparent Clock (PTP Ethernet Switch) | Transparent Clock (PTP Ethernet Switch) |
| A detailed study of propagation delay and how 1-PPS, IRIG-B and PTP compare can be found in Reference 1. | Một nghiên cứu chi tiết về độ trễ đường truyền và làm thế nào so sánh tín hiệu 1-PPS, IRIG-B và PTP có thể được tìm thấy trong tài liệu tham khảo 1. |
| Networked timing systems The Ethernet networks now widely used for substation automation systems can be used to synchronise the internal clocks of devices throughout a substation. | Hệ thống đồng bộ thời gian qua mạng Ethernet Hiện nay mạng Ethernet đang được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống tự động hóa trong trạm biến áp và cũng có thể được sử dụng để đồng bộ thời gian cho các thiết bị trong Trạm. |
| This has the advantage of not requiring additional cabling, but does require support for suitable protocols by the various protection relays, power quality meters and other such devices. | Điều này có lợi thế là không cần thêm cáp mà không yêu cầu hỗ trợ cho các giao thức phù hợp với từng rơ le bảo vệ khác nhau, các thiết bị đo điện và các thiết bị khác. |
| Two network-based protocols are commonly used: the Network Time Protocol (NTP), and the Precision Time Protocol (PTP). | Hai giao thức mạng cơ bản thường được sử dụng là: NTP (Network Time Protocol) và PTP (Precision Time Protocol). |
| Both protocols, when used in substations, work through the exchange of messages over Ethernet. | Cả hai giao thức làm việc thông qua việc trao đổi các bản tin qua Ethernet5. |
| NTP and PTP can compensate for propagation delay through bidirectional communication. | NTP và PTP có thể bù độ trễ đường truyền thông qua giao tiếp hai chiều. |
| NTP is a more established standard and is widely used, but PTP offers greater performance through the use of special networking hardware. | NTP là một tiêu chuẩn được công bố sớm hơn và cũng được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng PTP cung cấp chất lượng đồng bộ cao hơn do sử dụng các các thiết bị phần cứng chuyên dụng. |
| The topology, shown in Figure 4, is the same for NTP and PTP. | Cấu trúc mạng đồng bộ sử dụng giao thức NTP giống với PTP như trong Hình 4. |
| 1-PPS requires a dedicated distribution network, which can use metallic (coaxial or twisted pair) or fibre-optic (multi-mode or single-mode) cables. | Tín hiệu 1-PPS yêu cầu một hệ thống phân phối riêng có thể sử dụng cáp kim loại (cáp đồng trục hoặc xoắn đôi) hoặc cáp quang (đa-mode và đơn mode). |
| Distribution and propagation delay | Truyền tín hiệu và độ trễ đường truyền |
| Distribution of IRIG-B and 1-PPS signals using electrical means is simpler than with fibre-optics since multi-drop connections can be used (provided the loading of the source is within limits), but this could result in potential rise between panels. | Việc phân phối tín hiệu IRIG-B và tín hiệu 1-PPS sử dụng cáp điện đơn giản hơn so với cáp quang bởi vì có thể kết nối chuyển tiếp đa điểm (với điều kiện tải của nguồn cấp nằm trong giới hạn), nhưng điều này có thể dẫn đến sự gia tăng điện thế giữa các bảng điều khiển. |
| Optical distribution ensures galvanic isolation and eliminates inductive or capacitive interference, but dedicated distribution repeaters are required to split the signal for each protection relay. | Việc phân phối tín hiệu qua truyền dẫn quang đảm bảo cách ly điện và loại bỏ sự can nhiễu điện cảm hoặc điện dung, nhưng cần có các bộ lặp phân phối quang chuyên dụng để chia tín hiệu cho mỗi rơle bảo vệ. |
| The 9-2LE guideline for IEC 61850-9-2 requires time synchronisation to be performed using fibre-optic cable. | Nguyên tắc 9-2LE trích suất từ IEC 61850-9-2 yêu cầu đồng bộ thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng truyền dẫn quang. |
| This in turn requires the use of a pulse distributor or a clock with multiple outputs if there is more than one merging unit. | Điều này đòi hỏi việc sử dụng một bộ phân phối xung hoặc một đồng hồ chủ với nhiều đầu ra nếu có nhiều hơn một bộ trộn tín hiệu. |
| The propagation delay through copper and fibre-optic cables is approximately 5 ns per metre. | Độ trễ đường truyền dùng cáp đồng và cáp quang là khoảng 5 ns mỗi mét. |
| This can become significant with extended cable runs and may require compensation by the connected devices. | Điều này có thể trở nên quan trọng với việc mở rộng thêm thiết bị đấu nối và có thể cần bù trẽ tín hiệu bởi các thiết bị kết nối. |
| The 9-2LE guideline sets a limit of 2 μs “error” before compensation is required. | Nguyên tắc 9-2LE đặt ra một giới hạn "lỗi" 2 µs trước khi phải bù trễ tín hiệu. |
| This would result from approximately 400 m of cable, and many large transmission substations will have signal cable lengths in excess of this. | Điều này sẽ xảy ra ở độ dài cáp nối khoảng 400 m và thực tế có nhiều trạm biến áp truyền tải lớn sẽ cần độ dài dây tín hiệu vượt quá giới hạn này. |
| Compensation is a manual process that requires specific cable lengths distribution repeater delays to be known for each connected device. | Việc bù trễ là một quá trình thủ công, cần biêt cụ thể chiều dài cáp nối, và độ trễ của các bộ lặp phân phối đến từng đầu thiết bị. |
| Other communications bearers are supported by NTP and PTP for wide area networking applications, but this is outside the scope of this white paper. | Có những mạng truyền thông khác cũng hỗ trợ NTP và PTP trong các ứng dụng mạng diện rộng, nhưng điều đó nằm ngoài phạm vi mô tả của sách trắng này. |
| A significant advantage of NTP over IRIG-B for general purpose time synchronisation is time is always transmitted with respect to UTC. | Một lợi thế đáng kể của NTP so với IRIG-B trong việc đồng bộ thời gian là thời gian truyền luôn bám theo UTC. |
| This fits with standards such as IEC 61850 and IEEE Std 1815 (DNP3) that require event time stamps to be transmitted using UTC. | Điều này phù hợp với các tiêu chuẩn như IEC 61850 và IEEE Std 1815 (DNP3) quy định các sự kiện được gửi đi với nhãn thời gian theo UTC. |
| If it is desired to display local time on the front panel of a protection relay then the local offset to UTC must be manually configured, along with any applicable Daylight Saving transition dates. | Nếu muốn hiển thị thời gian địa phương trên bảng điều khiển của một rơ le bảo vệ thì cần phải thiết lập múi giờ theo UTC và phải cấu hình bằng tay. |
| NTP supports the simultaneous use of multiple master clocks by a client for more accurate and reliable operation. | NTP hỗ trợ sử dụng đồng thời nhiều đồng hồ chủ đối với một máy khách (client) để hoạt động tin cậy và chính xác hơn. |
| Unfortunately NTP does not achieve the microsecond-level accuracy required for synchrophasors and sampled value process buses. | Tuy nhiên NTP không đạt được độ chính xác cỡ micro giây theo yêu cầu của các bộ so pha và bộ xử lý lấy mẫu giá trị đo trên các ngăn lộ |
| Precision Time Protocol (PTP) | Giao thức thời gian chính xác PTP |
| IEEE Std 1588-2008 specifies the second generation of PTP, which is also known as “Ptpv2” or “1588v2”. | Tiêu chuẩn IEEE 1588-20086 quy định phiên bản PTP thứ hai, nó cũng được gọi là "Ptpv2" hoặc “1588v2”. |
| This is capable of very accurate time synchronisation by using special Ethernet hardware that records the exact time a PTP synchronisation message is received at the Ethernet card. | Phiên bản này có khả năng đồng bộ thời gian với độ chính xác cao bằng việc sử dụng phần cứng Ethernet chuyên dụng để ghi lại thời gian chính xác một bản tin đồng bộ PTP được nhận tại các card Ethernet. |
| This information can compensate for the uncertainty introduced by real time operating systems and other processing delays in both the synchronisation master and the devices that are to be synchronised. | Thông tin này có thể bù đắp cho độ không đảm bảo được gây ra bởi các hệ điều hành và quá trình xử lý theo thời gian thực của cả đồng hồ chủ và các thiết bị nhận đồng bộ. |
| The time-stamping hardware does not affect the operation of any other protocols running over Ethernet, and so the same port can be used for IEC 61850, DNP3, IEC 60870-5-104, Modbus/IP and other substation automation protocols. | Công nghệ gán nhãn thời gian dùng phần cứng không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các giao thức khác chạy trên mạng Ethernet, như vậy cùng một cổng có thể được sử dụng cho IEC 61850, DNP3, IEC 60870-5-104, Modbus / IP và các giao thức tự động hóa khác ở trạm biến áp. |
| The PTP-specific hardware does marginally increase the cost of Ethernet switches. | Việc thêm phần cứng cho PTP sẽ làm tăng lên một chút chi phí đối với các thiết bị chuyển mạch Ethernet. |
| Native support for PTP is only available in the latest generation of protection relays, and may be an option to be specified at the time of order (depending on the vendor). | Những hỗ trợ cho PTP chỉ có ở thế hệ mới nhất của các rơle bảo vệ hoặc có thể là một tùy chọn được quy định tại thời điểm đặt hàng (tùy thuộc vào nhà cung cấp). |
| PTP supports multiple master-capable clocks, but these vote amongst themselves to choose a single clock to be the “grandmaster”. | Giao thức PTP hỗ trợ nhiều đồng hồ chủ nhưng các đồng hồ chủ đó sẽ tự chọn ra một đồng hồ cấp đồng bộ chính "grandmaster". |
| If the grandmaster fails or suffers degraded performance any other master-capable clock on the network will step up to be the grandmaster if it has better accuracy. | Nếu grandmaster bị lỗi hoặc bị suy giảm chất lượng thì một trong các đồng hồ chủ khác trên mạng sẽ được thay thế để làm grandmaster nếu nó có độ chính xác tốt hơn. |
| The time required for this does vary, however if PTP settings (known as a “profile”) optimised for the power industry are used this is usually less than 5 seconds. | Thời gian cần thiết cho việc thay đổi grandmaster này không cố định, tuy nhiên nếu các thiết lập PTP (thường biết đến là các Profile) được tối ưu hóa cho lĩnh vực điện thì thời gian để chuyển đổi này thường nhỏ hơn 5 giây. |
| Introduction to the Precision Time Protocol | Giới thiệu về giao thức PTP |
| The Precision Time Protocol is extremely flexible and can be used for a range of time synchronisation applications, with the accuracies of 10 ns achievable with commercially available networking equipment. | Giao thức thời gian chính xác PTP rất linh hoạt có thể dùng cho nhiều ứng dụng đồng bộ thời gian, với độ chính xác đạt được là 10 ns qua các thiết bị mạng hiện có. |
| Extra accuracy was achieved with Ptpv2 with the introduction a special type of Ethernet switch called a “transparent clock”. | Độ chính xác cao hơn nữa vẫn có thể đạt được với Ptpv2 bằng việc dùng một loại switch Ethernet chuyên hỗ trợ PTP gọi là "TC-transparent clock". |
| Transparent clocks measure the “residence time” of synchronising messages. | Các thiết bị TC đo được "thời gian lưu trú" của các bản tin đồng bộ. |
| This is the time taken for an Ethernet frame to transit the switch, which will vary with network load, and pass it on to downstream devices. | Đây là khoảng thời gian để một khung Ethernet truyền qua switch, nó sẽ thay đổi theo lưu lượng tải và chuyển thông tin về thời gian lưu trú đó tới các thiết bị tiếp nhận đồng bộ. |
| This compensates for switch latency due to other network traffic and significantly improves the performance of PTP when a shared Ethernet network is used. | Việc này bù cho độ trễ của Switch do lưu lượng truy cập mạng khác và cải thiện đáng kể hiệu suất của PTP khi một mạng Ethernet chia sẻ được sử dụng. |
| The use of transparent clocks means that PTP network traffic does not need to be prioritised over other traffic, simplifying the network design. | Việc sử dụng TC nhằm đơn giản hóa việc thiết kế mạng, không cần thiết lập mức ưu tiên cao cho PTP so với các lưu lượng khác |
| The Precision Time Protocol is extremely flexible and can be used for a range of time synchronisation applications | Giao thức thời gian chính xác PTP rất linh hoạt có thể được sử dụng cho các ứng dụng đồng bộ thời gian trên phạm vi rộng. |
| A significant advantage of NTP over IRIG-B for general purpose time synchronisation is time is always transmitted with respect to UTC. | Một lợi thế đáng kể của NTP so với IRIG-B trong việc đồng bộ thời gian là thời gian truyền luôn bám theo UTC. |
| Both networked protocols support multiple master clocks, which improves redundancy and reliability of a substation time synchronisation system. | Cả hai giao thức mạng đều hỗ trợ nhiều đồng hồ chủ với mục đích cải thiện khả năng dự phòng và độ tin cậy của một hệ thống đồng bộ thời gian trong trạm biến áp. |
| In addition, multiple master clocks allows maintenance to take place without taking the timing system (and any dependent protection equipment) out of service. | Hơn nữa, việc sử dụng nhiều đồng hồ chủ cho phép bảo trì hệ thống mà không ảnh hưởng đến việc đồng bộ thời gian của trạm. |
| Network Time Protocol (NTP) | Giao thức NTP |
| In recent years the Network Time Protocol (NTP) running over Ethernet networks has been adopted for substation use. | Trong những năm gần đây, giao thức NTP chạy trên các mạng Ethernet đã được áp dụng cho việc sử dụng trong trạm biến áp. |
| The combination of commercially available NTP servers (clocks) and clients (protection relays) can achieve accuracies of 1-4 ms, but this requires care to be taken in the design of the Ethernet network to minimise packet delay variation. | Sự kết hợp của các máy chủ thương mại có sẵn NTP (đồng hồ) và máy khách (rơle bảo vệ) có thể đạt được độ chính xác 1-4 ms, nhưng để đạt được điều này đòi hỏi phải thực hiện trong các thiết kế của mạng Ethernet để hạn chế tối đa sự biến đổi trễ gói tin. |
| IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems, | Tiêu chuẩn của IEEE về giao thức truyền đồng bộ thời gian chính xác dùng cho các hệ thống đo lường và điều khiển, |