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随着我国电力行业的迅猛发展,电网中的监测、控制与保护等环节对时间同步系统的要求越来越高,尤其是一些监测设备,其数据采集的时间精度要求达到微秒量级,而传统对时方法难以实现高精度、经济性及可靠性等方面的统一,为解决此问题,美国IEEE协会提出了IEEE1588精确时钟同步协议(简称“PTP”),该协议能以较低成本实现微秒级的对时精度。本文以智能配电网监测装置为应用背景,研发了一套基于PTP的高精度时间同步系统,该系统不仅适用于本文监测装置,而且在整个电力系统中都有广阔的应用空间,具有重要研究价值与意义。首先,论文介绍了几种传统对时方式,然后对PTP的时钟模型、通信模型及报文类型作了深入分析,并阐述了PTP对时原理。为使对时精度达到微秒级,在分析了时间同步系统的性能要求后,系统采用了PTP对时方式。其次,论文设计了时间同步系统的整体架构,并提出了系统的硬件与软件设计方案。在硬件设计部分,选用STM32F107芯片作为CPU,其支持运行PTP协议;使用DP83640芯片实现打印时间戳功能;为适应系统的应用场合,使用WF-2571模块实现以太网转无线网功能,并给出了硬件连接电路图。在软件设计部分,先对时钟端口状态机作了简要分析,后给出了软件系统的主程序、BMC算法程序及时钟报文收发处理程序,并分析了LwIP协议栈对系统报文的封装与解析过程。最后,论文分析了系统可能产生误差的原因并提出了相应对策。其中,针对时间戳标记层级过高带来的协议栈抖动误差,提出了在MII接口层打印时间戳的方法;针对中转设备产生的不确定抖动时延,提出了使用透明时钟模型的方法;针对对时时钟频率不相等带来的网络延时测量误差,提出了闭环频率校正算法,并对晶体振荡器进行了选型分析,这些误差解决方法使得时钟同步精度与稳定度得到进一步提升。