Zeitsynchronisation Portabler Konverter für verschiedene Zeitreferenzsignale

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Das Precision-Time-Protokoll (PTP) bietet als erste netzwerkbasierte Synchronisationsmethodik eine Genauigkeit von <1 µs. Doch ältere IEDs sind mit dem IEEE 1588-2008 nicht kompatibel. Ein spezieller Konverter schafft hier Abhilfe.

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Energietechnik: In Umspannwerken eingesetzte Schutzgeräte und andere IEDs bieten nur einen IRIG-B- oder DCF77-Eingang und sind nich nach IEEE 1588-2008 basierende Zeitsynchronisationslösungen kompatibel.
Energietechnik: In Umspannwerken eingesetzte Schutzgeräte und andere IEDs bieten nur einen IRIG-B- oder DCF77-Eingang und sind nich nach IEEE 1588-2008 basierende Zeitsynchronisationslösungen kompatibel.
(Siegfried Bellach, pixelio)

Zeitsynchronisationslösungen auf Basis der IEEE 1588-2008 werden in der Industrie beispielsweise in der Energietechnik eingesetzt, da das Precision-Time-Protokoll (PTP) als erste netzwerkbasierte Synchronisationsmethodik eine Genauigkeit von weniger als 1 µs bietet. Allerdings verfügen die bisher eingesetzten Intelligent Electronic Devices (IED) nur über einen IRIG-B- oder DCF77-Eingang, um die Zeit zu synchronisieren und sind mit dem neuen Standard nicht kompatibel.

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Hier bietet sich ein Konverter an, der kostengünstig den älteren Standard umwandelt. Mit dem TICRO 100 setzt das PTB in IRIG-B oder DCF77 sowie verschiedene Pulssignale um. Zudem erzeugt der Konverter einen Referenztakt von 10 MHz, um Messgeräte zu synchronisieren. Die Kommunikation des Konverters erfolgt über den PTP Grandmaster Clock, der zentralen IEEE 1588-Zeitreferenz, via konventionellen oder optischen Ethernet-Interface. Durch die Anbindung eines hochstabilen internen Oszillators liefert er eine präzise Zeitbasis für die lokale Generierung von unterschiedlichen Zeitcodes und Zeitreferenzsignalen in einem FPGA.

Selbstdefinierte Zeitreferenzsignale und Triggerimpulse

Der Zeitkonverter besitzt frei konfigurierbare koaxiale, optogekoppelte und optische Ausgänge, an denen durch den Benutzer selbst konfigurierte Zeitreferenzsignale und Triggerimpulse ausgegeben werden können. Die Konfiguration, Bedienung und Überwachung erfolgt sowohl über ein Webinterface als auch über Remoteschnittstellen wie SSH und SOAP.

Unterstützt werden IEEE 1588-2008 Default Profile mit End-to-End (E2E)- und Peer-to-Peer (P2P)-Mechanismus sowie das Power-Profile gemäß IEEE C37.238-2011 für Anwendungen in der Energietechnik. Sind beispielsweise in einem Umspannwerk viele IEDs mit IRIG-B-Eingang vorhanden, so ist eine wirtschaftlich vertretbare Umstellung auf PTP nur möglich, wenn die bestehenden Schutzgeräte nicht ausgetauscht werden müssen.

Zeitsynchronisation in einer Ring-Netzwerktopologie

Ein positiver Effekt des Einsatzes von PTP ist neben der automatischen Redundanz durch den Best-Master-Clock-Algorithmus (BMCA) auch die Tatsache, die Redundanz in einer vorhandenen Ring-Netzwerktopologie für die sichere Zeitsynchronisation zu nutzen. Bei IRIG-B beispielsweise liegt eine Sternverteilung ohne Redundanz vor. Kommt es hier zu einem Kabelunterbruch, geht das Signal verloren. PTP-Signale können dagegen auch in Ring-Topologien verwendet werden.

Da der Zeitkonverter auch über Glasfaser mit dem Netzwerk verbunden werden kann, ist eine galvanische Trennung vom restlichen Netzwerk leicht realisierbar. In diesem Fall spielen elektromagnetische Störungen bei der Datenübertragung keine Rolle.

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