延時特性

隨著計算機、通信、網路等信息技術的發展，現場匯流排的出現適應了工業控制系統向分散化、網路化、智慧型化發展的方向；但是現場匯流排技術在其發展過程中存在許多不足，由於乙太網在MAC（MediaAccessControl）層採用CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)的媒體訪問機制，各節點採用P-堅持二進制指數後退算法處理衝突，因此具有通信延時不確定的缺陷，成為它在工業實時控制套用中的主要障礙。這種延遲不確定缺陷稱為延時特性。

基本介紹

• 中文名：延時特性
• 外文名：time-delay characteristics

延時特性

研究方法

針對目前套用最廣泛的乙太網技術，通過分析其MAC子層的CSMA/CD協定模型，考慮實際各節點的之間的差異性，建立相應的數學模型，並對其進行了數學分析。

1協定模型

由於ISO/OSI對通信協定模型底三層的網路拓撲、傳輸介質、MAC方式等都已有明確的定義，因此網路控制系統參照ISO/OSI模型，結合實際控制系統的需要進行了一定的簡化。
從信息傳送數據到信息接收之間的全部通信延時，稱為端到端的通信延時。主要包括下面幾個因素：①排隊延時：從信息進入排隊佇列，到此信息獲取通信網路所需的時間。②傳送延時：從信息的第一個位元組開始傳送到信息最後一個位元組傳送結束所需的時間。③傳輸延時：信息在現場設備間傳輸所需的時間。
一般而言，隨不同的MAC子層協定變化較大，各網路控制系統的時間延時也主要表現在MAC子層的排隊延時上，而其他的延時時間由網路本身的硬體和軟體決定，其值為確定的。因此分析出影響排隊延時的因素，通過減小必將有利於提高整個網路控制系統的傳輸性能。

2數學模型分析

由於信道的傳輸延時，所以CSMA/CD方式仍然存在衝突的可能。在一次衝突之後，時間被分成離散得時槽，其長度等於最差情況下在以太介質上往返傳播所需要的時間。為了達到以太介質所允許的最長路徑，時槽的長度被設定為512位時間，即。若tn時刻A節點檢測到信道空閒傳送數據，但是要經過一個信道傳輸延時τ才能被B節點檢測到，所以B節點在t1時刻完全可能因為檢測不到信道載波而傳送數據。這種情況衝突就必然產生了，也就產生了爭用期，即排隊延時。分析整個衝突過程就可以導出爭用期的大小。

套用

1. 智慧型變電站
   1.數字採樣單元：數字採樣的額定延時和相位誤差是影響繼電保護性能的重要因素。通過闡述目前智慧型變電站採樣同步實現方式，比較數字採樣的額定延時與相位誤差的異同，提出了間接法和直接法額定延時檢測方法並比較了二者的優缺點。
   2.保護動作時間單元：在繼電保護領域，保護裝置的動作時間對於故障能否及時切除、減小電力設備的損壞程度具有重要影響。隨著變電站自動化技術的發展，智慧型變電站以其滿足全站信息數位化、信息共享標準化等優勢，成為未來變電站發展的趨勢。然而，由於合併單元、智慧型終端等環節的引入，智慧型站的保護動作時間較常規站更長，這對電力系統故障的快速除造成了安全隱患。
   3.合併單元
2. 高壓斷路器金短時間控制的輔助開關：高壓斷路器重合閘操作的金屬短接時間(金短時間),是保證斷路器"C-O"操作第二"分"開斷能力的重要參數。現有高壓SF6斷路器的金屬短接時間通常不能滿足標準推薦的50 ms的指標。高壓斷路器的分合閘指令是由其操動機構配置的輔助開關發出的,因而輔助開關是金短時間控制的理想而可靠的機構。
3. 小型斷路器
4. 真空觸發開關：,觸發能量充足(20J)該電路穩定可靠地導通TVS;導通總延時在數百納秒,並且隨主間隙外加電壓的增加有明顯減小的趨勢。