智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)

1、智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)摘 要隨著智能電網(wǎng)的全面發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息 化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)智能接點(diǎn)的正常工作和 作用的發(fā)揮，離不開統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)?！娟P(guān)鍵詞】時(shí)間同步 智能變電站 時(shí)間同步系統(tǒng)為我國電網(wǎng)各級調(diào)度機(jī)構(gòu)、發(fā)電廠、變電 站、集控中心等提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，以滿足各種系統(tǒng)和設(shè) 備對時(shí)間同步的要求， ?_保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間一致性，提高 線路故障測距、相量和功角動(dòng)態(tài)監(jiān)測、機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)校驗(yàn) 的準(zhǔn)確性，從而提高電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制水平，提高電 網(wǎng)運(yùn)行效率和可靠性。1 時(shí)間的基本概念 時(shí)間是物理學(xué)的一個(gè)基本參量，也是物資存在的基本形 式之一，是所謂空間坐標(biāo)的第四維。時(shí)間表示物資運(yùn)行的

2、連 續(xù)性和事件發(fā)生的次序和久暫。與長度、質(zhì)量、溫度等其他 物理量相比，時(shí)間最大的特點(diǎn)是不可能保存恒定不變。 “時(shí) 間”包含了間隔和時(shí)刻兩個(gè)概念。 前者描述物資運(yùn)動(dòng)的久暫； 后者描述物資運(yùn)動(dòng)在某一瞬間對應(yīng)于絕對時(shí)間坐標(biāo)的讀數(shù)， 也就是描述物資運(yùn)動(dòng)在某一瞬間到時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn)之間的距 離。2 時(shí)鐘配置方案及特點(diǎn) 智能變電站宜采用主備式時(shí)間同步系統(tǒng)，由兩臺主時(shí)鐘、 多臺從時(shí)鐘、 信號傳輸介質(zhì)組成， 為被授時(shí)設(shè)備、 系統(tǒng)對時(shí)。 主時(shí)鐘采用雙重花配置， 支持北斗二代系統(tǒng)和 GPS標(biāo)準(zhǔn)授時(shí) 信號，優(yōu)先采用北斗二代系統(tǒng)，主時(shí)鐘對從時(shí)鐘授時(shí)，從時(shí) 鐘為被授時(shí)設(shè)備、系統(tǒng)授時(shí)。時(shí)間同步景點(diǎn)和授時(shí)精度滿足 站內(nèi)所以設(shè)備

3、的對時(shí)精度要求。站控層設(shè)備宜采用 SNIP對時(shí)方式，間隔層和過程層設(shè)備采用直流IRIG-B碼對時(shí)方式，條件具備時(shí)也可以采用IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)。在智能變電站中，時(shí)間裝置的技術(shù)特點(diǎn)及主要指標(biāo)如下：（1）多時(shí)鐘信號源輸入無縫切換功能。具備信號輸入 仲裁機(jī)制，在信號切換時(shí) IPPS輸出穩(wěn)定在0.2 us以內(nèi)。（ 2）異常輸入信息防誤功能。在外界輸入信號收到干 擾時(shí)，仍然能準(zhǔn)確輸出時(shí)間信息。（3）高精度授時(shí)、 授時(shí)性能。 時(shí)間同步準(zhǔn)確度優(yōu)于 1us， 秒脈沖抖動(dòng)小于 0.1us，授時(shí)性能優(yōu)于1us/h。（ 4）從時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償功能。彌補(bǔ)傳輸介質(zhì)對秒脈沖的 延遲影響。（5）提供高精度可靠的IEEE15

4、88時(shí)鐘源。（ 6）支持 DL/T860 建模及 MMS 組網(wǎng)。（ 7）豐富的對時(shí)方式， 配置靈活。 支持 RS232、RS485、空觸點(diǎn)、光纖、網(wǎng)絡(luò)等多種對時(shí)方式。3 時(shí)間同步關(guān)鍵技術(shù) 智能變電站內(nèi)配置一套全站公用的時(shí)間同步系統(tǒng)，高精 度時(shí)鐘源按雙重化配置，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號進(jìn) 行時(shí)鐘校正。時(shí)間同步系統(tǒng)可以輸出SNIP IRIG-B IPPS等信號。站控層設(shè)備一般采用 SNIP對時(shí)方式。間隔層、過程層 設(shè)備采用IRIG-B IPPS對時(shí)方式，條件局部也可以采用 IEC61588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)。下面介紹實(shí)現(xiàn)全站時(shí)間同步的關(guān)鍵技術(shù)。3.1 多時(shí)鐘信號源選擇技術(shù) 在智能變電站中，主時(shí)鐘裝置能夠

5、接入的有效獨(dú)立外接時(shí)鐘源往往有很多種、很多路。要保證裝置輸出時(shí)鐘精確， 首先要能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地選擇最準(zhǔn)確、最穩(wěn)定的時(shí)鐘源。3.2 異常時(shí)鐘輸入信息的防誤 智能變電站的部分智能設(shè)備需采用時(shí)鐘信號進(jìn)行同步采樣，要求時(shí)鐘系統(tǒng)提供穩(wěn)定、 可靠的高精度時(shí)鐘， 時(shí)鐘 IPPS 信號上升沿要高度穩(wěn)定。授時(shí)時(shí)鐘通過對多路時(shí)鐘信號源的 動(dòng)態(tài)監(jiān)測，選擇穩(wěn)定度高的時(shí)鐘信號源作為系統(tǒng)信號源，并 通過高階自擬合算法對時(shí)鐘信息進(jìn)行優(yōu)化與糾正錯(cuò)誤，保證 IPPS穩(wěn)定輸出，跳變不超過 0.1us。3.3 支持 DL/T860 建模及 MMS 組網(wǎng) 新一代智能變電站要求時(shí)鐘應(yīng)滿足站控層 DL/T860 的MMS 組網(wǎng)要求， 對主

6、備時(shí)鐘源狀態(tài)、 主備時(shí)鐘源類型、 時(shí)間 質(zhì)量、鎖定狀態(tài)、天線狀態(tài)、晶振狀態(tài)、裝置異常及交直流 消失等應(yīng)有經(jīng)常監(jiān)視及自診斷功能，裝置的告警信息、狀態(tài) 信息、自檢信息可通過站控層 MMS 網(wǎng)絡(luò)上送站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。3.4 支持智能變電站同步狀態(tài)在線監(jiān)測將時(shí)鐘、 被對時(shí)設(shè)備構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)， 使對時(shí)狀態(tài)可監(jiān)測， 且監(jiān)測結(jié)果可上送，從而將時(shí)間同步系統(tǒng)納入自動(dòng)化監(jiān)控系 統(tǒng)管理。4 智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)對時(shí)方案智能變電站中，常見的對時(shí)方式有IRIG-B碼對時(shí)，IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議及 SNIP簡單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議。IRIG-B碼 對時(shí)在系統(tǒng)中應(yīng)用多年，可用于全站所有設(shè)備的對時(shí)，單是 需要單獨(dú)對時(shí)網(wǎng)絡(luò)。IEEE

7、1588對時(shí)要求設(shè)備以太網(wǎng)芯片硬件 能夠支持時(shí)間截的生成。SNIP對時(shí)主要采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，對交換機(jī)也沒有特殊要求，在智能變電站中一般用于 后臺系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的對時(shí)。方案一：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時(shí)采用SNTP方式， 間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時(shí)采用IRIG-B方式，過程層設(shè)備（戶外布置）對時(shí)采用IRIG-B方式。該方案站控層對時(shí)采用 網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，間隔層對時(shí)輸入采用電信號對時(shí)方式，現(xiàn)場 需敷設(shè)電纜對間隔層保護(hù)裝置、測控裝置等設(shè)備點(diǎn)對點(diǎn)予以 對時(shí)，過程層對時(shí)輸入采用光信號對時(shí)方式，現(xiàn)場需敷設(shè)光 纜對過程層合并單元、智能終端（需有對時(shí)接口）設(shè)備點(diǎn)對 點(diǎn)予以對時(shí)。方案二：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）

8、對時(shí)米用SNTP方式， 間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時(shí)采用IRIG-B方式，過程層設(shè)備（戶外布置）對時(shí)采用 IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，該方案站 控層對時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，間隔層對時(shí)輸入采用電信號對 時(shí)方式，現(xiàn)場需敷設(shè)電纜對間隔層保護(hù)裝置、測控裝置等設(shè) 備點(diǎn)對點(diǎn)予以對時(shí)，過程層對時(shí)輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，該方案利用過程層 GOOSE網(wǎng)交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，只需 將時(shí)間同步系統(tǒng)通過光纜接入過程層中心交換機(jī)，通過交換 機(jī)對過程層設(shè)備授時(shí)，該方案對過程層交換機(jī)要求較高，但 對時(shí)精度高，并節(jié)約了與過程層點(diǎn)對點(diǎn)的光纜及敷設(shè)施工。方案三：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方

9、式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時(shí)采用 IEEE 1588 網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，過程層設(shè)備（戶外布置對時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式。該方案站控層對時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，間隔層、過程層對時(shí)輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)方式，該方案利用過程層 GOOSE網(wǎng)交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，只需將時(shí) 間同步系統(tǒng)通過光纜接入過程層中心交換機(jī)，通過交換機(jī)對 間隔層、過程層設(shè)備授時(shí)， 該方案對過程層交換機(jī)要求較高， 并且要求間隔層保護(hù)裝置、測控裝置等設(shè)備具備接收 IEEE 1588 網(wǎng)絡(luò)對時(shí)， 但對時(shí)精度高， 并節(jié)約了與間隔層設(shè)備點(diǎn)對 點(diǎn)的電纜及敷設(shè)施工和與過程層點(diǎn)對點(diǎn)的光纜及敷設(shè)施工。5 結(jié)束語 隨著智能變電站建設(shè)發(fā)展，為適應(yīng)我國大電網(wǎng)互聯(lián)、特高壓輸電、智能電網(wǎng)發(fā)展要求，全站統(tǒng)一授時(shí)系統(tǒng)越來越受 到重視。參考文獻(xiàn)1 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院， 變電站二次系統(tǒng)整合方案 研究報(bào)告R.北京：國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，2011.2 攀陳， 倪益民， 竇仁輝 .智能變電站過程層組網(wǎng)方案分 析J.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011 , 35 (18): 67-71.3 陳安偉.IEC61850在變電站中的工程應(yīng)用 M.中國電力出版社， 2012.作