電力系統(tǒng)中數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)兩網(wǎng)合一研究

摘要：介紹了建立電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的必要性，分析了建立電力系統(tǒng)時(shí)間同步網(wǎng)的方式及優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了建設(shè)電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的主要措施，以進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。關(guān)鍵詞：數(shù)字同步網(wǎng)；時(shí)間同步網(wǎng)；電力系統(tǒng)；兩網(wǎng)合一0引言隨著信息時(shí)代的發(fā)展，對(duì)通信技術(shù)提出了更高的要求，電信通信技術(shù)面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的兩網(wǎng)合一推動(dòng)了我國(guó)通信技術(shù)的快速發(fā)展。同時(shí)，依靠通信網(wǎng)發(fā)展的電力系統(tǒng)在數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合下，也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，滿足了現(xiàn)階段對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求。數(shù)字同步網(wǎng)承擔(dān)傳遞作用，可以及時(shí)迅速地完成同步信息的傳遞工作，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的調(diào)節(jié)，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供及時(shí)傳輸信息、交換數(shù)據(jù)的功能，是保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。1建立電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的必要性（1）電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)是依靠通信網(wǎng)的快速發(fā)展而產(chǎn)生的，要想保證通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，就一定要保證通信網(wǎng)內(nèi)部的同步質(zhì)量；而要想保證通信網(wǎng)的質(zhì)量，就必須建立一個(gè)獨(dú)立于業(yè)務(wù)網(wǎng)之外的數(shù)字同步網(wǎng)，以提供高質(zhì)量的定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)。通過(guò)提高數(shù)字同步網(wǎng)的質(zhì)量，可以有效降低同步過(guò)程中漂移、抖動(dòng)等損害。傳統(tǒng)的傳輸設(shè)備、交換設(shè)備內(nèi)置的晶體振蕩器，同步精確度無(wú)法達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而建立獨(dú)立于電信業(yè)務(wù)的電力通信數(shù)字同步網(wǎng)，能夠有效降低受控滑動(dòng)等損害在同步過(guò)程中對(duì)數(shù)字信號(hào)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的影響，保障同步信息的完整性和可靠性。（2）電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，統(tǒng)一精準(zhǔn)的時(shí)鐘具有重要意義。若失去時(shí)間上的精準(zhǔn)統(tǒng)一，分散在不同地點(diǎn)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、故障錄波裝置和繼電保護(hù)等電力系統(tǒng)二次設(shè)備提供的事件記錄數(shù)據(jù)很容易發(fā)生錯(cuò)亂，電力系統(tǒng)中事件順序的統(tǒng)計(jì)變得不可靠，而發(fā)展過(guò)程的記錄也會(huì)不完整，獲得的數(shù)據(jù)對(duì)于電力系統(tǒng)的故障分析不具有任何參考價(jià)值。（3）電網(wǎng)運(yùn)行瞬息萬(wàn)變，發(fā)生事故后要及時(shí)報(bào)告、處理，這就需要有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為基礎(chǔ)，要求電網(wǎng)運(yùn)行采用數(shù)字化、智能化裝置，而裝置的正常工作離不開統(tǒng)一的全網(wǎng)時(shí)間基準(zhǔn)。自動(dòng)化裝置內(nèi)部自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘，這種時(shí)鐘存在誤差，隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，誤差會(huì)越來(lái)越大，達(dá)不到正確的時(shí)間計(jì)量，就失去了相應(yīng)的作用。2建立電力系統(tǒng)時(shí)間同步網(wǎng)的方式及優(yōu)缺點(diǎn)要做到整個(gè)電力系統(tǒng)數(shù)字和時(shí)間的基準(zhǔn)統(tǒng)一，就必須有一個(gè)能夠?qū)θW(wǎng)不同地點(diǎn)、不同變電站的所有二次設(shè)備以及電力裝置進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)字和時(shí)間同步系統(tǒng)。2.1時(shí)鐘源在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不同的電力設(shè)備對(duì)時(shí)間同步精準(zhǔn)度的要求也有所不同，因此對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制十分重要，通過(guò)及時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分析，保障電力設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)電力系統(tǒng)的高效發(fā)展。圖1為電力系統(tǒng)同步時(shí)鐘體系結(jié)構(gòu)，由時(shí)鐘源、頻率源、主時(shí)鐘、二級(jí)時(shí)鐘、時(shí)間同步信號(hào)接收器組成。由于不同種類的時(shí)鐘源授時(shí)精準(zhǔn)度不同，延時(shí)到客戶端的時(shí)間信號(hào)接收單元就會(huì)因?yàn)槭跁r(shí)時(shí)鐘源的精準(zhǔn)度不同而發(fā)生改變，電力系統(tǒng)運(yùn)行需要滿足被校驗(yàn)的系統(tǒng)溯源比自身精度高出1個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，子站授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步就要選擇精度高達(dá)100ns的時(shí)鐘源，主站授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步就必須要選擇授時(shí)精度達(dá)到100ms的時(shí)鐘源。2.2脈沖對(duì)時(shí)脈沖對(duì)時(shí)（硬對(duì)時(shí)），是通過(guò)脈沖的準(zhǔn)時(shí)沿（上升沿或下降沿）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的校準(zhǔn)，秒脈沖和分脈沖是脈動(dòng)對(duì)時(shí)中最常運(yùn)用的信號(hào)。由于脈沖對(duì)時(shí)具備明顯優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用，一方面可以保證授時(shí)精度高；另一方面在使用無(wú)源接點(diǎn)時(shí)，脈沖對(duì)時(shí)的適應(yīng)性非常強(qiáng)。秒脈沖，即一種時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，每秒一個(gè)脈沖。對(duì)時(shí)原理（直接清零法）：被授時(shí)裝置在捕捉到脈沖的上升沿（準(zhǔn)時(shí)沿）時(shí)將自身時(shí)間秒以下的部分清零，即0ms0μs0ns。2.3網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)時(shí)就目前來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)上存在的時(shí)間協(xié)議（SNTP）使用率比較高。此協(xié)議使用64位表示，前32位為秒，后32位是秒等分?jǐn)?shù)，可以采用補(bǔ)償算法，確保時(shí)間的精確度。網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式操作非常簡(jiǎn)單方便，但是高精度補(bǔ)償算法作為網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)時(shí)的主要手段，由于其十分復(fù)雜，降低了網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)時(shí)的可用性。2.4主站系統(tǒng)時(shí)間對(duì)時(shí)電力系統(tǒng)主站對(duì)時(shí)系統(tǒng)包括SCADA/EMS、DMIS、MIS、故障信息管理系統(tǒng)、電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)等。由于這些系統(tǒng)均屬于分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所以很大程度增加了計(jì)算機(jī)的接入數(shù)量，給主站系統(tǒng)的時(shí)間對(duì)時(shí)帶來(lái)難度。3建設(shè)電力系統(tǒng)的數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)3.1加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時(shí)間同步網(wǎng)的檢測(cè)使用帶有事件記錄功能的GPS檢測(cè)儀進(jìn)行時(shí)鐘精度同步檢測(cè)，例如：故障錄波器、RTU等設(shè)備裝置，可以實(shí)時(shí)記錄開關(guān)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間。3.2減少電力系統(tǒng)同步震蕩問(wèn)題對(duì)于電力系統(tǒng)同步震蕩問(wèn)題，要考慮不同系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、發(fā)電機(jī)組合情況、負(fù)載情況、補(bǔ)償運(yùn)行方式等，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試檢測(cè)進(jìn)行有效控制，對(duì)于在控制范圍內(nèi)的參數(shù)，可以采取固定補(bǔ)串、可控補(bǔ)串、TSR等組合方式對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化，以控制電力系統(tǒng)的同步震蕩問(wèn)題。3.3加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)GPS天線的防護(hù)電力系統(tǒng)中的GPS天線的接收裝置，應(yīng)采用金屬支架固定，并且支架遠(yuǎn)離避雷針、樹林、鐵塔、高壓輸電線等，金屬支架應(yīng)接地。接收天線禁止安裝在防雷設(shè)備上，當(dāng)GPS安裝在建筑物防雷帶外部時(shí)，必須至少距離建筑物防雷帶的2m范圍外。3.4加強(qiáng)電力系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)部配置根據(jù)不同的電力系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步網(wǎng)的內(nèi)部配置，可以加入微機(jī)保護(hù)裝置、電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置等，使用帶有記錄時(shí)間動(dòng)作的控制裝置、各種信息管理的MIS系統(tǒng)，靈活配置不同節(jié)點(diǎn)的不同時(shí)鐘源，通過(guò)檢測(cè)可以明確判斷出電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和