柳鋒偉

摘 要：隨著北斗系統(tǒng)的逐步建設(shè)完善，系統(tǒng)提供的高精度定位、高精度授時(shí)和短報(bào)文技術(shù)在電力系統(tǒng)中都得到了長足的應(yīng)用，本文簡要介紹了高精度授時(shí)技術(shù)和短報(bào)文技術(shù)在電力系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用案例，為讀者進(jìn)一步了解北斗系統(tǒng)提供幫助。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；高精度授時(shí)；短報(bào)文技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有快速定位、短報(bào)文通信和精密授時(shí)三大功能。它可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，為用戶確定其所在的地理經(jīng)緯度和海拔高度，并提供雙向短報(bào)文通信和精密授時(shí)服務(wù)。當(dāng)前，移動(dòng)通信和無線通信的覆蓋范圍有一定的局限性，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則成功解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)通信的難題。因此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一經(jīng)運(yùn)營，便廣泛應(yīng)用在電力、海洋、氣象、水利、農(nóng)業(yè)和森林等領(lǐng)域，利用衛(wèi)星手段進(jìn)行關(guān)鍵信息傳遞。隨著時(shí)代的進(jìn)步，電力系統(tǒng)的不斷改革與發(fā)展，電力系統(tǒng)內(nèi)對(duì)導(dǎo)航定位系統(tǒng)的依賴程度大大增加，導(dǎo)航定位系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于電網(wǎng)、電力企業(yè)的營銷和電力建設(shè)等方面。

1 北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)在電網(wǎng)中的綜合應(yīng)用

現(xiàn)今，隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全、高效提出了更高的要求。而作為電網(wǎng)基本單位的變電站、發(fā)電廠和調(diào)度所內(nèi)部均有眾多的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)裝置、故障錄波器、故障信息管理系統(tǒng)、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)RTU、DCS系統(tǒng)及能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等自動(dòng)化設(shè)備，其中大部分設(shè)備的運(yùn)行變量可謂瞬息萬變，對(duì)時(shí)間精度要求很高，如果設(shè)備之間沒有同步到高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，大家各自為政，就不能保證實(shí)時(shí)系統(tǒng)等重要信息的準(zhǔn)確性。另外，各管理監(jiān)控裝置對(duì)時(shí)間同步的精度要求應(yīng)與所連接的自動(dòng)化裝置保持同一水平，以便于故障的分析、定位，鑒定不同專業(yè)設(shè)備的責(zé)任。如通過故障錄波、保護(hù)信息管理系統(tǒng)等設(shè)備記錄事件的時(shí)間、事件發(fā)生的先后次序等，對(duì)事故進(jìn)行分析。這對(duì)于查找事故的原因、分析事故發(fā)生過程，從而減少事故隱患有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也利于明確責(zé)任，加強(qiáng)管理。其次在通信信息網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全日益顯得重要，口令保護(hù)、加密、電子認(rèn)證等安全措施越來越多，而許多安全措施也都需要時(shí)間同步信號(hào)。

電網(wǎng)中對(duì)于北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在各裝置設(shè)備間的時(shí)間同步上，如電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和故障錄波器等的時(shí)間同步及各繼電保護(hù)裝置間的時(shí)間同步等。

1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和故障錄波器等的時(shí)間同步

傳統(tǒng)的定時(shí)方式有兩種：

⑴電網(wǎng)調(diào)度中心通過通信通道同步系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電站的時(shí)鐘，這種方式需要專用的通信通道，由于從調(diào)度中心到達(dá)各個(gè)電站的距離不一樣，通信延時(shí)也不一樣，因此只能保證系統(tǒng)時(shí)鐘在毫秒級(jí)誤差的水平；

⑵利用廣播、電視、天文臺(tái)等的無線報(bào)時(shí)信號(hào)，這種方式一般一個(gè)小時(shí)報(bào)送一次，一個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)積累較大的誤差，同樣還由于信號(hào)傳播延時(shí)，時(shí)間誤差較大，很難達(dá)到毫秒級(jí)，此外還容易受到電站內(nèi)的電磁干擾影響。

有了北斗系統(tǒng)的高精度授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用，從而有了統(tǒng)一精確的時(shí)間源，既可實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在北斗系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后的故障分析，也可以通過各開關(guān)動(dòng)作、調(diào)整的先后順序及準(zhǔn)確時(shí)間來分析事故的原因及過程。統(tǒng)一精確的時(shí)間是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。

1.2 繼電保護(hù)間的時(shí)間同步

北斗系統(tǒng)在繼電保護(hù)中的用途有兩個(gè)：線路差動(dòng)保護(hù)和保護(hù)聯(lián)合調(diào)試。

電流差動(dòng)保護(hù)原理就是基爾霍夫電流定理：同一時(shí)刻流入某個(gè)節(jié)點(diǎn)或廣義節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。差動(dòng)保護(hù)由于其簡單、可靠和快速等特點(diǎn)，已經(jīng)作為主保護(hù)廣泛應(yīng)用的母線、變壓器和發(fā)電機(jī)等設(shè)備上，但是用在長距離的輸電線路就比較困難，問題就在于“同一時(shí)刻”上，傳統(tǒng)的定時(shí)方式很難保證線路兩端設(shè)備采樣時(shí)間的統(tǒng)一，北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用為線路差動(dòng)保護(hù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來了新的契機(jī)。

帶有通道的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)在超高壓輸電線路中有著重要的意義。這些保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，為了分析保護(hù)的效果，記錄下來的兩端的電壓電流波形就必須有一個(gè)共同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，以保證試驗(yàn)的同步性。

高頻保護(hù)調(diào)試需要在線路兩側(cè)的高頻保護(hù)上同時(shí)加故障量，以真實(shí)地模擬線路發(fā)生區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障時(shí)高頻保護(hù)的動(dòng)作行為。在線路兩側(cè)同時(shí)加故障量，靠一般的時(shí)鐘是辦不到的，這是因?yàn)橐话銜r(shí)鐘的工作精度是秒級(jí)，而作為快速保護(hù)的高頻保護(hù)其工作時(shí)間是毫秒級(jí)，由一般時(shí)鐘造成的誤差，無法保證兩側(cè)所加故障量的同時(shí)性。而采用具有接收北斗系統(tǒng)準(zhǔn)確授時(shí)功能的PC機(jī)控制繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置來保證兩側(cè)所加故障量的同時(shí)性，其時(shí)間誤差是微秒級(jí)的，可以滿足同時(shí)加故障量的要求。

2 北斗系統(tǒng)短報(bào)文技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

北斗系統(tǒng)短報(bào)文技術(shù)是北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢和特色所在，此技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，對(duì)于處理電網(wǎng)故障具有重要的意義。此技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在站內(nèi)裝置的故障監(jiān)測上和偏遠(yuǎn)地區(qū)的站內(nèi)信息化實(shí)現(xiàn)上。

2.1 站內(nèi)裝置的故障監(jiān)測

隨著電力資源的廣泛應(yīng)用，為了給用戶提供高效可靠安全的用電環(huán)境，在發(fā)電廠和變電站等場所配有大量的用于保護(hù)作用的蓄電池，蓄電池是發(fā)電廠、變電站所等電力系統(tǒng)的一種重要設(shè)備。它是保證繼電器保護(hù)和一次設(shè)備開關(guān)操作正常下作的關(guān)鍵動(dòng)力源。因電池問題造成的事故或停機(jī)損失遠(yuǎn)比電池本身價(jià)格要高得多。其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)破壞性事故的擴(kuò)大和電力設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。及時(shí)檢測蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問題并加以及時(shí)地處理是保障電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要條件。

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，需要在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)建設(shè)變電站所。由于這些地區(qū)交通通信等設(shè)施的局限，使得設(shè)備的維護(hù)變得十分困難，設(shè)備的故障也不能實(shí)時(shí)地解決，蓄電池只是通過維護(hù)人員的定期檢修加以保障，完全不能滿足蓄電池的可靠性要求。因此，在新的形勢下，需要有新的手段來保證變電立站所運(yùn)行的安全。

針對(duì)北斗系統(tǒng)的覆蓋面廣，運(yùn)行穩(wěn)定，無盲點(diǎn)等特點(diǎn)，充分發(fā)揮北斗系統(tǒng)中的短報(bào)文的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)研發(fā)了蓄電池的在線監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)測電力系統(tǒng)中蓄電池的工作狀態(tài)。如果出現(xiàn)故障，則直接將短信息發(fā)送到維修人員的終端，并顯示故障信息，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測和維護(hù)的目的。此技術(shù)的應(yīng)用不止可應(yīng)用到蓄電池的監(jiān)測上，更可以普及到站內(nèi)的所有設(shè)備上，通過短信的方式，可以詳細(xì)的描述出設(shè)備的故障所在，便于維護(hù)人員準(zhǔn)確判斷出故障的位置提供極大的幫助。

2.2 偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站信息化實(shí)現(xiàn)

與傳統(tǒng)的通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短息相比，北斗系統(tǒng)的短報(bào)文技術(shù)沒有任何的盲點(diǎn)，更加適合在偏遠(yuǎn)地方站內(nèi)的使用。

隨著國家電網(wǎng)的全面建設(shè)，農(nóng)村電網(wǎng)的改造也開始了大規(guī)模的建設(shè)，農(nóng)村電量的使用逐年增加，為了全面保障農(nóng)村電力的使用，農(nóng)村電力公司必須依據(jù)各個(gè)變電站的電力使用情況及時(shí)進(jìn)行合理的調(diào)度。但是由于許多變電站處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，數(shù)據(jù)通過線路傳輸非常不顯示，即使利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸，也存在諸多的盲點(diǎn)。隨著北斗系統(tǒng)的全面建設(shè)成功，電力系統(tǒng)充分利用北斗系統(tǒng)短報(bào)文的優(yōu)勢，針對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)進(jìn)行了積極的應(yīng)用。已在個(gè)別偏遠(yuǎn)地區(qū)電力公司成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，而且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用情況良好。

3 總結(jié)

隨著北斗系統(tǒng)的進(jìn)一步建設(shè)完善，其提供的精確授時(shí)和更加完善的短報(bào)文技術(shù)將在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛，這些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以更好的發(fā)揮北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢，更可以為我國早日實(shí)現(xiàn)建設(shè)安全電網(wǎng)的目標(biāo)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

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