羅紅+王國(guó)玉

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(kāi)統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】時(shí)間同步 智能變電站

時(shí)間同步系統(tǒng)為我國(guó)電網(wǎng)各級(jí)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(duì)時(shí)間同步的要求，確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間一致性，提高線路故障測(cè)距、相量和功角動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、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)行的連續(xù)性和事件發(fā)生的次序和久暫。與長(zhǎng)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?！皶r(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(duì)應(yīng)于絕對(duì)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(tái)主時(shí)鐘、多臺(tái)從時(shí)鐘、信號(hào)傳輸介質(zhì)組成，為被授時(shí)設(shè)備、系統(tǒng)對(duì)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(hào)，優(yōu)先采用北斗二代系統(tǒng)，主時(shí)鐘對(duì)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)備的對(duì)時(shí)精度要求。站控層設(shè)備宜采用SNIP對(duì)時(shí)方式，間隔層和過(guò)程層設(shè)備采用直流IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式，條件具備時(shí)也可以采用IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(hào)源輸入無(wú)縫切換功能。具備信號(hào)輸入仲裁機(jī)制，在信號(hào)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(hào)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(duì)秒脈沖的延遲影響。

（5）提供高精度可靠的IEEE1588時(shí)鐘源。

（6）支持DL/T860建模及MMS組網(wǎng)。

（7）豐富的對(duì)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(duì)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(hào)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(hào)。站控層設(shè)備一般采用SNIP對(duì)時(shí)方式。間隔層、過(guò)程層設(shè)備采用IRIG-B、IPPS對(duì)時(shí)方式，條件局部也可以采用IEC61588網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(hào)源選擇技術(shù)

在智能變電站中，主時(shí)鐘裝置能夠接入的有效獨(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(hào)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(hào)上升沿要高度穩(wěn)定。授時(shí)時(shí)鐘通過(guò)對(duì)多路時(shí)鐘信號(hào)源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，選擇穩(wěn)定度高的時(shí)鐘信號(hào)源作為系統(tǒng)信號(hào)源，并通過(guò)高階自擬合算法對(duì)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(guò)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(duì)主備時(shí)鐘源狀態(tài)、主備時(shí)鐘源類(lèi)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(guò)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(cè)

將時(shí)鐘、被對(duì)時(shí)設(shè)備構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，使對(duì)時(shí)狀態(tài)可監(jiān)測(cè)，且監(jiān)測(cè)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(duì)時(shí)方案

智能變電站中，常見(jiàn)的對(duì)時(shí)方式有IRIG-B碼對(duì)時(shí)，IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議及SNIP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議。IRIG-B碼對(duì)時(shí)在系統(tǒng)中應(yīng)用多年，可用于全站所有設(shè)備的對(duì)時(shí)，單是需要單獨(dú)對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。IEEE1588對(duì)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(duì)時(shí)主要采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，對(duì)交換機(jī)也沒(méi)有特殊要求，在智能變電站中一般用于后臺(tái)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的對(duì)時(shí)。

方案一：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對(duì)時(shí)采用SNTP方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對(duì)時(shí)采用IRIG-B方式，過(guò)程層設(shè)備（戶外布置）對(duì)時(shí)采用IRIG-B方式。該方案站控層對(duì)時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，間隔層對(duì)時(shí)輸入采用電信號(hào)對(duì)時(shí)方式，現(xiàn)場(chǎng)需敷設(shè)電纜對(duì)間隔層保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)予以對(duì)時(shí)，過(guò)程層對(duì)時(shí)輸入采用光信號(hào)對(duì)時(shí)方式，現(xiàn)場(chǎng)需敷設(shè)光纜對(duì)過(guò)程層合并單元、智能終端（需有對(duì)時(shí)接口）設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)予以對(duì)時(shí)。

方案二：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對(duì)時(shí)采用SNTP方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對(duì)時(shí)采用IRIG-B方式，過(guò)程層設(shè)備（戶外布置）對(duì)時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，該方案站控層對(duì)時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，間隔層對(duì)時(shí)輸入采用電信號(hào)對(duì)時(shí)方式，現(xiàn)場(chǎng)需敷設(shè)電纜對(duì)間隔層保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)予以對(duì)時(shí)，過(guò)程層對(duì)時(shí)輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，該方案利用過(guò)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(guò)光纜接入過(guò)程層中心交換機(jī)，通過(guò)交換機(jī)對(duì)過(guò)程層設(shè)備授時(shí)，該方案對(duì)過(guò)程層交換機(jī)要求較高，但對(duì)時(shí)精度高，并節(jié)約了與過(guò)程層點(diǎn)對(duì)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(duì)時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對(duì)時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，過(guò)程層設(shè)備（戶外布置對(duì)時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式。該方案站控層對(duì)時(shí)采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，間隔層、過(guò)程層對(duì)時(shí)輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式，該方案利用過(guò)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(guò)光纜接入過(guò)程層中心交換機(jī)，通過(guò)交換機(jī)對(duì)間隔層、過(guò)程層設(shè)備授時(shí)，該方案對(duì)過(guò)程層交換機(jī)要求較高，并且要求間隔層保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等設(shè)備具備接收IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，但對(duì)時(shí)精度高，并節(jié)約了與間隔層設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電纜及敷設(shè)施工和與過(guò)程層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纜及敷設(shè)施工。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能變電站建設(shè)發(fā)展，為適應(yīng)我國(guó)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(lái)越受到重視。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳安偉.IEC61850在變電站中的工程應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介

羅紅（1970-），女，河南省許昌市人。工程師，從事從事?tīng)I(yíng)銷(xiāo)管理工作。

王國(guó)玉（1966-），男，河南省許昌市人。工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及控制裝置研發(fā)工作。

作者單位

1.許繼集團(tuán)有限公司營(yíng)銷(xiāo)中心 河南省許昌市 461000

2.許繼電氣股份有限公司技術(shù)中心 河南省許昌市 461000