俞愛斌

【摘? 要】電網(wǎng)運行過程中一旦出現(xiàn)故障，必須要第一時間采取錯失才能有效降低電網(wǎng)故障影響，因此各變電站為加強反應速度而應用了GPS時鐘技術進行監(jiān)控。在本文的研究中，主要針對智能便店長GPS時鐘同步準確性與穩(wěn)定性進行研究，指出了技術應用存在的問題并給出相應對策。

【關鍵詞】智能變電站;GPS源;時鐘同步

引言

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的必然之路，當前世界電網(wǎng)的發(fā)展動向都是圍繞建設智能電網(wǎng)展開的。但是在智能變電站投入運行以后，暴露出來很多問題，尤其是在時鐘同步一項上。目前與主要采用的同步方案包括PPS、SNTP、IEE 588與IRIG-B碼等方式。對智能變電站而言，時鐘同步非常重要，直接決定著主變差動保護是否可以采取正確動作、SOE分辨率是否清晰等。因此，加強智能變電站GPS時鐘同步準確性與穩(wěn)定性研究意義重大，對于保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定性有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1.智能變電站GPS存在的時鐘同步問題

時鐘同步系統(tǒng)在運行過程中存在很多問題，分析其原因包括很多方面，例如系統(tǒng)制造商制造工藝存在問題、系統(tǒng)么硬件元件選取不合理、軟件程序設定存在漏洞等等，由這些因素導致的時鐘同步問題也非常明顯，包括GPS源與北斗源之間沒有辦法進行正常轉(zhuǎn)換、對時系統(tǒng)存在時間跳變情況、對時系統(tǒng)對時不精準、時鐘擴展板與其他擴展板在同一時刻下輸出時間存在誤差、穩(wěn)定性差等問題[1]。

合并單元廠家在處理采樣值的時候是絕度依賴對時系統(tǒng)，即如果對時系統(tǒng)出現(xiàn)時間跳變的情況下，合并單元采樣SmpCnt也會隨之出現(xiàn)跳變情況。網(wǎng)絡采樣中差動保護適應性較低，如果一側(cè)時間同其他側(cè)之間存在差異的時候，也會導致SmpCnt位出現(xiàn)不同的情況，從而出現(xiàn)角差，這樣就會造成保護誤動。

2.智能變電站精準時鐘同步的實現(xiàn)

2.1時鐘同步方案整體設計

智能變電站時鐘同步系統(tǒng)架構為雙主時鐘冗余備份，雙主時鐘的構成包括兩個組成部分，分別是主時鐘A和B;擴展時鐘的組成部分包括由時鐘1到n，全部擴展時鐘都選取A作為標準時間源，如果A失效以后，才會全部切換到B，從而保證智能變電站時間同步信號時間源一致[2]。將北斗時間源當做主時鐘A，將GPS時間源當做主時鐘B，并且需要按照具體情況進行GPS、北斗與B碼等時間源的先后順序，B碼時間源在該系統(tǒng)中是主時鐘與備用時鐘之間的聯(lián)系信號，利用圖1中的①和②進行傳輸。當前系統(tǒng)先后順序為先是北斗時間源，其次是B碼時間源，最后是GPS時間源，從而就可避免當AB兩者間由于某些原因而出現(xiàn)偏差，從而造成裝置不同步。

各擴展時鐘都需要配置銣原子鐘。一旦外部時間源確定準確并穩(wěn)定以后，對銣原子鐘加以控制，保證兩者之間同步，這樣就會保證輸出時間同步信號與外部事件源兩者一直。若外部時間源出現(xiàn)問題以后，各擴展鐘可根據(jù)銣原子鐘保證守時的精準性，從而確定輸出穩(wěn)定。在轉(zhuǎn)換時間源的過程中，若AB兩者之間偏差比較大，系統(tǒng)會用400ns步長調(diào)整銣原子鐘，保證其和外部時間源一致，確保輸出信號在400ns步長范圍間進行跳變[3]。

2.2GPS源與北斗源轉(zhuǎn)換

AB在進行轉(zhuǎn)換的時候會存在一定幾率出現(xiàn)沒有辦法轉(zhuǎn)換或者跳變的情況，沒有辦法轉(zhuǎn)換是工程建設中沒有落實調(diào)試工作的問題，因此能夠避免。然而跳變的原因是GPS與北斗時間在進行轉(zhuǎn)換的時候沒有對守時時鐘源時間進行識別，只是根據(jù)絕對衛(wèi)星時間進行轉(zhuǎn)換而導致的。為避免這種情況的出現(xiàn)，保證對時系統(tǒng)時間穩(wěn)定性，可采取無縫切換策略，具體如圖2所示。

如果北斗衛(wèi)星信號沒有符合時間提取計算要求，對GPS衛(wèi)星信號此項進行識別，如果其不符合時間提取計算要求，那么識別雙時鐘源守時時間有未超出門檻值，若處于門檻值，那么輸出時間信號，若未處于門檻值，則閉鎖警告。在轉(zhuǎn)換的時候引入雙時鐘源守時時間進行判斷，當守時時間大于或小于衛(wèi)星時間門檻值以上，定守時時間為基準，并且采取步進方式對衛(wèi)星時間進行跟蹤，當兩者相同時輸出信號。在門檻值設置上建議采用1μs～10μs之間，最佳選擇為5μs。

2.3差動保護處理與合并單元連接優(yōu)化

為避免合并單元產(chǎn)生假同步或出現(xiàn)對時跳變，造成采用同步不一致，出現(xiàn)角差，進而引起差流而出現(xiàn)差動誤動[4]。所以，差動保護在網(wǎng)絡采樣的過程中必須要加入不同合并單元同一計數(shù)器采樣到達時刻的識別，如果同一計數(shù)器出現(xiàn)采樣到達時刻時間差與正常狀態(tài)下到達時間差之間的誤差在2ms以上時，那么就可以判斷系統(tǒng)出現(xiàn)失步或采樣不正常的問題，則立即進行閉鎖差動保護同時發(fā)出警告。

通常情況下，合并單元和對時系統(tǒng)之間通過光纖IRIG-B碼進行連接，為不使對時系統(tǒng)出現(xiàn)輸出板異常而造成差動誤動的問題，應注意以下兩點：第一，各主變保護三側(cè)合并單元的過程中使用相同時鐘擴展板進行對時;第二，如果保護形式為雙重化配置的情況下，合并單元A、B套沒有辦法同時采用相同時鐘擴展板。

3.結語

針對當前智能變電站時鐘同步系統(tǒng)問題，提出智能變電站精準時鐘同步的實現(xiàn)方案，介紹了整體設計、GPS源與北斗源轉(zhuǎn)換方案與差動保護處理與合并單元連接優(yōu)化方案。

參考文獻：

[1]鄭翊.基于IEEE1588的高精度時間同步技術分析[J].無線電工程，2019，49（06）：545-550.

[2]王創(chuàng)，鄭賓.交互式多模型IEEE 1588時鐘同步算法[J].自動化技術與應用，2019，38（04）：13-17.

[3]王頲，徐小權，唐曉銘，黃慶卿，李永福.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的精確時鐘同步：網(wǎng)絡化控制理論觀點[J/OL].自動化學報：1-20[2019-06-17].https：//doi.org/10.16383/j.aas.c180811.

[4]沈鑫，曹敏，王昕，劉清蟬.智能變電站的時鐘同步準確性及穩(wěn)定性研究[J].電子器件，2015，38（03）：655-660.

（作者單位：嘉善恒興電力建設有限公司供用電服務分公司）