羅紅+王國玉

摘 要隨著智能電網(wǎng)的全面發(fā)展，并實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化、互動化，網(wǎng)絡(luò)智能接點的正常工作和作用的發(fā)揮，離不開統(tǒng)一的時間基準。

【關(guān)鍵詞】時間同步 智能變電站

時間同步系統(tǒng)為我國電網(wǎng)各級調(diào)度機構(gòu)、發(fā)電廠、變電站、集控中心等提供統(tǒng)一的時間基準，以滿足各種系統(tǒng)和設(shè)備對時間同步的要求，確保實時數(shù)據(jù)采集時間一致性，提高線路故障測距、相量和功角動態(tài)監(jiān)測、機組和電網(wǎng)參數(shù)校驗的準確性，從而提高電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制水平，提高電網(wǎng)運行效率和可靠性。

1 時間的基本概念

時間是物理學(xué)的一個基本參量，也是物資存在的基本形式之一，是所謂空間坐標的第四維。時間表示物資運行的連續(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，時間最大的特點是不可能保存恒定不變?！皶r間”包含了間隔和時刻兩個概念。前者描述物資運動的久暫；后者描述物資運動在某一瞬間對應(yīng)于絕對時間坐標的讀數(shù)，也就是描述物資運動在某一瞬間到時間坐標原點之間的距離。

2 時鐘配置方案及特點

智能變電站宜采用主備式時間同步系統(tǒng)，由兩臺主時鐘、多臺從時鐘、信號傳輸介質(zhì)組成，為被授時設(shè)備、系統(tǒng)對時。主時鐘采用雙重花配置，支持北斗二代系統(tǒng)和GPS標準授時信號，優(yōu)先采用北斗二代系統(tǒng)，主時鐘對從時鐘授時，從時鐘為被授時設(shè)備、系統(tǒng)授時。時間同步景點和授時精度滿足站內(nèi)所以設(shè)備的對時精度要求。站控層設(shè)備宜采用SNIP對時方式，間隔層和過程層設(shè)備采用直流IRIG-B碼對時方式，條件具備時也可以采用IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時。

在智能變電站中，時間裝置的技術(shù)特點及主要指標如下：

（1）多時鐘信號源輸入無縫切換功能。具備信號輸入仲裁機制，在信號切換時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，仍然能準確輸出時間信息。

（3）高精度授時、授時性能。時間同步準確度優(yōu)于1us，秒脈沖抖動小于0.1us，授時性能優(yōu)于1us/h。

（4）從時鐘延時補償功能。彌補傳輸介質(zhì)對秒脈沖的延遲影響。

（5）提供高精度可靠的IEEE1588時鐘源。

（6）支持DL/T860建模及MMS組網(wǎng)。

（7）豐富的對時方式，配置靈活。支持RS232、RS485、空觸點、光纖、網(wǎng)絡(luò)等多種對時方式。

3 時間同步關(guān)鍵技術(shù)

智能變電站內(nèi)配置一套全站公用的時間同步系統(tǒng)，高精度時鐘源按雙重化配置，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)標準授時信號進行時鐘校正。時間同步系統(tǒng)可以輸出SNIP、IRIG-B、IPPS等信號。站控層設(shè)備一般采用SNIP對時方式。間隔層、過程層設(shè)備采用IRIG-B、IPPS對時方式，條件局部也可以采用IEC61588網(wǎng)絡(luò)對時。下面介紹實現(xiàn)全站時間同步的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 多時鐘信號源選擇技術(shù)

在智能變電站中，主時鐘裝置能夠接入的有效獨立外接時鐘源往往有很多種、很多路。要保證裝置輸出時鐘精確，首先要能夠?qū)崟r動態(tài)地選擇最準確、最穩(wěn)定的時鐘源。

3.2 異常時鐘輸入信息的防誤

智能變電站的部分智能設(shè)備需采用時鐘信號進行同步采樣，要求時鐘系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的高精度時鐘，時鐘IPPS信號上升沿要高度穩(wěn)定。授時時鐘通過對多路時鐘信號源的動態(tài)監(jiān)測，選擇穩(wěn)定度高的時鐘信號源作為系統(tǒng)信號源，并通過高階自擬合算法對時鐘信息進行優(yōu)化與糾正錯誤，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鐘應(yīng)滿足站控層DL/T860的MMS組網(wǎng)要求，對主備時鐘源狀態(tài)、主備時鐘源類型、時間質(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

將時鐘、被對時設(shè)備構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，使對時狀態(tài)可監(jiān)測，且監(jiān)測結(jié)果可上送，從而將時間同步系統(tǒng)納入自動化監(jiān)控系統(tǒng)管理。

4 智能變電站時間同步系統(tǒng)對時方案

智能變電站中，常見的對時方式有IRIG-B碼對時，IEEE1588精確時間協(xié)議及SNIP簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議。IRIG-B碼對時在系統(tǒng)中應(yīng)用多年，可用于全站所有設(shè)備的對時，單是需要單獨對時網(wǎng)絡(luò)。IEEE1588對時要求設(shè)備以太網(wǎng)芯片硬件能夠支持時間截的生成。SNIP對時主要采用客戶機/服務(wù)器模式，對交換機也沒有特殊要求，在智能變電站中一般用于后臺系統(tǒng)和遠動機的對時。

方案一：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用SNTP方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用IRIG-B方式，過程層設(shè)備（戶外布置）對時采用IRIG-B方式。該方案站控層對時采用網(wǎng)絡(luò)對時方式，間隔層對時輸入采用電信號對時方式，現(xiàn)場需敷設(shè)電纜對間隔層保護裝置、測控裝置等設(shè)備點對點予以對時，過程層對時輸入采用光信號對時方式，現(xiàn)場需敷設(shè)光纜對過程層合并單元、智能終端（需有對時接口）設(shè)備點對點予以對時。

方案二：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用SNTP方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用IRIG-B方式，過程層設(shè)備（戶外布置）對時采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，該方案站控層對時采用網(wǎng)絡(luò)對時方式，間隔層對時輸入采用電信號對時方式，現(xiàn)場需敷設(shè)電纜對間隔層保護裝置、測控裝置等設(shè)備點對點予以對時，過程層對時輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，該方案利用過程層GOOSE網(wǎng)交換機即可實現(xiàn)，只需將時間同步系統(tǒng)通過光纜接入過程層中心交換機，通過交換機對過程層設(shè)備授時，該方案對過程層交換機要求較高，但對時精度高，并節(jié)約了與過程層點對點的光纜及敷設(shè)施工。

方案三：站控層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，間隔層設(shè)備（戶內(nèi)布置）對時采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，過程層設(shè)備（戶外布置對時采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式。該方案站控層對時采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，間隔層、過程層對時輸入采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時方式，該方案利用過程層GOOSE網(wǎng)交換機即可實現(xiàn)，只需將時間同步系統(tǒng)通過光纜接入過程層中心交換機，通過交換機對間隔層、過程層設(shè)備授時，該方案對過程層交換機要求較高，并且要求間隔層保護裝置、測控裝置等設(shè)備具備接收IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時，但對時精度高，并節(jié)約了與間隔層設(shè)備點對點的電纜及敷設(shè)施工和與過程層點對點的光纜及敷設(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)一授時系統(tǒng)越來越受到重視。

參考文獻

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[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.

作者簡介

羅紅（1970-），女，河南省許昌市人。工程師，從事從事營銷管理工作。

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

作者單位

1.許繼集團有限公司營銷中心 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