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電力自動化系統(tǒng)衛(wèi)星時鐘同步工作的重要性 電力自動化系統(tǒng)衛(wèi)星時鐘同步工作的重要性 安徽京準電子科技微X——ahjzsz 2016年，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《全面推進智能計量體系建設(shè)的意見》，其中，在提升采集效率方面，對負荷管理、有序供電管理、有序用能管理，它的重要事件、時鐘同步、檔案同步和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測要達到一分鐘采集要求。 為了滿足即插即用的要求，今后的表計終端只要接入系統(tǒng)，一分鐘內(nèi)要完成時鐘同步、檔案同步和重要參數(shù)的同步。在控制方面，不管是量控、費控還是重要參數(shù)的下發(fā)，要達到5秒鐘的時間響應(yīng)。這些都對時鐘同步提出了更高的要求。 近年來電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)迅速發(fā)展，發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)、變電站綜自系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、PMU、故障錄波裝置、微機繼電保護裝置等的廣泛應(yīng)用，也離不開時間記錄和統(tǒng)一的時間基準。通過時鐘同步技術(shù)為每個系統(tǒng)饋送的正確時鐘信號，結(jié)合自動化運行設(shè)備的實時測量功能，實現(xiàn)了對線路故障的檢測、對相量和功角動態(tài)監(jiān)測、提高在電網(wǎng)事故中分析和判斷故障的準確率，提高了在電網(wǎng)運行中控制機組和電網(wǎng)參數(shù)校驗的準確性。 電力系統(tǒng)對時間同步的要求是：繼電保護裝置、自動化裝置、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)要基于統(tǒng)一的時間基準運行。這樣來滿足同步采樣、系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別、線路故障及逆行那個具體的定位、故障錄波、故障進行分析以及故障反演時間一致性的要求，從而提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行的效率。
電力系統(tǒng)時間同步及其原理 當(dāng)前，電力系統(tǒng)的時間同步主要通過確定變電站內(nèi)GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)統(tǒng)一狀態(tài)，以及對于一些比較陳舊的變電站要進行時間同步的配置。 在電力系統(tǒng)的運用中，時間同步是一種最基本的應(yīng)用，也在不斷的更新技術(shù)以及工藝。但是在GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)中，由于設(shè)備的品牌不同，這就使得站內(nèi)、站與站之間的時間不能統(tǒng)一。在運行的過程中，時間接受系統(tǒng)之間不能相互通用，這就會造成內(nèi)部之間的運行不能準確備份，難以保障整個系統(tǒng)運行的可靠性。因此電力系統(tǒng)的設(shè)備更新要逐漸擴展到發(fā)電廠、變電站控制中心、調(diào)度中心等，加強時間同步技術(shù)，并且要基于不同的授時源建立時間同步，而且要互為熱備用。 現(xiàn)代的時鐘同步的原理是在電力系統(tǒng)中安裝了監(jiān)控裝置、PMU、故障錄波器、微機保護裝置、分時電能表等。這些自動化設(shè)備的內(nèi)部都有實時時鐘，但是這些電子鐘也有可能出現(xiàn)的誤差是：初始值設(shè)備的不夠準確；石英晶體振蕩頻率誤差及其頻率振蕩的溫度漂移和老化漂移；電路中電容量的變化等。因此要對這些電子鐘進行校準，其中的原理就與我們?nèi)粘Ｉ钪械膶κ直硪粯?，要定期對時間基準信號進行設(shè)置。當(dāng)前主要是利用GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)取得時間基準信號，并轉(zhuǎn)換成各種自動化設(shè)備需要的時間信號輸出，這就實現(xiàn)了各個自動化設(shè)備的時間統(tǒng)一。 電力系統(tǒng)對于時間同步的需求 電力自動化設(shè)備對于時間同步有不同的精度要求，授時精度可以大致分為4種：
電力系統(tǒng)內(nèi)時間同步技術(shù) 時鐘同步技術(shù)能夠使電力系統(tǒng)中的智能電子設(shè)備獲得統(tǒng)一的時間基準，因此這種技術(shù)對于電網(wǎng)的實時監(jiān)控、并網(wǎng)管理和安全保護具有很重要的意義。比較常見的電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)有： 脈沖對時 脈沖對時也叫做硬對時，其原理是利用脈沖的準時沿即上升沿或者下降沿來校準被授時設(shè)備。脈沖對時的優(yōu)點是授時精度比較高，在使用過程中被動點的適應(yīng)性比較強；缺點是僅僅能夠校準到秒，其他的數(shù)據(jù)都需要人工預(yù)置進行。其中比較常用的脈沖對時的信號有1PPS、1PPH等信號。 串口報文對時 這種對時也稱為軟對時。它是通過利用一組時間數(shù)據(jù)并按照一定的格式進行的，在串行通信的接口發(fā)送給被授時裝置，被授時裝置就會利用這組數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)內(nèi)部時鐘。串口報文對時的優(yōu)點是：數(shù)據(jù)比較全面、不需要任何人工預(yù)置；缺點是授時精度比較低，報文的格式需要授時和被授時裝置雙方進行約定。其中常用的串行通信接口有RS-232，RS-422或RS-485等接口通信。 時間編碼方式對時 這種時鐘同步技術(shù)主要是為了解決兩種對時方式的矛盾，通常采用脈沖和串口相結(jié)合的方法，但是在輸送的過程中需要同時輸送兩種信號，這就造成了信號的矛盾，因此為了解決這種矛盾，目前采用的是國際上通用的時間格式碼。它的原理是將脈沖對時的準時沿和串口報文對時的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，這樣就能夠組成一個脈沖串，最終來輸送時間信息。因此被授時設(shè)備就能夠通過這個脈沖串中解析準時沿和一組時間數(shù)據(jù)。這種碼被稱為IRIG-B碼，研究表明：時間編制碼方式對時的優(yōu)點是數(shù)據(jù)比較全面，其中對時的精度比較高，不需要人工預(yù)置，但是它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很有可能帶來一些困擾。 網(wǎng)絡(luò)方式對時 網(wǎng)絡(luò)方式對時主要是基于時間協(xié)議NTP，精確時間協(xié)議PTP。當(dāng)前比較簡單的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議SNTP應(yīng)用的比較多。網(wǎng)絡(luò)時鐘傳輸是以1990年1月1日0時0分0秒算起時間戳的用戶數(shù)據(jù)協(xié)議報文，PTP所具備的的雙重優(yōu)點能夠滿足對時間精度的要求。PTP系統(tǒng)是支持PTP時鐘同步協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，一個PTP系統(tǒng)通常包括PTP時鐘同步設(shè)備和各種普通設(shè)備、終端等。網(wǎng)絡(luò)授時方式可以接入網(wǎng)絡(luò)的任何系統(tǒng)提供對時。 影響時鐘同步精度的因素有兩個：時間戳數(shù)據(jù)精度、路徑延遲對稱情況。 電力系統(tǒng)中GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)的作用 在電力系統(tǒng)中時鐘同步技術(shù)的作用是能夠相位測量。在電力系統(tǒng)中的電壓和電流波形基本上是通過正弦波、頻率、幅值和相角弦波等要素，在電力系統(tǒng)中，頻率是相同的，幅值比較容易測量，其中相角測量是一個難題。對于故障測距，在電力系統(tǒng)中，輸電線路經(jīng)常發(fā)生各種故障，線路比較長，并且地形比較復(fù)雜，但是GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)應(yīng)用輸電線路發(fā)生故障時，故障點將產(chǎn)生線路兩端以光速進行的行波，如果能在同一時間基準下記錄兩端首次接受到的行波時刻，就很容易確定出故障點的位置，這就是行波測距的原理；雷電監(jiān)測系統(tǒng)是在雷電閃產(chǎn)生電磁波往空間各個方向傳播時，各個基站測出接收到電磁波的時間和電磁波的幅值，同時能夠傳送到中心站，這樣就可以測量出雷閃位置以及雷電流的大小；繼電保護，GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的繼電保護有線路差勁保護和保護聯(lián)合調(diào)試。 GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)衛(wèi)星同步時鐘技術(shù)在電力系統(tǒng)中的使用，能夠有效地減少檢修和運行人員的工作量，使變電站內(nèi)部的運行設(shè)備得到統(tǒng)一、標準的時間基準，方便了設(shè)備運行，提高了電力系統(tǒng)中自動化的水平。 |
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