配網設備狀態監測評估及時間同步監測系統的應用

謝 鳳

(江蘇方天電力技術有限公司，江蘇 南京 211102)

配網設備狀態監測評估及時間同步監測系統的應用

謝 鳳

(江蘇方天電力技術有限公司，江蘇 南京 211102)

主要介紹了配網設備狀態監測評估及時間同步監測系統的實現方法及途徑，該系統能及時發現設備故障，快速輔助問題定位，保證配電網的高效穩定運行。

配網設備；同步監測；協調；控制

0 引言

配網設備狀態監測評估及時間同步監測系統利用現有配電GIS系統和營銷系統中的各種實時信息以及相關靜態參數信息，對配網設備的運行狀態與潮流進行分析，及時發現設備故障，快速輔助問題定位，幫助調度人員了解和掌握配網運行狀況，并提供針對配網設備當前運行狀態的分析建議，保證配電網的高效穩定運行。

1 配網設備狀態監測評估

配網設備狀態監測是通過研制智能化終端來實現的，主要通過解決如下幾個關鍵的技術問題得以實現。

1.1 設備狀態信息搜集

狀態的分析評估需要大量描述設備狀態及其演變過程的準確數據，首先利用綜合管理模塊管理、存儲所有設備資產清單、設備臺賬圖紙、設備設計數據、設備安裝狀況及系統圖、維修歷史數據、設備變更與維修記錄、設備狀態監測與診斷數據、事故及異常記錄、測點設置、設備可靠性狀態統計分析數據等，以搜集足夠的信息用于分析與決策。

1.2 設備狀態監測

智能終端的狀態監測部分能夠基于資產管理系統的配網設備臺賬信息，結合SCADA系統、EMS系統、配變監測系統、負控系統等監控系統的實時數據，按設備類型對各類設備進行限制比較、縱向及橫向比較，以判斷設備當前的工作狀態是否正常。

1.3 智能化診斷

智能化診斷用專家系統與人工神經元網絡相結合的方法實現，既能對單一數據進行故障診斷，也能對多種數據進行綜合診斷。單一診斷用產生式專家系統，將規程規定和專家知識存儲在知識庫，可以隨時更新、修改。綜合診斷用人工神經元BP網絡，功能模塊之間用狀態驅動，每一個層次的數據都可以維護、查詢，有利于程序的模塊化設計。

基于神經元網絡的綜合診斷：其目的是學習和模仿人腦的信息處理方式。神經元網絡把知識變成網絡的權值和閾值，并分布存儲在整個神經元網絡之中。在確定了神經元網絡的結構參數、神經元特性和學習算法之后，神經元網絡的知識表達是與它的知識獲取過程同時進行、同時完成的。

1.4 檢修決策、檢修計劃

檢修決策和檢修計劃分別由不同的管理模塊來實現，主要根據不同運行方式和檢修方式，運用技術經濟分析方法對檢修費用、效益進行評估，給出對該設備來說最佳的檢修時間、檢修措施和檢修項目，并形成檢修決策報告。

2 時間同步監測

隨著電力系統的規模、覆蓋區域和容量日益增大，電網因斷電導致事故蔓延，有可能使事故范圍擴大至全網，涉及多個電廠、變電站等。而分析事故過程需要綜合全網的各種數據，如果各個電廠、變電站所記錄時間及數據的時間標記不同步，不可以相互參考，則可能無法綜合分析這些寶貴信息，給事故分析帶來極大困難。為解決這個問題，電力企業通過研制時間同步監測裝置來實時監測GPS的運行狀態信息，及時反映給調度，實現全網時間同步。

2.1 GPS時間同步裝置

GPS時間同步裝置適合各級調度分層分級的管理模式，為電網調度二次系統高級應用的統一時鐘提供技術支撐，為電網重大事故的事后分析提供可靠的時間標志，為事故時各電網信息形成可信的時間斷面提供依據，能有效地提高江蘇省全網GPS實時信息監測的水平，為一些基于時間同步裝置高精度時鐘的電力二次系統高級應用奠定基礎，同時也為電力系統穩定運行提供堅實的保障。

該裝置通過GPS廠家的串口規約加分/秒脈沖方式或IRIG -B碼通信接口獲得GPS的時間與運行狀態信息，站端監測裝置可以最多同時監測6個GPS，各地區當地調度中心后臺系統作為NTP協議的客戶端，周期性詢問現場監測裝置所監測GPS的當前時間，監測裝置作為一個NTP服務器，通過NTP協議將現場GPS時間發給客戶端。后臺獲得被監視GPS的當前時間后與中心站GPS標準源比較得出各個GPS的相對時間誤差，并從監測裝置獲得GPS運行信息。后臺可以標準規約或文本方式輸出GPS的相關運行信息，主站監測系統可提供Web查詢功能。監測實施后，便于對GPS信息進行分層管理，在各個地區調度中心監控本地區GPS運行信息，省調度中心對全省各個地區GPS信息進行統一管理。

NTP協議全稱為“網絡時間協議”(Network Time Protocol)，其目的是在國際互聯網上傳遞統一標準的時間。客戶/服務器模式：客戶端周期性地向服務器請求時間信息，服務器用來同步客戶端但不能被客戶端同步。客戶端首先向服務器發送一個NTP包，其中包含了該包離開客戶端時的時間戳，當服務器接收到該包時，依次填入包到達時的時間戳、交換包的源地址和目的地址、包離開時的時間戳，然后立即把包返回給客戶端。客戶端在接收到響應包時再填入包返回時的時間戳。客戶端用這些時間參數就能夠計算出2個關鍵參數，即包交換的往返延遲和客戶端與服務器之間的時鐘偏移。本系統中，不校對客戶端時間而只是比較出客戶端時間標準源與現場監測GPS的時間偏差。

2.2 基于IEEE1588的精密時間同步裝置

精密時間同步裝置，構建一個以當地調度時鐘為主時鐘，所有220 kV變電站內時鐘為從時鐘的地面時間同步網，保證一個地區的時間統一性，為電力系統的運行、維護、計費確立統一的時間基準，為電力系統提供更優質的服務打下良好的基礎。

2.2.1 調度主站側

調度主站的時間同步設備作為地面時間同步網的主時鐘，時鐘源來自于GPS衛星授時。2個以太網接口均接入電力系統二區網絡路由，一個接入時間同步監測系統，用于時鐘設備監視，而另一個則作為地面時間同步網接口，用于接收和發送IEEE1588報文包。

2.2.2 變電站側(以下簡稱“從站”)

從站端的主時間同步設備以衛星時間為主，地面時間同步網時間為輔，2種工作模式自動切換，接口定義如下：

(1) 以太網接口：從站端主時間同步設備同樣具有2個以太網接口，一個接入時間同步監測系統，用于監視從站主GPS時鐘設備的時間精度，另一個以太網接口支持IEEE1588，用于接收和發送IEEE1588報文包。

(2) 擴展同步口：從站端主時間同步設備具有光纖擴展同步接口，該接口向從站端擴展時鐘發送IRIG-B碼同步報文，為擴展時鐘提供時間基準源。

地面時間同步網中時鐘設備的2種工作模式(GPS模式與IEEE1588模式)切換過程如下：

(1) 時間同步裝置的各個PTP端口通過接收和發送IEEE1588報文，判斷各個端口所在網絡區的最佳主時鐘的時鐘類。

(2) 選擇所有端口中最佳的一個時鐘類與時鐘同步裝置的時鐘類進行比較，若端口最佳時鐘類低于時鐘同步裝置的時鐘類，則時鐘同步裝置處于主時鐘；若端口最佳時鐘類高于時鐘同步裝置的時鐘類，則時鐘同步裝置處于從時鐘。

(3) 當時鐘同步裝置處于從時鐘時，時間同步裝置開始不斷地調整自身時間，直到與主時鐘時間一致。

(4) 時間同步裝置作為從時鐘：當時間與主時鐘同步時，IEEE1588模塊向CPU模塊發送脈沖信號，CPU模塊根據時間質量選擇是否接收地面時間同步網時間。

3 結語

配網自動化以當地調度時鐘為主時鐘，所有220 kV變電站內時鐘為從時鐘，形成地面時間同步網，為電網重大事故的事后分析提供可靠的時間標志，為事故時各電網信息形成可信的時間斷面提供依據，保證一個地區的時間統一性，為電力系統的穩定運行、維護、計費確立統一的時間基準，為電力系統提供更優質的服務打下良好的基礎。

[1]江蘇方天電力技術有限公司.關于配網設備的監測智能終端說明書

[2]江蘇方天電力技術有限公司.精密時間同步設備說明書

2014-06-09

謝鳳(1979—)，女，江蘇南京人，電氣工程師，主要從事電網、供電站、電廠設備檢測與調試工作。