智能變電站時間同步系統

羅紅+王國玉

摘 要隨著智能電網的全面發展，并實現電網的信息化、數字化、自動化、互動化，網絡智能接點的正常工作和作用的發揮，離不開統一的時間基準。

【關鍵詞】時間同步 智能變電站

時間同步系統為我國電網各級調度機構、發電廠、變電站、集控中心等提供統一的時間基準，以滿足各種系統和設備對時間同步的要求，確保實時數據采集時間一致性，提高線路故障測距、相量和功角動態監測、機組和電網參數校驗的準確性，從而提高電網事故分析和穩定控制水平，提高電網運行效率和可靠性。

1 時間的基本概念

時間是物理學的一個基本參量，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性和事件發生的次序和久暫。與長度、質量、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。“時間”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于絕對時間坐標的讀數，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，由兩臺主時鐘、多臺從時鐘、信號傳輸介質組成，為被授時設備、系統對時。主時鐘采用雙重花配置，支持北斗二代系統和GPS標準授時信號，優先采用北斗二代系統，主時鐘對從時鐘授時，從時鐘為被授時設備、系統授時。時間同步景點和授時精度滿足站內所以設備的對時精度要求。站控層設備宜采用SNIP對時方式，間隔層和過程層設備采用直流IRIG-B碼對時方式，條件具備時也可以采用IEEE1588網絡對時。

在智能變電站中，時間裝置的技術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輸出穩定在0.2 us以內。

（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。時間同步準確度優于1us，秒脈沖抖動小于0.1us，授時性能優于1us/h。

（4）從時鐘延時補償功能。彌補傳輸介質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。

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

3 時間同步關鍵技術

智能變電站內配置一套全站公用的時間同步系統，高精度時鐘源按雙重化配置，優先采用北斗系統標準授時信號進行時鐘校正。時間同步系統可以輸出SNIP、IRIG-B、IPPS等信號。站控層設備一般采用SNIP對時方式。間隔層、過程層設備采用IRIG-B、IPPS對時方式，條件局部也可以采用IEC61588網絡對時。下面介紹實現全站時間同步的關鍵技術。

3.1 多時鐘信號源選擇技術

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，首先要能夠實時動態地選擇最準確、最穩定的時鐘源。

3.2 異常時鐘輸入信息的防誤

智能變電站的部分智能設備需采用時鐘信號進行同步采樣，要求時鐘系統提供穩定、可靠的高精度時鐘，時鐘IPPS信號上升沿要高度穩定。授時時鐘通過對多路時鐘信號源的動態監測，選擇穩定度高的時鐘信號源作為系統信號源，并通過高階自擬合算法對時鐘信息進行優化與糾正錯誤，保證IPPS穩定輸出，跳變不超過0.1us。

3.3 支持DL/T860建模及MMS組網

新一代智能變電站要求時鐘應滿足站控層DL/T860的MMS組網要求，對主備時鐘源狀態、主備時鐘源類型、時間質量、鎖定狀態、天線狀態、晶振狀態、裝置異常及交直流消失等應有經常監視及自診斷功能，裝置的告警信息、狀態信息、自檢信息可通過站控層MMS網絡上送站內監控系統。

3.4 支持智能變電站同步狀態在線監測

將時鐘、被對時設備構成閉環系統，使對時狀態可監測，且監測結果可上送，從而將時間同步系統納入自動化監控系統管理。

4 智能變電站時間同步系統對時方案

智能變電站中，常見的對時方式有IRIG-B碼對時，IEEE1588精確時間協議及SNIP簡單網絡時間協議。IRIG-B碼對時在系統中應用多年，可用于全站所有設備的對時，單是需要單獨對時網絡。IEEE1588對時要求設備以太網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和遠動機的對時。

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

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

方案三：站控層設備（戶內布置）對時采用IEEE 1588網絡對時方式，間隔層設備（戶內布置）對時采用IEEE 1588網絡對時方式，過程層設備（戶外布置對時采用IEEE 1588網絡對時方式。該方案站控層對時采用IEEE 1588網絡對時方式，間隔層、過程層對時輸入采用IEEE 1588網絡對時方式，該方案利用過程層GOOSE網交換機即可實現，只需將時間同步系統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、測控裝置等設備具備接收IEEE 1588網絡對時，但對時精度高，并節約了與間隔層設備點對點的電纜及敷設施工和與過程層點對點的光纜及敷設施工。

5 結束語

隨著智能變電站建設發展，為適應我國大電網互聯、特高壓輸電、智能電網發展要求，全站統一授時系統越來越受到重視。

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，從事電力系統繼電保護及控制裝置研發工作。

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中心 河南省許昌市 461000