电力系统中数字同步网和时间同步网两网合一研究

引言

随着信息时代的发展,对通信技术提出了更高的要求,电信通信技术面临着更严峻的挑战。数字同步网和时间同步网的两网合一推动了我国通信技术的快速发展。同时,依靠通信网发展的电力系统在数字同步网和时间同步网的有机结合下,也实现了质的飞跃,满足了现阶段对电力系统运行的需求。数字同步网承担传递作用,可以及时迅速地完成同步信息的传递工作,通过对网络时钟的调节,为电力系统运行提供及时传输信息、交换数据的功能,是保障电力系统运行的基础。

1建立电力系统数字同步网和时间同步网的必要性

(1）电力系统数字同步网是依靠通信网的快速发展而产生的,要想保证通信网络的可靠性和稳定性,就一定要保证通信网内部的同步质量:而要想保证通信网的质量,就必须建立一个独立于业务网之外的数字同步网,以提供高质量的定时基准信号。通过提高数字同步网的质量,可以有效降低同步过程中漂移、抖动等损害。传统的传输设备、交换设备内置的晶体振荡器,同步精确度无法达到国家标准,而建立独立于电信业务的电力通信数字同步网,能够有效降低受控滑动等损害在同步过程中对数字信号业务产生的影响,保障同步信息的完整性和可靠性。

(2）电力系统运行过程中,统一精准的时钟具有重要意义。若失去时间上的精准统一,分散在不同地点的调度自动化系统、变电站自动化系统、故障录波装置和继电保护等电力系统二次设备提供的事件记录数据很容易发生错乱,电力系统中事件顺序的统计变得不可靠,而发展过程的记录也会不完整,获得的数据对于电力系统的故障分析不具有任何参考价值。

(3）电网运行瞬息万变,发生事故后要及时报告、处理,这就需要有一个统一的标准时间为基础,要求电网运行采用数字化、智能化装置,而装置的正常工作离不开统一的全网时间基准。自动化装置内部自带实时时钟,这种时钟存在误差,随着运行时间的不断增加,误差会越来越大,达不到正确的时间计量,就失去了相应的作用。

2建立电力系统时间同步网的方式及优缺点

要做到整个电力系统数字和时间的基准统一,就必须有一个能够对全网不同地点、不同变电站的所有二次设备以及电力装置进行统一的数字和时间同步系统。

2.1时钟源

在电力系统运行过程中,不同的电力设备对时间同步精准度的要求也有所不同,因此对电力系统进行实时控制十分重要,通过及时的数据传输和数据分析,保障电力设备平稳运行,进而推动整个电力系统的高效发展。图1为电力系统同步时钟体系结构,由时钟源、频率源、主时钟、二级时钟、时间同步信号接收器组成。

由于不同种类的时钟源授时精准度不同,延时到客户端的时间信号接收单元就会因为授时时钟源的精准度不同而发生改变,电力系统运行需要满足被校验的系统溯源比自身精度高出1个数量级。因此,子站授时系统时间同步就要选择精度高达100nS的时钟源,主站授时系统时间同步就必须要选择授时精度达到100mS的时钟源。

2.2脉冲对时

脉冲对时(硬对时）,是通过脉冲的准时沿(上升沿或下降沿）来实现对设备的校准,秒脉冲和分脉冲是脉动对时中最常运用的信号。由于脉冲对时具备明显优势而被广泛应用,一方面可以保证授时精度高:另一方面在使用无源接点时,脉冲对时的适应性非常强。

秒脉冲,即一种时间基准信号,每秒一个脉冲。

对时原理(直接清零法）:被授时装置在捕捉到脉冲的上升沿(准时沿）时将自身时间秒以下的部分清零,即0mS0uS0nS。

2.3网络方式对时

就目前来看,网络上存在的时间协议(SNTP）使用率比较高。此协议使用64位表示,前32位为秒,后32位是秒等分数,可以采用补偿算法,确保时间的精确度。网络对时方式操作非常简单方便,但是高精度补偿算法作为网络方式对时的主要手段,由于其十分复杂,降低了网络方式对时的可用性。

2.4主站系统时间对时

电力系统主站对时系统包括SCADA/EMS、DMIS、MIS、故障信息管理系统、电力市场技术支持系统等。由于这些系统均属于分布式计算机系统,所以很大程度增加了计算机的接入数量,给主站系统的时间对时带来难度。

3建设电力系统的数字同步网和时间同步网

3.1加强对电力系统数字同步网和时间同步网的检测

使用带有事件记录功能的GPS检测仪进行时钟精度同步检测,例如:故障录波器、RTU等设备装置,可以实时记录开关节点的动作时间。

3.2减少电力系统同步震荡问题

对于电力系统同步震荡问题,要考虑不同系统的内部结构、运行方式、发电机组合情况、负载情况、补偿运行方式等,再根据现场的调试检测进行有效控制,对于在控制范围内的参数,可以采取固定补串、可控补串、TSR等组合方式对电力系统进行监控和优化,以控制电力系统的同步震荡问题。

3.3加强对电力系统GPS天线的防护

电力系统中的GPS天线的接收装置,应采用金属支架固定,并且支架远离避雷针、树林、铁塔、高压输电线等,金属支架应接地。接收天线禁止安装在防雷设备上,当GPS安装在建筑物防雷带外部时,必须至少距离建筑物防雷带的2m范围外。

3.4加强电力系统时钟内部配置

根据不同的电力系统进行时间同步网的内部配置,可以加入微机保护装置、电网安全自动装置等,使用带有记录时间动作的控制装置、各种信息管理的MIS系统,灵活配置不同节点的不同时钟源,通过检测可以明确判断出电力系统数字同步网和时间同步网的总体效率和故障定位,对电力系统的稳定发展具有重要意义。

4结语

数字同步网和时间同步网的两网合一,对我国电力系统的发展具有重要的现实意义,优化数字时钟配置方案,可进一步提高电力系统的整体运行效率,为电力系统的安全运行保驾护航。