電力系統(tǒng)中數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)兩網(wǎng)合一研究

摘要：介紹了建立電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的必要性，分析了建立電力系統(tǒng)時間同步網(wǎng)的方式及優(yōu)缺點，闡述了建設電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的主要措施，以進一步提高電力系統(tǒng)的整體運行效率。關鍵詞：數(shù)字同步網(wǎng)；時間同步網(wǎng)；電力系統(tǒng)；兩網(wǎng)合一0引言隨著信息時代的發(fā)展，對通信技術提出了更高的要求，電信通信技術面臨著更嚴峻的挑戰(zhàn)。數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的兩網(wǎng)合一推動了我國通信技術的快速發(fā)展。同時，依靠通信網(wǎng)發(fā)展的電力系統(tǒng)在數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的有機結合下，也實現(xiàn)了質的飛躍，滿足了現(xiàn)階段對電力系統(tǒng)運行的需求。數(shù)字同步網(wǎng)承擔傳遞作用，可以及時迅速地完成同步信息的傳遞工作，通過對網(wǎng)絡時鐘的調節(jié)，為電力系統(tǒng)運行提供及時傳輸信息、交換數(shù)據(jù)的功能，是保障電力系統(tǒng)運行的基礎。1建立電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的必要性（1）電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)是依靠通信網(wǎng)的快速發(fā)展而產(chǎn)生的，要想保證通信網(wǎng)絡的可靠性和穩(wěn)定性，就一定要保證通信網(wǎng)內(nèi)部的同步質量；而要想保證通信網(wǎng)的質量，就必須建立一個獨立于業(yè)務網(wǎng)之外的數(shù)字同步網(wǎng)，以提供高質量的定時基準信號。通過提高數(shù)字同步網(wǎng)的質量，可以有效降低同步過程中漂移、抖動等損害。傳統(tǒng)的傳輸設備、交換設備內(nèi)置的晶體振蕩器，同步精確度無法達到國家標準，而建立獨立于電信業(yè)務的電力通信數(shù)字同步網(wǎng)，能夠有效降低受控滑動等損害在同步過程中對數(shù)字信號業(yè)務產(chǎn)生的影響，保障同步信息的完整性和可靠性。（2）電力系統(tǒng)運行過程中，統(tǒng)一精準的時鐘具有重要意義。若失去時間上的精準統(tǒng)一，分散在不同地點的調度自動化系統(tǒng)、變電站自動化系統(tǒng)、故障錄波裝置和繼電保護等電力系統(tǒng)二次設備提供的事件記錄數(shù)據(jù)很容易發(fā)生錯亂，電力系統(tǒng)中事件順序的統(tǒng)計變得不可靠，而發(fā)展過程的記錄也會不完整，獲得的數(shù)據(jù)對于電力系統(tǒng)的故障分析不具有任何參考價值。（3）電網(wǎng)運行瞬息萬變，發(fā)生事故后要及時報告、處理，這就需要有一個統(tǒng)一的標準時間為基礎，要求電網(wǎng)運行采用數(shù)字化、智能化裝置，而裝置的正常工作離不開統(tǒng)一的全網(wǎng)時間基準。自動化裝置內(nèi)部自帶實時時鐘，這種時鐘存在誤差，隨著運行時間的不斷增加，誤差會越來越大，達不到正確的時間計量，就失去了相應的作用。2建立電力系統(tǒng)時間同步網(wǎng)的方式及優(yōu)缺點要做到整個電力系統(tǒng)數(shù)字和時間的基準統(tǒng)一，就必須有一個能夠對全網(wǎng)不同地點、不同變電站的所有二次設備以及電力裝置進行統(tǒng)一的數(shù)字和時間同步系統(tǒng)。2.1時鐘源在電力系統(tǒng)運行過程中，不同的電力設備對時間同步精準度的要求也有所不同，因此對電力系統(tǒng)進行實時控制十分重要，通過及時的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)分析，保障電力設備平穩(wěn)運行，進而推動整個電力系統(tǒng)的高效發(fā)展。圖1為電力系統(tǒng)同步時鐘體系結構，由時鐘源、頻率源、主時鐘、二級時鐘、時間同步信號接收器組成。由于不同種類的時鐘源授時精準度不同，延時到客戶端的時間信號接收單元就會因為授時時鐘源的精準度不同而發(fā)生改變，電力系統(tǒng)運行需要滿足被校驗的系統(tǒng)溯源比自身精度高出1個數(shù)量級。因此，子站授時系統(tǒng)時間同步就要選擇精度高達100ns的時鐘源，主站授時系統(tǒng)時間同步就必須要選擇授時精度達到100ms的時鐘源。2.2脈沖對時脈沖對時（硬對時），是通過脈沖的準時沿（上升沿或下降沿）來實現(xiàn)對設備的校準，秒脈沖和分脈沖是脈動對時中最常運用的信號。由于脈沖對時具備明顯優(yōu)勢而被廣泛應用，一方面可以保證授時精度高；另一方面在使用無源接點時，脈沖對時的適應性非常強。秒脈沖，即一種時間基準信號，每秒一個脈沖。對時原理（直接清零法）：被授時裝置在捕捉到脈沖的上升沿（準時沿）時將自身時間秒以下的部分清零，即0ms0μs0ns。2.3網(wǎng)絡方式對時就目前來看，網(wǎng)絡上存在的時間協(xié)議（SNTP）使用率比較高。此協(xié)議使用64位表示，前32位為秒，后32位是秒等分數(shù)，可以采用補償算法，確保時間的精確度。網(wǎng)絡對時方式操作非常簡單方便，但是高精度補償算法作為網(wǎng)絡方式對時的主要手段，由于其十分復雜，降低了網(wǎng)絡方式對時的可用性。2.4主站系統(tǒng)時間對時電力系統(tǒng)主站對時系統(tǒng)包括SCADA/EMS、DMIS、MIS、故障信息管理系統(tǒng)、電力市場技術支持系統(tǒng)等。由于這些系統(tǒng)均屬于分布式計算機系統(tǒng)，所以很大程度增加了計算機的接入數(shù)量，給主站系統(tǒng)的時間對時帶來難度。3建設電力系統(tǒng)的數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)3.1加強對電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和時間同步網(wǎng)的檢測使用帶有事件記錄功能的GPS檢測儀進行時鐘精度同步檢測，例如：故障錄波器、RTU等設備裝置，可以實時記錄開關節(jié)點的動作時間。3.2減少電力系統(tǒng)同步震蕩問題對于電力系統(tǒng)同步震蕩問題，要考慮不同系統(tǒng)的內(nèi)部結構、運行方式、發(fā)電機組合情況、負載情況、補償運行方式等，再根據(jù)現(xiàn)場的調試檢測進行有效控制，對于在控制范圍內(nèi)的參數(shù)，可以采取固定補串、可控補串、TSR等組合方式對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控和優(yōu)化，以控制電力系統(tǒng)的同步震蕩問題。3.3加強對電力系統(tǒng)GPS天線的防護電力系統(tǒng)中的GPS天線的接收裝置，應采用金屬支架固定，并且支架遠離避雷針、樹林、鐵塔、高壓輸電線等，金屬支架應接地。接收天線禁止安裝在防雷設備上，當GPS安裝在建筑物防雷帶外部時，必須至少距離建筑物防雷帶的2m范圍外。3.4加強電力系統(tǒng)時鐘內(nèi)部配置根據(jù)不同的電力系統(tǒng)進行時間同步網(wǎng)的內(nèi)部配置，可以加入微機保護裝置、電網(wǎng)安全自動裝置等，使用帶有記錄時間動作的控制裝置、各種信息管理的MIS系統(tǒng)，靈活配置不同節(jié)點的不同時鐘源，通過檢測可以明確判斷出電力系統(tǒng)數(shù)字同步網(wǎng)和