智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案

王 勤（眉山多能電力建設(shè)有限責(zé)任公司，四川 眉山 620010）

高新技術(shù)

智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案

王 勤
（眉山多能電力建設(shè)有限責(zé)任公司，四川 眉山 620010）

我國供電規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)自動(dòng)化及智能化建設(shè)力度也進(jìn)一步加大。本文首先對目前智能變電站采樣值組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，然后對分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案做詳細(xì)分析，以供參考。

智能變電站；分布式同步采樣；值組網(wǎng)技術(shù)方案

我國電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化及智能化水平也不斷提高，方便了用戶用電方式，也提高供電效率。目前，用電數(shù)據(jù)及信息采集方式仍然采用電子式互感器及單元方式，這種方式容易受到網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間等不確定因素影響，對供電運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，所以，應(yīng)采用新型的信息數(shù)據(jù)采集方式，才能滿足現(xiàn)階段人們對供電的需求。以此，本文就智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案進(jìn)行如下分析。

1 智能變電站采樣值組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀

第一，變電站需要正常運(yùn)行，需要不同設(shè)備具有同步性，如合并單元、測控裝置等。這種同步性具有明顯弊端，那就是當(dāng)其中任何一個(gè)出現(xiàn)故障，將會(huì)影響整個(gè)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而嚴(yán)重影響了供電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。第二，由于各個(gè)供電設(shè)備具有同步性，供電信息也在同一時(shí)間發(fā)送，使得在瞬間積累很多的信息量，對交換機(jī)造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響了供電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。再次，涉及到的供電設(shè)備較多，無疑增加了供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，為維修及護(hù)養(yǎng)工作帶來極大不便。第三，在供電信息傳輸時(shí)，由于采用了同步方式，流入交換機(jī)的信息量驟然增加，使得其端口信息交換速度降低及傳輸波動(dòng)范圍較大；如果不采用同步式方式，則接收設(shè)備無法和不同單元之間信息處理保持同步，從而影響供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。第四，當(dāng)采用供電數(shù)據(jù)同步式傳輸，需要從一個(gè)時(shí)鐘源切換到另一個(gè)時(shí)鐘源，由于時(shí)鐘脈沖存在問題，容易造成傳輸不準(zhǔn)確等弊端。

由此可知，采樣值組網(wǎng)同步傳輸方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，能夠方便于供電信息共享，同時(shí)硬件設(shè)備較為簡單等優(yōu)點(diǎn)。但只有在同步系統(tǒng)的前提下，才能發(fā)揮功效，并且一旦當(dāng)前時(shí)鐘出現(xiàn)故障，時(shí)鐘源切換便會(huì)受到極大影響。所以應(yīng)盡快設(shè)計(jì)出一種新的采樣值組網(wǎng)傳輸技術(shù)，才能保證供電信息快速傳輸，才能使智能電站發(fā)揮其實(shí)際效用。

2 智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案

2.1 IEEE 1588協(xié)議同步機(jī)制

該協(xié)議對分散在測量及控制系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)鐘同步機(jī)制給予規(guī)定，具有較高的精確性，從而在供電運(yùn)行中被廣泛應(yīng)用。分布在系統(tǒng)內(nèi)部的所有時(shí)鐘能夠相互發(fā)送信息，以完成校準(zhǔn)和跟蹤。這種跟蹤發(fā)生在主鐘和從鐘之間，具體過程如下：首先，從主節(jié)點(diǎn)上發(fā)送報(bào)文，從節(jié)點(diǎn)接收。由于預(yù)計(jì)發(fā)送時(shí)間和實(shí)際發(fā)送時(shí)間之間具有一定時(shí)間差，使得報(bào)文被標(biāo)記上接收標(biāo)記。之后主節(jié)點(diǎn)上又發(fā)送一報(bào)文，和前面的不一樣，具有跟隨性，所以稱作跟隨報(bào)文，該報(bào)文包含同步報(bào)文的標(biāo)記，使得節(jié)點(diǎn)可以利用兩種標(biāo)記，完成時(shí)鐘頻率調(diào)整。其次，從節(jié)點(diǎn)也發(fā)送一份報(bào)文，該報(bào)文具有時(shí)間戳。該報(bào)文被主節(jié)點(diǎn)接收之后，返回一個(gè)接收戳，該戳可以計(jì)算出主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘差。

2.2 分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

以下就該技術(shù)的工作方式進(jìn)行簡單介紹。

首先，該采樣值組網(wǎng)技術(shù)可以支持IEEE 1588協(xié)議交換機(jī)運(yùn)行模式；該協(xié)議交換機(jī)被安裝在合并單元內(nèi)部，并且協(xié)議主鐘由于具有自身的晶振，所以和外部協(xié)議的時(shí)鐘不同步。另外，該協(xié)議主鐘在采樣值報(bào)文時(shí)采用節(jié)拍，和采樣計(jì)數(shù)器的采值方式一樣，所以保證了信息運(yùn)行的穩(wěn)定性。其次，當(dāng)采樣值需要輸出時(shí)，只要按照主鐘的時(shí)間，便可以有效完成。此外，該協(xié)議不僅能夠支持透明時(shí)鐘協(xié)議，還能支持局域網(wǎng)絡(luò)及其它協(xié)議。再次，每一個(gè)IEEE 1588協(xié)議和合并單元具有一一對應(yīng)性，有利于主鐘和從鐘之間有效連接。

目前，IEEE 1588協(xié)議雖然在很多方面都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但在單個(gè)以太網(wǎng)接口上實(shí)現(xiàn)多個(gè)IEEE 1588協(xié)議從鐘方案，目前還不能實(shí)現(xiàn)。由于從鐘數(shù)量不確定，就需要尋找解決不同時(shí)鐘標(biāo)記的設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)分步式同步采樣。以下就將這種采樣方式作一簡述。第一，在編程門陣內(nèi)部設(shè)置時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)器，并保證技術(shù)達(dá)到32位時(shí)回歸到零。第二，采用DSP裝置，該裝置能夠發(fā)射中斷脈沖到編程門陣內(nèi)，對計(jì)數(shù)器內(nèi)部的數(shù)值進(jìn)行更新，同時(shí)鎖存時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)器值。再次，第三及發(fā)送以太網(wǎng)包，在接受及發(fā)送時(shí)，記錄自由器數(shù)值。第四，當(dāng)接收到以太網(wǎng)包之后，可以根據(jù)具體來源，來確定具體合并單元及從鐘，之后，再根據(jù)時(shí)戳值，確定以太網(wǎng)包發(fā)送時(shí)的從鐘時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)了IEEE 1588協(xié)議跟蹤計(jì)算。第五，采用保護(hù)測控裝置，該裝置內(nèi)部安裝有獨(dú)立采樣脈沖，能將從鐘時(shí)間和采樣時(shí)間相對應(yīng)，從而準(zhǔn)確定位了從鐘的脈沖位置。另外，在保護(hù)測控裝置內(nèi)部，還安裝有全局采樣脈沖，能夠利用不同從鐘之間的時(shí)差，計(jì)算出同步脈沖序號，并采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)窗，使不在同一時(shí)間段的采樣值在同一接收裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步。

3 分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

3.1 提高了運(yùn)行可靠性

采用分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)，明顯減少了設(shè)備使用數(shù)量，從而降低了投資費(fèi)用。另外，在合并單元中，不再采用切換裝置，并且系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性顯著提高，不存在因單個(gè)合并單元出現(xiàn)故障而影響整個(gè)供電運(yùn)行的弊端。主鐘出現(xiàn)故障之后，從鐘容易檢測，從而降低了檢測不便問題。IEEE 1588協(xié)議的運(yùn)行更加自由，從而有效降低了資源消耗。

3.2 交換機(jī)負(fù)荷減小

在分布式同步采樣系統(tǒng)內(nèi)部，不同合并單元之間的結(jié)合都是隨機(jī)的，所以發(fā)射的脈沖也是隨機(jī)的，這些脈沖在短時(shí)間內(nèi)雖然具有沖突性，但發(fā)送到交換機(jī)上之后，沖突性將會(huì)大大減低，從而有效減小了交換機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，增加了其運(yùn)行穩(wěn)定性。

結(jié)語

隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，供電要求也具有新的要求，常規(guī)的采樣值組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段智能化變電站采樣要求，必須進(jìn)行革新，才能提高供電效率。本文就分布式同步采樣值組網(wǎng)技術(shù)方案進(jìn)行分析，希望具有參考價(jià)值。

[1]趙家慶.智能變電站采樣值組網(wǎng)分布式同步技術(shù)及應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，34（09）：154-158.

[2]李澄.智能變電站分布式同步采樣組網(wǎng)技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（01）：47-52.

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