風(fēng)電場自動化設(shè)備對時系統(tǒng)簡介

左樹全

摘 要：隨著風(fēng)能、太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，新能源發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)前電力市場規(guī)劃的新趨勢，小型火力發(fā)電正在逐步被取代。就目前規(guī)劃形勢來看，截止2014年8月，國家電網(wǎng)冀北區(qū)域新能源裝機已突破700萬千瓦大關(guān)。新能源場站的迅速成長和發(fā)展，給我們帶來清潔能源的同時，也需要考慮場站安全運行的相關(guān)問題。當(dāng)出現(xiàn)故障時，快速有效的進(jìn)行事故分析是故障處理的根本，而前提，就是風(fēng)電場自動化設(shè)備能夠擁有準(zhǔn)確的對時系統(tǒng)，確保電力系統(tǒng)各個設(shè)備之間時間同步。近年來，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)迅速發(fā)展，發(fā)電場監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、時間順序記錄裝置及PMU的設(shè)備的應(yīng)用，對全場準(zhǔn)確對時提出了更加嚴(yán)格的要求。因此，需要專業(yè)的對時系統(tǒng)來滿足上述要求，就目前場站運行情況分析，均采用GPS和北斗雙對時系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)事故分析效率。

關(guān)鍵詞：新能源；清潔；時間同步

1 什么是對時系統(tǒng)

對時系統(tǒng)是針對自動化系統(tǒng)中的測量、保護(hù)等設(shè)備進(jìn)行校時的高科技產(chǎn)品，通過地面接收器接收GPS、北斗等衛(wèi)星發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，地面接收器將衛(wèi)星信號進(jìn)行收集處理，最終輸出符合整個自動化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率的對時信號，達(dá)到整個系統(tǒng)的時間同步。

2 常用的源衛(wèi)星對時系統(tǒng)

為提高設(shè)備對時精度，風(fēng)電場或變電站對時系統(tǒng)采用北斗/GPS雙系統(tǒng)對時裝置，風(fēng)別作用于全場自動化設(shè)備，兩套對時系統(tǒng)自動切換，保證對時設(shè)備的準(zhǔn)確性。

北斗對時系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。在風(fēng)電場對時方面，該設(shè)備可以產(chǎn)生多種精確對時信號，更好的服務(wù)于整個自動化設(shè)備。GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國軍方建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在電場設(shè)備對時方面，由專用接收器接收衛(wèi)星發(fā)射信號，通過電纜、光纜和網(wǎng)絡(luò)為其他時鐘提供基準(zhǔn)信號，達(dá)到對時目的。

雙系統(tǒng)對時裝置的應(yīng)用，在電力系統(tǒng)對時精確性上得到了極大的提高，為電力系統(tǒng)事故分析起到了保障性作用。常見的風(fēng)電場對時裝置有南瑞的RCS-9785系列、四方公司的CSC-196系列等對時設(shè)備。

3 對時系統(tǒng)在自動化設(shè)備的對時方式

現(xiàn)行的北斗/GPS雙系統(tǒng)時鐘同步裝置在風(fēng)電場、變電站的自動化設(shè)備的對時方式有人工對時、脈沖或時碼對時、串口報文或網(wǎng)絡(luò)對時。按照自動化設(shè)備的功能和要求的不同，對時裝置根據(jù)不同的對時裝置，選擇合適的對時方式，

3.1 人工對時方式。通過鍵盤將正確的日期和時間錄入對時裝置的控制設(shè)備，控制設(shè)備經(jīng)過運算，依次將對時數(shù)據(jù)置入計數(shù)器，時鐘開始計數(shù)走時，實現(xiàn)基準(zhǔn)信號發(fā)出，給被授時設(shè)備對時。但是在人工對時過程中，只能實現(xiàn)年、月、日、時、分的對時精度，無法準(zhǔn)確將時間精確對至秒級和毫秒級別，所以，人工對時精確度較低，可應(yīng)用于對時精度要求較低的設(shè)備。

3.2 脈沖或B碼對時方式。脈沖和B碼對時又稱為硬對時，利用硬件邏輯設(shè)計的跳變信號作為時間同步的計數(shù)基準(zhǔn)標(biāo)碼，將外部參考源的分秒脈沖給計數(shù)器的秒和毫秒位清零，輸出準(zhǔn)確的對時信號。脈沖對時可以分為秒脈沖（PPS）、分脈沖（PPM）和時脈沖（PPH）三種方式，間隔1秒、1分鐘和一小時分別對相應(yīng)的時刻對時一次。而B碼對時是每秒鐘輸出一幀含有時間、日期和年份的時鐘信息，對設(shè)備進(jìn)行對時。就目前應(yīng)用結(jié)果來看，硬對時精度較高，主要應(yīng)用于測控、保護(hù)、PMU等站端設(shè)備。

3.3 報文或網(wǎng)絡(luò)對時方式。報文和網(wǎng)絡(luò)對時又稱為軟對時，是利用報文通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊等方式進(jìn)行對時。報文對時通過時鐘的串行口，接收時鐘信息，來矯正自身的時鐘，對時協(xié)議有RS232協(xié)議、RS422/485協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)對時通過配置網(wǎng)口的IP及子網(wǎng)掩碼的參數(shù)，使用以太網(wǎng)線將PC機和網(wǎng)絡(luò)對時裝置連接，來實現(xiàn)對時。軟對時精度接近硬對時系統(tǒng)，通常為秒級和毫秒級別，而且軟對時信號的傳輸媒介要求降低，應(yīng)用范圍較廣。

4 對時系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的作用

為滿足新能源供電系統(tǒng)的需要，新能源風(fēng)力發(fā)電場、光伏電站應(yīng)運而生，隨之繼電保護(hù)設(shè)備和測控裝置也得到了很大發(fā)展，對整個裝置時間同步的精度要求進(jìn)一步提高，所以，對時系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要性也受到了更高關(guān)注。

4.1 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常采用SOE（事件順序）來確定電力故障發(fā)生的先后，從而快速確定故障點的位置，是電力系統(tǒng)故障推理分析的依據(jù)。所以要確保風(fēng)電場內(nèi)保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波器、SCADA系統(tǒng)、安穩(wěn)裝置、遠(yuǎn)動設(shè)備、PMU裝置等自動化設(shè)備時間統(tǒng)一，保證自動化設(shè)備和事件記錄的時鐘正確。

4.2 由于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用是同時完成的整體，對同一時刻電網(wǎng)各相關(guān)部位的電壓、電流、相量、頻率、輸送功率和同一線路流入、流出的電能等信息進(jìn)行測錄，可供調(diào)度人員進(jìn)行電力調(diào)度和事故分析，也是維持高質(zhì)量電能的監(jiān)控基礎(chǔ)。

4.3 對其他一些時間精度要求較高的自動裝置，如安全穩(wěn)定控制裝置、AGC、AVC裝置等均需要利用自動對時系統(tǒng)來精確測定，這樣才能更加綜合優(yōu)化整個電網(wǎng)功率和電壓，實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)有功、無功自動平衡。

5 對時系統(tǒng)的常見的異常現(xiàn)象及處理

對時裝置若出現(xiàn)問題，大致可分為以下幾大類型的問題：

5.1 CPU板故障。由于運行時間較長，設(shè)備壽命會隨著運行時間的增加而縮短，裝置內(nèi)部部分芯片老化，導(dǎo)致對時裝置出現(xiàn)問題。遇到此類情況，根據(jù)實際情況更換部件。

5.2 接收天線故障。天線是對時裝置用來接收衛(wèi)星信號的重要設(shè)備，對時裝置能否精確對時，主要看天線的接收強度如何。GPS和北斗系統(tǒng)的天線必須安裝在建筑物頂端或其他開闊處，天線頂端保持水平，并安裝在天線支架上且固定可靠，并且用防水膠布包裹轉(zhuǎn)接頭。不得剪斷、延長、縮短天線或加裝天線長度。在使用蘑菇頭天線時，要確保天線的增益與天線的電纜長度匹配，天線假設(shè)原則是順著天線頭向上能夠看到360度的天空。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的天線假設(shè)要求要特別注意南方50m內(nèi)沒有明顯障礙物。

如果天線位置安裝不對或者天線內(nèi)部故障，也會導(dǎo)致裝置出現(xiàn)無法鎖星的問題，如出現(xiàn)上述現(xiàn)象，建議先將天線移動至開闊位置或更換天線。

5.3 參數(shù)設(shè)置錯誤

有些保護(hù)裝置可在內(nèi)部選擇對時種類，選擇不當(dāng)會引起無效對時。綜自系統(tǒng)也可設(shè)置為站內(nèi)和站外對時，兩種的精度有差別。

5.4 有的電站設(shè)備較多，單臺裝置無法帶太多負(fù)荷，如負(fù)擔(dān)太多，會引起對時紊亂。此時可根據(jù)情況增加一定數(shù)量的對時擴展設(shè)備，以解決類似問題。