智能變電站時鐘同步檢驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)研究

摘 要：智能電網(wǎng)時鐘同步具備一定的原則和特征，包括高精度性和高安全性，智能變電站站內(nèi)時間同步的重點發(fā)生了相應(yīng)的改變和拓展，目前的重點包括時鐘系統(tǒng)與衛(wèi)星時間的同步、對全站設(shè)備同步性能的分層管理及集中監(jiān)測。本文闡述了檢測系統(tǒng)構(gòu)架的相關(guān)內(nèi)容，對智能變電站時鐘同步檢驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；時鐘同步；檢驗系統(tǒng)；設(shè)計與實現(xiàn)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)技術(shù)有了長足的發(fā)展，在當(dāng)下信息化形勢下，數(shù)字化只能變電站電網(wǎng)技術(shù)是未來電網(wǎng)行業(yè)的主要發(fā)展方向，智能電網(wǎng)中數(shù)字化變電站又發(fā)揮著不可替代的作用，是其中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。智能化變電站的很多設(shè)備的采樣主要是通過時鐘同步系統(tǒng)來完成的。時間同步的精度和穩(wěn)定性在電網(wǎng)穩(wěn)定控制和事故分析等過程中發(fā)揮著重要的作用，能夠在很大程度上提高電網(wǎng)運行效率和可靠性。

一、檢測系統(tǒng)構(gòu)架

在我國，進(jìn)行時間同步特性的檢測需要對同步測試儀等設(shè)備進(jìn)行充分的應(yīng)用，這就需要通過好幾個方面的相互配合一起完成，這幾個方面包括：手動記錄分析方式和復(fù)雜的連線、配置。這其中即使單臺設(shè)備在其中發(fā)揮著重要的作用，但是還是具備一定的局限性，只能進(jìn)行一部分的時間同步特性的測試。目前，應(yīng)用到的監(jiān)測設(shè)備有很大的缺陷和不足，比如性價比低、操作復(fù)雜、測試手段不全面等等。智能變電站高精度時鐘同步檢驗系統(tǒng)的設(shè)計需要對相關(guān)的影響因素進(jìn)行研究并將其作為重要的基礎(chǔ)，這類系統(tǒng)有兩方面的能力，一方面的能力體現(xiàn)在可以接收、測試、分析變電站授時系統(tǒng)輸出給站內(nèi)被授時同步裝置的通用同步信號。另一方面的能力體現(xiàn)在可以通過對技術(shù)的分析產(chǎn)生同步的信號，這個方面的能力可以用來測定被同步裝置對同步信號的響應(yīng)能力、同步性能和裝置自身的守時能力。

二、智能變電站時鐘同步檢驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

要對智能變電站時鐘同步檢驗系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)的研究，必須要對其基本的思路和相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行充分的探究，也就是需要對其同步特征進(jìn)行研究，還有其利用的檢測技術(shù)之間的共同特征核心技術(shù)進(jìn)行分析。

變電站授時系統(tǒng)和被同步裝置的工作情況具備一定的特點，要實現(xiàn)對同步特性檢測系統(tǒng)的研究，需要對智能主控單元和子單元進(jìn)行深入的研究，子單元處于被智能主控單元監(jiān)控的情況下，在這種情況下對其進(jìn)行更加深層次的認(rèn)識和分析。在此同時，充分利用仿真技術(shù)，進(jìn)行可控的同步時間同步信號的輸出，做好授時系統(tǒng)工作情況的檢測，在與其它測試單元進(jìn)行交互通訊的基礎(chǔ)上完成二次系統(tǒng)的特性測試，從而實現(xiàn)二次系統(tǒng)行為的選擇性、正確性和可靠性的考核。

分步式、跨平臺開發(fā)技術(shù)是主控單元軟件系統(tǒng)主要采用的方式。

北斗信號接受定時單元是利用北斗雙系統(tǒng)接收定時模塊和接收天線、饋線和相關(guān)的管控軟件構(gòu)成，具體的應(yīng)用包括接收衛(wèi)星時鐘信號等。

高精度時間同步基準(zhǔn)源單元高精度自守時，通過對鉫原子鐘的利用來實現(xiàn)，其精度高、守時。同時，對其它相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行全面的應(yīng)用，比如現(xiàn)代閉環(huán)控制授時理論等，將衛(wèi)星授時信號作為重要的基礎(chǔ)，對鉫鐘進(jìn)行有效的控制，從而生成高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的時間參考。

時間同步信號測試單元將基準(zhǔn)源輸出的lpps作為重要的參考和依據(jù)，對當(dāng)前輸入的被測時間信號進(jìn)行精確的測量并做好同步顯示的工作。能夠?qū)Χ嗦方尤氲谋粶y時間同步信號進(jìn)行全面的管控，自動識別被測信號類型，支持多種時間信號不同參數(shù)的高精度測量，并實現(xiàn)度各種被同步裝置的時延特性進(jìn)行測試。

網(wǎng)絡(luò)報文記錄和分析單元所具備的能力也是不一樣的，比如說網(wǎng)絡(luò)報文采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、網(wǎng)絡(luò)報文記錄等等。網(wǎng)絡(luò)通信報文和在線監(jiān)聽和記錄等工作之間有著非常密切的聯(lián)系，除此之外，對做出記錄的網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行深入的研究和分析，為監(jiān)測系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計提供有效的手段和方法。

檢測系統(tǒng)對授時系統(tǒng)同步裝置輸出的同步信號進(jìn)行相應(yīng)的檢測、分析等主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

對脈沖信號、串口對時報文的準(zhǔn)確度和相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的檢測，包括了脈沖的上升沿寬度、時間準(zhǔn)確度、脈沖寬度等；對空節(jié)點等各種不同類型的電平的待測信號，進(jìn)行電平自動識別及輸入電路切換，同時，這種類型的方法還可以進(jìn)行光線信號的測試；FPGA模塊對待測的PTP-1588報文，可以加蓋硬件時間，保證時標(biāo)測量的準(zhǔn)確度，并且顯示待測信號的MAC地址、路徑延遲等信息；除此之外，檢測系統(tǒng)的液晶顯示屏還可以進(jìn)行多種內(nèi)容的顯示，包括多通道待測信號的波形、檢測結(jié)果、飛梭和按鍵可進(jìn)行界面操作等方面，將外界指令作為重要的基礎(chǔ)和依據(jù)進(jìn)行控制界面的切換和顯示，進(jìn)行有效的人機(jī)互動。

一旦被同步裝置接受到不正確的信號，不一樣型號的設(shè)備所采用的解決的措施是不同的，這對于其自身的同步特性有著非常大的影響。在這樣的基礎(chǔ)之上，設(shè)計的檢測系統(tǒng)需要具有模擬授時系統(tǒng)輸出正確的同步信號和模擬運行、仿真輸出可控、異常的時間同步信號的功能。

被同步裝置接收到同步信號并校正其內(nèi)置時鐘后，裝置進(jìn)行運行的重要依據(jù)并不是被同步裝置同步的信號，而是內(nèi)置的時鐘。在這種情況下，其自守能力就會達(dá)到不通的效果。本裝置就是對其自守能力進(jìn)行核實和檢測。與此同時也會檢測其相互之間的同步性和協(xié)作性。

三、結(jié)語

我國的變電站時間同步裝置存在的缺陷和不足還是比較多的，情況比較復(fù)雜，很難同時對多個自動化設(shè)備時間同步狀況進(jìn)行有效的監(jiān)控。要解決其中存在的問題及缺陷，需要鞏固監(jiān)控系統(tǒng)在變電站系統(tǒng)中的基礎(chǔ)地位，完善時間同步檢測技術(shù)。智能變電站的時間同步裝置、保護(hù)裝置等設(shè)備實現(xiàn)了自身和變電站之間時間同步狀態(tài)信息的傳輸，檢測監(jiān)控系統(tǒng)完成信息的采編、分析和存儲。

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作者簡介：蔡日海，男，漢族，助理工程師，從事電氣設(shè)計，主研：110KV及以上變電站電氣二次設(shè)計。