数字化变电站中的对时系统

变电站自动化系统GPS对时问题的解决方案华东电力调度交易中心 陈建民、骆敬年、吴小建上海许继电气有限公司 李代沪摘要：提出了目前变电站自动化系统中各种微机装置时间存在不一致的情况。

分析了自动化系统中校时存在的问题，并提出了解决该问题的建议措施。

统一各种微机装置的系统时间，便于进行电力系统故障分析的准确。

关键词：变电站 GPS 对时0 引言电力系统通常采用SOE（事件顺序）来确定电力故障的先后，进行电力系统故障推理分析的依据，SOE时间的正确性直接会影响到故障分析的结果。

产生这些SOE的正是诸如：测控装置、微机保护装置、故障录波装置、PMU装置、小电流选线装置、消弧线圈自动装置、A VQC装置、状态监测装置、直流绝缘监测装置等信息采集控制的微机装置，这些微机装置根据自身的不同原理和特点分别成为监控系统、继电保护故障信息分析系统、状态在线监测分析系统、WAMAP系统等电力生产调度、电力运行维护分析、电力故障分析、电力故障预测分析的基本单元。

只有保证微机装置的系统时钟的正确，才能保证事件记录的时间的正确可用，所以各微机装置的时钟同步问题就显得十分重要。

1 目前微机装置系统时钟还存在的问题目前各发电厂/变电站均配置了GPS，采用卫星时钟进行微机装置的时钟同步，但各微机装置内部的时钟仍然存在偏差。

有的微机装置偏差好几年，有的偏差好几天，有的偏差几小时，有的偏差几分钟，有的偏差几秒，还有的偏差几十毫秒。

GPS的作用似乎大打折扣，也大大影响SOE的可信度，降低了事故分析、向量测量、系统事故预测的准确性。

2 分析时钟偏差的原因2.1 GPS能提供精确的时间电力自动化系统要求事件信息的时间分辨率为1毫秒，即各微机装置产生的事件信息时间标识只要求精确到1毫秒就满足了，对微秒不做要求。

几乎所有的电力自动化系统通信协议基本上也只要求上送到毫秒，只有用于WAMAP系统的IEEE C37.118通信协议，时间表示上是采用时间因子的方式，这样在必要时通过主站自行分析可以分析到微妙。

智能变电站中网络对时的优化设计摘要：随着通信和自动化技术的不断发展，智能变电站取代常规变电站已逐渐成为一种技术趋势。

广域信息同步实时采集技术是实现智能变电站各项应用功能的基础，它要求电子式互感器对电网电流和电压的数据一经采样便可被多个智能变电站中各个智能电子设备共享。

然而，无论控制和保护，还是监测和计量的计算处理都要求采样数据应在同一个时间点上采集，以免相位和幅值产生误差。

智能变电站中IEEE1588(IEC61588)网络对时信息与采样值共网传输时，由于IEEE1588对时信息网络传输的往返延时不一致，从而造成同步精度降低。

本文通过构建多次对时信息交换的时钟模型，并对本地时钟相偏进行最优推导，显著减小了网络传输延时不对称对智能电子设备的对时影响。

关键词：智能变电站;网络对时;信息延时;相偏估计;极大似然估计引言电力系统发展过程中，无论是建设智能变电站，还是投入应用，都赢得了许多技术人员的支持。

在智能化变电站技术应用中，工程调试技术和自动化系统结构，都是重要的组成部分，作为电力系统的工作人员必须要深入地认识和理解，才能够使自动化系统的结构和革新工程调试技术优化和发展，从而使智能变电站不断地创新和发展。

1智能变电站自动化系统的结构结构技术。

智能变电站自动化系统结构，将传统变电站综合自动化系统的结构技术继承并发展了，相对于传统变电站的结构技术，智能变电站自动化系统的结构技术不但数字连贯性更好和更加成熟，而且连接的速度也加快了，工程应用方式也能够满足高程度标准化的要求。

智能变电站自动化系统性结构技术完善，能够使智能变电站，既可以系统地维护和扩展工作，又能够更新工作，使变电站智能化进程进一步促进。

结构功能。

在智能变电站自动化系统的结构中，具有许多功能，运用变电站的一次设备作为对象的功能为最主要功能。

从功能性质上，智能变电站结构功能包括两个方面：基础功能和系统功能。

（1）基础功能，就是工程人员保护和排查以及监视自动化系统的基本工作；（2）系统性功能，就是运用自动化系统，工程人员将监控管理、控制站域、远程操作以及综合决策等相关变电站运行的活动实施。

析智能变电站对时方式徐强;李智;张军;刘俊【摘要】智能变电站的对时精度要求远大于传统变电站以及数字化变电站，文章通过实际分析智能变电站各种智能设备对时间同步系统对时方式的选择，探讨了智能变电站中几种主要的对时方式的技术特点以及应用范围。

%The requirement of the precision of time adjustment in the smart substations is much higher than the traditional substations and the digitalsubstations .According to analyzing how to choose the mode of time adjustment for the devices in the smart substations ,this paper investigates the technical character-istics and the applications of several major modes of time adjustment in the smart substations .【期刊名称】《安徽电气工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(021)003【总页数】3页(P38-40)【关键词】智能变电站;对时精度;对时方式【作者】徐强;李智;张军;刘俊【作者单位】国网安徽省电力公司检修公司，安徽合肥 230022;国网安徽省电力公司检修公司，安徽合肥 230022;国网安徽省电力公司检修公司，安徽合肥230022;长园深瑞继保有限公司，广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TM645.2+3智能变电站是以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站常用的对时方式的分析摘要：通过对智能变电站的脉冲对时、IRIG-B码对时的原理的分析与探讨，对比出各自的优缺点以及适用场合，从而为理解智能站的对时系统打好基础。

关键字：智能变电站；对时方式；脉冲对时；IRIG-B码1. 引言变电站中常用的对时方式有：脉冲对时（硬对时）、串口通信（软对时）、编码对时。

在智能站中，最常见的授时方式有脉冲对时、直流IRIG-B码对时。

本文就此两种对时方式做了详细的说明。

2. 脉冲对时2.1 概述脉冲对时信号主要分为三种：秒脉冲信号PPS（Pulse per Second）、分脉冲信号PPM（Pulse per Minute）和时脉冲信号PPH（Pulse per Hour）。

秒脉冲是利用GPS所输出的每秒一个脉冲方式进行时间同步校准，获得与UTC同步的时间准确度较高，上升沿的时间误差不大于1μs，这是国内外IED常用的对时方式；分脉冲是利用GPS所输出的每分钟一个脉冲方式进行时间同步校准。

其输出方式有TTL电平、静态空接点、RS-422、RS-485和光纤等。

脉冲对时方式进行对时时，装置利用GPS所提出的时间脉冲信号进行时间同步校准，常见的秒脉冲信号如图3所示：图1 秒脉冲信号2.2 技术指标智能变电站的过程层设备若采用1PPS对时方式，应采用850nm波长的光纤接口，其技术指标如下：（1）脉冲宽度th＞10ms；（2）秒准时沿：上升沿，上升时间≤100ns；（3）上升沿的时间准确度：优于1μs；（4）使用光纤传导时，亮对应高电平，灭对应低电平，由灭转亮的跳变对应准时沿。

2.3 特点脉冲对时方式的特点如下：（1）实现简单：可适用于以翻转序号为主要应用的装置，如合并单元等；可用电缆或光缆作为传输通道；（2）抗干扰能力弱于IRIG-B码；（3）不能传输完整的时间信息，需与串口报文等其他报文配合使用；（4）对时误差不小于1μs，只能对时到秒。

3. IRIG-B码对时3.1 概述IRIG（InterRange Instrumentation Group）时间标准有两大类：（1）并行时间码：这类码由于是并行格式，传输距离较近，且是二进制，因此远不如串行格式广泛；（2）串行时间码：共有六种格式，即A、B、C、D、E、G、H。

IEC61850变电站 SNTP对时方案在电力监控系统中，为了确保数据的完整性，必须要配置时间同步装置来统一站内装置的系统时间。

在IEC61850变电站中一般采用S N T P对时服务器。

目前针对许继800系列61850规约装置及cjk8500监控系统对时配置做简单的说明。

如果本变电站用的是许继cjk-8500系统监控后台，对时方式为GPS装置与远动wyd-811配合对时的，需要在监控主机C盘跟目录下放一个sntp_c文件夹（包含 sntp.txt文本文档，sntpc.exe启动文件 sntpc.map文件共三子文件），并且需要把“sntp.txt”文件打开更改文本文档网络IP为监控主机与远动wyd-811通讯的wyd-811的IP 如图：网络IP的地址设置根据现场实际情况来确定这是监控后台的sntp对时方式目前许继IEC61850规约800系列保护装置在用B码对时只能对上时分秒，年月月对不上，在保护动作时候，后台监控看到soe报告显示时间为2002年1月xx日，说明保护装置内置804网关没有对上时间。

在遇到这种情况下，还需要sntp 这样的对时方式来校正保护装置年月日为网关原始时间2002年的问题，sntp对时方式如果是用远动wyd-811下发SNTP对时命令时，例如远动与保护装置通讯用的IP地址为10.100.100.3，需通过ftp://10.100.100.xx登录保护装置，找到装置内部的sntp.txt文件，复制出文本文件，打开，把主机主网IP改为“IP1=10.100.100.3”同理如果主机为双网，把主机备网IP改为IP2=11.100.100.3; 如果是双机双网，备机主网，备机备网IP最好也修改一下，防止主机网络中断，备机能正常对时许继800系列装置与南瑞南自后台进行通讯时，如果通过他们的远动机或者监控后台发sntp对时命令时，需要他们提供sntp下发对时命令的IP地址，同样需要ftp://登录保护装置，找到装置内部的sntp.txt文件，复制出文本文件，打开，把主机主网IP改为对应的IP即可例如南瑞sntp下发对时IP：198.120.0.20 装置内部sntp.txt文件里的主机主网IP更改为IP1=198.120.0.20,，同样别的厂家也是一样的改法。

超高压变电站中的对时二次陈武恝目前，我国电网是以大机组、高压和超高压输电，以高度自动化为主要特征。

电网的运行情况瞬息万变，超高压变电站是我国目前主干电网重要组成部分，发生事故后必须掌握实时信息，以便能及时对事故原因、不同专业设备的责任进行分析和判断，从而可以及时地进行决策处理。

部分装置甚至如果没有与外部的GPS系统对上时间就不能正常工作，如采用B码对时的GE公司保护L90及LPSD、北京电科院的输电线路故障测距系统WFL2010等。

为此，对变电站的时钟同步问题要求极为严格。

变电站中需要对时的设备有计算机监控系统、远动系统、电能量计费系统、故障录波器、微机继电保护装置等。

下面结合江西超高压公司目前所辖500kV变电站的运行情况对变电站中同步网的时间同步系统加以说明。

(一) 两种典型的变电站时钟同步系统1．方案一（以500kV鹰潭变为例）由图1可以看出，该方案在51小室和52小室各自设立一套GPS系统作为主时钟。

GPS系统包含有GPS接收器、天线、时间信号接收单元、时间信号输出单元等。

它们被置于GPS卫星同步时钟屏内。

民用GPS系统提供的时钟信号是世界协调时（UTC）加8h后，即转换为北京时间。

世界协调时精度很高，可达到微秒数量级。

被用来对各保护小室内的二次设备及主控室内的计算机设备的对时用，其中包括软对时、硬对时（利用秒脉冲信号1pps和分脉冲信号1ppm）、编码对时等。

继保小室内的主时钟信号，除了接收来自本继保小室内的GPS的时钟信号外，还接收来自另一个继保小室内GPS的时钟信号。

后者被用作备用基准时间信号。

这个备用基准时间信号是通过两个光缆输入口引入的，一个为串口信号（RXD），另一个为秒信号（PPS）。

这样就省去了另备备用时钟源。

当一个继保小室的时间信号接收单元出现问题时，例如跟踪不到卫星、天线或其他方面受损伤等，会自动地切换到来自另一个继保小室的备用时钟信号上。

这样，就可以保证本继保小室内的基准定时信号和基准对时信号的正常输出。