GPS北斗***授时系统GPS北斗***授时系统GPS北斗***授时系统浅谈电力系统中的时钟同步技术电力系统是时间相关系统,无论电压、电流、相角、功角变化,都是基于时间轴的波形。近年来,超临界、超超临界机组相继并网运行,大区域电网互联,特高压输电技术得到发展。电网安全稳定运行对电力自动化设备提出了新的要求,特别是对时间同步,要求继电保护装置、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统和生产信息管理系统等基于统一的时间基准运行,以满足同步采样、系统稳定性判别、线路故障***、故障录波、故障分析与事故反演时间一致性要求。确保线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性,以及电网事故分析和稳定控制水平,提高运行效率及其可靠性。未来数字电力技术的推广应用,对时间同步的要求会更高。1电力系统时间同步概况目前,电力系统中的时间同步处于变电站内GPS统一的状态,甚至有很多老旧变电站还没有实现GPS统一,需要对时的每套设备都配置一套***的时钟系统。由于GPS设备品牌不同,性能不统一,造成站内、站与站之间时间不统一。这些时间接收系统相互间不通用。无法互为备份,使得整个系统的可靠性无法保证。为了逐步实现全电网的同一时间,有必要在发电厂、变电站、控制中心、调度中心建立集中和统一的电力系统时间同步系统,而且该系统应能基于不同的授时源建立时间同步并互为热备用。2电力系统对时间同步的需求电力自动化设备对时间同步精度有不同的要求。一般而言,电力系统授时精度大致分为4类:(1)时间同步准确度不大于1μs:包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电***系统、电子式互感器的合并单元等。(2)时间同步准确度不大于1ms:包括故障录波器、SOE装置、电气测控单元、RTU、功角测量系统(40μs)、保护测控一体化装置、事件顺序记录装置等。(3)时间同步准确度不大于10ms:包括微机保护装置、安全自动装置、馈线终端装置(FTU)、变压器终端装置(TTU)、配电网自动化系统等。(4)时间同步准确度不大于1s:包括电能量采集装置、负荷,用电监控终端装置、电气设备在线状态检测终端装置或自动记录仪、控制,调度中心数字显示时钟、火电厂和水电厂以及变电站计算机监控系统、监控与数据采集(sCADA),EMS、电能量计费系统(PBS)、继电保护及保障信息管理系统主站、电力市场技术支持系统等主站、负荷监控,用电管理系统主站、配电网自动化,管理系统主站、调度管理信息系统(DMlS)、企业管理信息系统(MlS)等。3目前电力系统内时间同步技术电力系统设备常用的对时方式有以下4种:(1)脉冲对时也称硬对时,是利用脉冲的准时沿(上升沿或下降沿)来校准被授时设备。常用的脉冲对时信号有1PPS和分脉冲(1PPM),有些情况下也会用时脉冲(1PPH),其中1PPM和1PPH也可以通过累计1PPS得到。脉冲对时的优点是授时精度高,使用被动点时,适应性强;缺点是只能校准到秒(用1PPS),其余数据需要人工预置。(2)串口报文对时也称软对时,是利用一组时间数据(年、月、日、时、分、秒)按一定的格式(速率和顺序等),通过串行通信接口发送给被授时装置,被授时装置利用这组数据预置其内部时钟。常用的串行通信接口为RS-232和RS-422/RS-485。串口报文对时的优点是数据***,不需要人工预置;缺点是授时精度低,报文的格式需要授时和被授时装置双方约定。目前,很多场合采用以上2种方式的组合方式,从而可以充分利用两者的优点,克服两者的缺点。(3)时间编码方式对时为了解决前2种对时方式的矛盾,在实际应用中常采取2种对时方式结合的方法,即串口+脉冲。这种方式的缺点是需要传送2个信号。为了更好地解决这个矛盾,采用国际通用时间格式码,将脉冲对时的准时沿和串口报文对时的那组时间数据结合在一起,构成一个脉冲串,来传输时间信息。被授时设备可以从这个脉冲串中解析出准时沿和一组时间数据。这就是目前常用的IRIG-B码,简称B码。时间编码方式对时的优点是数据***。对时精度高,不需要人工预置;缺点是编码相对复杂。(4)网络方式对时网络方式对时基于网络时间协议(NTP)、***时间协议(PTP)。目前,简单网络时间协议(SNTP)应用较多。网络时钟传输的是以1900年1月1日0时0分0秒算起时间戳的用户数据协议(UDP)报文。用64位表示,前32位为秒,后32位为秒等分数。网络中报文往返时间是可以估算的,因而采用补偿算法可以达到***对时的目的。网络授时方式可以为接入网络的任何系统提供对时,其中NTP授时精度可达到50ms,PTP授时精度可达到1μs,SNTP授时精度可达到1s。网络方式对时的优点是基于现有网络,物理实现方便;缺点是高精度补偿算法复杂。上述4种授时方式各有优点。实际应用中,在满足同步精度要求的前提下,考虑到经济性,采用组合方式授时,即在一套运行管理系统中并存多种方式,可以充分应用授时时钟能够提供的信息。浅谈电力系统中的时钟同步技术电力系统是时间相关系统,无论电压、电流、相角、功角变化,都是基于时间轴的波形。近年来,超临界、超超临界机组相继并网运行,大区域电网互联,特高压输电技术得到发展。电网安全稳定运行对电力自动化设备提出了新的要求,特别是对时间同步,要求继电保护装置、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统和生产信息管理系统等基于统一的时间基准运行,以满足同步采样、系统稳定性判别、线路故障***、故障录波、故障分析与事故反演时间一致性要求。确保线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性,以及电网事故分析和稳定控制水平,提高运行效率及其可靠性。未来数字电力技术的推广应用,对时间同步的要求会更高。1电力系统时间同步概况目前,电力系统中的时间同步处于变电站内GPS统一的状态,甚至有很多老旧变电站还没有实现GPS统一,需要对时的每套设备都配置一套***的时钟系统。由于GPS设备品牌不同,性能不统一,造成站内、站与站之间时间不统一。这些时间接收系统相互间不通用。无法互为备份,使得整个系统的可靠性无法保证。为了逐步实现全电网的同一时间,有必要在发电厂、变电站、控制中心、调度中心建立集中和统一的电力系统时间同步系统,而且该系统应能基于不同的授时源建立时间同步并互为热备用。2电力系统对时间同步的需求电力自动化设备对时间同步精度有不同的要求。一般而言,电力系统授时精度大致分为4类:(1)时间同步准确度不大于1μs:包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电***系统、电子式互感器的合并单元等。(2)时间同步准确度不大于1ms:包括故障录波器、SOE装置、电气测控单元、RTU、功角测量系统(40μs)、保护测控一体化装置、事件顺序记录装置等。(3)时间同步准确度不大于10ms:包括微机保护装置、安全自动装置、馈线终端装置(FTU)、变压器终端装置(TTU)、配电网自动化系统等。(4)时间同步准确度不大于1s:包括电能量采集装置、负荷,用电监控终端装置、电气设备在线状态检测终端装置或自动记录仪、控制,调度中心数字显示时钟、火电厂和水电厂以及变电站计算机监控系统、监控与数据采集(sCADA),EMS、电能量计费系统(PBS)、继电保护及保障信息管理系统主站、电力市场技术支持系统等主站、负荷监控,用电管理系统主站、配电网自动化,管理系统主站、调度管理信息系统(DMlS)、企业管理信息系统(MlS)等。3目前电力系统内时间同步技术电力系统设备常用的对时方式有以下4种:(1)脉冲对时也称硬对时,是利用脉冲的准时沿(上升沿或下降沿)来校准被授时设备。常用的脉冲对时信号有1PPS和分脉冲(1PPM),有些情况下也会用时脉冲(1PPH),其中1PPM和1PPH也可以通过累计1PPS得到。脉冲对时的优点是授时精度高,使用被动点时,适应性强;缺点是只能校准到秒(用1PPS),其余数据需要人工预置。(2)串口报文对时也称软对时,是利用一组时间数据(年、月、日、时、分、秒)按一定的格式(速率和顺序等),通过串行通信接口发送给被授时装置,被授时装置利用这组数据预置其内部时钟。常用的串行通信接口为RS-232和RS-422/RS-485。串口报文对时的优点是数据***,不需要人工预置;缺点是授时精度低,报文的格式需要授时和被授时装置双方约定。目前,很多场合采用以上2种方式的组合方式,从而可以充分利用两者的优点,克服两者的缺点。(3)时间编码方式对时为了解决前2种对时方式的矛盾,在实际应用中常采取2种对时方式结合的方法,即串口+脉冲。这种方式的缺点是需要传送2个信号。为了更好地解决这个矛盾,采用国际通用时间格式码,将脉冲对时的准时沿和串口报文对时的那组时间数据结合在一起,构成一个脉冲串,来传输时间信息。被授时设备可以从这个脉冲串中解析出准时沿和一组时间数据。这就是目前常用的IRIG-B码,简称B码。时间编码方式对时的优点是数据***。对时精度高,不需要人工预置;缺点是编码相对复杂。(4)网络方式对时网络方式对时基于网络时间协议(NTP)、***时间协议(PTP)。目前,简单网络时间协议(SNTP)应用较多。网络时钟传输的是以1900年1月1日0时0分0秒算起时间戳的用户数据协议(UDP)报文。用64位表示,前32位为秒,后32位为秒等分数。网络中报文往返时间是可以估算的,因而采用补偿算法可以达到***对时的目的。网络授时方式可以为接入网络的任何系统提供对时,其中NTP授时精度可达到50ms,PTP授时精度可达到1μs,SNTP授时精度可达到1s。网络方式对时的优点是基于现有网络,物理实现方便;缺点是高精度补偿算法复杂。上述4种授时方式各有优点。实际应用中,在满足同步精度要求的前提下,考虑到经济性,采用组合方式授时,即在一套运行管理系统中并存多种方式,可以充分应用授时时钟能够提供的信息。)