海上油田电网时间同步装置的原理及作用

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随着海上油气田平台电网智能化技术迅速进步，引进了很多智能化控制系统，譬如：电能管理系统 （Power Management System，PMS）、海缆在线监测系统、变压器在线监测系统、故障录波器系统、微机继电保护管理系统、事件顺序记录系统（SOE）等。

这些系统在日常工作是相互配合才能发挥最大功效，而这些系统配合工作需要有一个统一的时间基准，如果正常运行的电网发生故障时，这些系统在同一时间的基准下记录事件发生前后故障时间，可以推测出各个开关分合的先后顺序及准确时间，进而快速分析事故的原因；统一的时间基准是各种保护、控制设备协同工作以提高电网运行可靠性和安全性的基本要求。

实现时钟自动同步是分析电网事故中各种设备动作的重要依据，也是海上电网最基本的要求和重要任务之一，本文以渤海BHC油田为例进行时钟同步功能应用阐述。

1 海上电网时间同步必要性
海上平台电网变得越来越复杂，规模越来越大，影响电网运行的因素越来越多，对电网高效地安全稳定运行提出了更高的要求。

海上电网发电、配电、用电高度集中，生产流程关联性很强，大部分设备的运行情况是瞬息万变，发生突发性电力故障时很难找到第一触发原因，因而对各个系统和设备统一时间精度提出了很高要求，如果系统之间没有时间同步到高精度基准，则不可能确保诸如每个系统的实时数据之类的重要信息的时间精度。

此外，各高中压盘继电保护装置对同步时间的误差要求应与所连接的系统保持同一水平，以便定位故障发生的位置和原因分析，鉴别出不同专业设备的责任。

随着海上电网的不断扩大，时间同步就不能仅限在单个海上电站或平台内，因此，需要在更广的范围内同步时间，并且统一所有组网平台关键设备的时间。

由于海上电网是一个整体，各个平台电站与电站之间的操作、运行监控和电站调度管理比平台电站内的同步更加重要。

海上电网的时间统一性是不容忽视的，时间精准犹如电网的心脏，它能快速准确分析电网故障以及支撑PMS系统对电网安全稳定控制。

海上电网只有创设完善的时间同步体制，才能保证电网的可靠运作。

2 关键技术
目前获得时间基准的办法中从卫星系统得到的信号准确度最高，而从GPS系统和北斗系统获得到时间
基准信息的方法最经济可靠。

BHC油田电网PMS系统使用的时间同步系统是结合北斗系统和GPS系统以及中控授时IRIG-B码输入形成的一套冗余授时系统，系统使用相应的接收器获取各种信号，如北斗、GPS、IRIG-B码、PTP时间码等输入，多制式PTP、SNTP、NTP、IRIG-B码、脉冲、脉冲等输出，以获取时间相关信息。

该系统满足海上电网现在及将来发展需求，为海上平台智能化电网故障记录提供高精确度、安全GPS
BDC
GPS同步时钟系统应用GPS授时技术和北斗授时技术接收授时卫星传来的信号，以及其他GPS主机IRIG_B码基准解码接收技术，达到多基准的冗余授时，系统可以自动判断GPS信号、北斗信号和外部IRIG_B码时间基准信号的可靠性并提供多样式基准时间选择方式，然后经过GPS授时装置的中央处理进行公约规约转换成符合电网设备和系统要求的时间信息，通过GPS授时装置系统配置通信口进行输出。

BHC油田群电网配置的GPS装置主要的授时通讯方式包括：
（1）串口通讯：是将串行数据流软对时方式形式输出时间信息格式，发送数据帧报文将时间信息传递给各个从接收装置，报文包括年、月、年、分、秒、毫秒，在串行通信形式的数据是按照特定的波特率逐位传送的，根据总线传输距离也将有延时，延时时间与设置的波特率和数据帧数据大小相关，对于时间延时的问题在时间信息中添加一个修正值来校正设备的时间，让设备维持与主时钟进行的同步。

串行口有两种，分别为RS-232和RS-485接口。

（2）脉冲对时方式：主同步时钟按照特定时间间隔输出一个精准的同步脉冲，从授时设备接收到此同步脉冲之后即刻进行校时，校正设备内部时钟的时间误差可获得较高的μs级时间精度。

BHC油田群电网SOE系统时钟同步是采用串口通讯和脉冲对时这两种方式结合起来使用，将秒脉冲电平的上沿信号对从设备实时时钟进行校正的中断信号，
海上油田电网时间同步装置的原理及作用
黄浩军 
中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300452
摘要：海上电网发输配电高度集中，环环相连构成链式供电系统，故障发生到电网崩溃时间极短，设备提供的事件记录数据，存在时间顺序错位，难以准确描述事件顺序，不能给电网事故分析提供有效的技术支持。

另外，电网故障诊断挑战大，统一的时间基准是海上油气田电网的安全稳定运行重要保证，因此，对影响电网运行的控制系统和保护系统必须具有精确统一的时钟，对各类故障进行准确分析，将故障发生前后的事件数量充分显示，为分析事故奠定良好的基础。

关键词：电能管理系统 时间同步 GPS系统
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与其同时将与前个秒脉冲对应的串口获得的时间信息加上1s作为同一时间，提供给SOE系统进行对时。

这可以避免由于串行通讯发送接收时间造成的ms级延时，并且不用对时间进行修正，即可满足SOE系统时间误差在ms级要求。

（3）IRIG-B码输出：在BHC油田群电网时钟同步使用最多的是IRIG-B编码，通过IRIG-B给现场所有继电保护提供时钟授时，或者通过IRIG-B给其他系统时钟同步装置进行授时。

IRIG-B编码只有2种格式：1kHz正弦载波调幅（AC码）和DC电平偏移（DC 码）。

IRIG-B（AC）调制信号接口载波频率：1kHz；信号幅值峰-峰值：高：3～12V可调，低：符合3：1调制比要求；输出阻抗：600欧姆；变压器隔离输出；同步准确度：≤12μs。

IRIG-B（DC）直流偏置信号接口每秒输出一帧，每帧有100个码元，具有不同正脉冲宽度的码元表示二进制1、0和位置标志位，每个码元宽为10 ms，基本的B码码元有1码元、0码元和P码元，“1”和“0”码元各自的脉冲宽度为5 ms、2 ms，“P”代表位置码元，其脉冲宽度为8 ms。

图2 B码基本码元示意图
（4）NTP网络授时功能：以BHC油田群电网所有服务器和操作电脑系统自带的时间为基准，通过定期访问GPS主授时装置提供的时间服务获得准确的当前时间，并修正原时钟以完成同步，统一网络上的设备时间。

3 GPS授时在海上电网中的作用
3.1 电网服务器与操作站自动化时间同步
PMS系统要求各服务器和操作站时间同步的作用包括确保数据发生变化、查看报警信息、操作人员登陆操作权限修改相关操作时服务器和数据库的时间一
致。

GPS授时装置通过专业NTP授时协议以及PMS系统已建好的以太网络来实现平台内设备时钟同步，再经过PMS系统光纤网络，给其他海上平台PMS系统网络内的所有服务器和操作站提供时间同步的功能。

3.2 提高SOE时间记录精确度
时钟同步的另一个功能是提高SOE的时间记录精度。

SOE设备获取GPS授时装置的脉冲ns精度时钟，授时方式为PPS、TTL，对每一个开关动作进行时标化，并且通过ModBus/TCP协议上报开关动作，通过时钟同步提高了SOE的时间精确性，提升海上电网稳定及安全性，对分析电网故障的情况提供有力的证据。

3.3 完善继电保护装置
目前海上平台高中压盘继电保护均具备GPS同步时钟接口，通过GPS援时装置同步时钟，使每个继电保护时间一致。

在测试这些继电保护装置时可以按照先期设定的时间顺序启动，模拟现场发生故障进行保护动作试验，验证继电保护装置的动作事件顺序和设计是否相同，以确保继电保护装置的可靠运行。

另一方面，继电保护自带的故障录波器采集是继电保护的标准时间，若继电保护不进行时钟同步，发生故障时，各个故障录波器的记录大概率会存在较大的时间差异，对分析故障事件带来不便。

4 结束语
随着海上油气平台智能电网的建设不断完善，统
一的时间基准能够将故障发生的前后事件量完全展现出来，方便人们对设备运行中出现的各种事件的分析和追溯，提高了工作效率，为分析事故奠定良好的基础，具有很好的借鉴意义。

参考文献
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[3] 徐俊秒，戚宇林.基于GPS 的配电网单相接地故障在线定位的研究与实现，电力科学与工程，2010，26（1）：23-26
作者简介
黄浩军，男，河北，1970年出生，本科，工程师，研究方向：电力方向。

“0码” “1码” “P码”
温度为30℃至70℃之间，PC的提取率随提取温度
变大先增大后减小。

原因是随着温度不断升高，分子间的运动速度不断加快，有效成分的溶解和扩散速度也随之加快，有利于有效组分从细胞中转移到溶剂中。

但当温度过高时，PC的结构会被破坏而被分解掉，因此提取率不再变大反而减小。

4 结束语
利用超声波法提取苹果中的PC，实验结果表明：
以苹果皮为原料，采用体积分数为80%的CH 3OH为
提取剂，提取温度为50℃，PC产率最高，可达到7.96%。

参考文献 
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[2] 孙建设，吕霞. 苹果不同品种果实原花青素含量及其动态变化[J]. 植物资源与环境学报，2004（1）：18.
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