智能变电站时间同步系统
智能化变电站差动保护数据的同步方法
智能化变电站差动保护数据的同步方法
智能化变电站作为电网重要的能量转换与分配中心，对于其运行可靠性和安全性的保障，差动保护至关重要。
而差动保护数据的同步则是保障差动保护的一项重要工作。
智能化变电站差动保护数据的同步方法有两种，一种是使用同步技术（同步采样和同步通讯），另一种是使用互联网通信技术实现保护数据的同步。
第一种方法需要使用同步技术来保证差动保护数据的同步。
同步采样可以通过GPS时钟或PTP（精确时间协议）实现，并通过同步通讯协议（如IEEE 1588、IEC 61850-9-3、GOOSE 等）将采样数据精确同步。
同步通信协议规定了每个通讯数据包传输的时间、格式等信息，使得数据同步且维护了实时性。
这种方法能确保保护设备以相同的时间采集数据，从而保证保护数据的同步和一致性，提高了保护的可靠性和准确性。
第二种方法是利用互联网通信技术实现保护数据的同步。
这种方法利用了现代信息技术的优势，通过局域网或宽带互联网的技术手段，将不同设备、不同地点的差动保护数据进行实时同步。
通过使用云服务提供商的平台，多个变电站之间的数据可以实现互联，极大地方便了数据汇总和集成。
此外，还可以利用大数据技术对产生的海量数据进行分析，成为后续优化工作的依据。
总的来说，差动保护数据的同步是智能化变电站的关键之一。
使用同步技术和互联网通信技术，可以将差动保护数据精确同
步，保证了保护的可靠性和准确性，从而保障了整个电网的运行安全和稳定性。
智能变电站的对时系统(一)
智能变电站的对时系统（一）摘要：时间是基本物理量，那么时间也就会有精度的问题，不同时间源有着不同的精度。
如Apple Watch与iPhone配合使用，同UTC时间误差不超过50ms。
50ms误差对于人类的感知可以忽略，可是如果用在智能变电站中就显得不尽人意了。
Apple Watch的发售将智能手表提高到一个新的热度，时下不管哪个厂家的Watch都是在手表的基本时间功能上进行扩展，如加入心跳的测量，从而变成智能化。
提到时间，不同的人对时间有不同的理解，古代文人将时间的流逝描绘成一首首耐人寻味的诗句；哲学家将时间看成抽象概念，表达事物的生灭排列；科学家给出了时间科学的定义：事件过程长度和发送顺序的度量，是物理学中的七个基本物理量之一。
时间是基本物理量，那么时间也就会有精度的问题，不同时间源有着不同的精度。
如今人们生活获取的时间都是国际标准时间（UTC），不同的设备都是获取UTC进行对时，这样就产生了不同的精度，如Apple Watch与iPhone配合使用，同UTC时间误差不超过50ms。
50ms误差对于人类的感知可以忽略，可是如果用在智能变电站中就显得不尽人意了。
变电站对时系统的重要性电网系统是时间相关的系统，对于电网的运行和事故系统性分析需要有描述电网暂态过程的电流、电压波形，断路器、保护装置动作时序的时间，各种事件发生的时间序列在电网运行或故障分析过程中起着决定性的作用，同时全站的时间同步技术也是智能化变电站乃至智能电网稳定运行的关键技术之一。
智能变电站的二次系统通常包含电子式互感器、合并单元、交换机、保护测控等设备。
这些装置必须基于统一的时间基准运行，方能满足事件顺序记录（SOE）、故障录波、实时数据采集时间一致性的要求，确保线路故障测距、相量和攻角动态监测、机组和电网参数校验的准确性。
这些要求对智能变电站的时钟同步系统提出严格的要求。
IEC61850标准将变电站分为站空层、间隔层和过程层，对时间同步精度的要求，各层设备是不同的。
智能电网技术(7) 时钟同步技术
，． 然 后 主 时 钟 通 过 Ｆ ｌ ｗ ｕ Ｉ１ １。 １ ｏｌ ｏ ｐ报 文 格 式 发 送 之 前 记录 的
后 提 出智 能 变 电 站 时 间 同 步 系 统 的建 设 方 案 。
Ｉ ＥＥ ５ ８的 时 钟 同 步 过 程 通 过 两 个 步 骤 来 实 现 ： Ｅ １ ８
时钟 偏 移 量 测 量 和 线 路 延 迟 量 测 量 。假 设 传 输 延 时 线 路
是 对 称 的 。 时 钟 的 时 间 原 点 为 Ｍ ， 时 钟 的 时 『 原 点 为 主 从 ｕ Ｊ Ｎ， 钟 偏移 量 为 时 地 线 路 延 时量 为 Ｔ ，
压 等 级 电 网协 调 发 展 ， 现 代 先 进 的 传 感 测 量 技 术 、 讯 将 通 技 术 、 息 技 术 、 算 机 技 术 、 制 技 术 与 物 理 电 网 高 度 信 计 控 集成 ， 成具有信 息化 、 形 自动 化 、 动 化 特 征 的 自主 创 新 、 互 国 际 领 先 的坚 强 电 网 。智 能 变 电 站 是 统 一 坚 强 智 能 电 网 的 重 要 基 础 和支 撑 ，时钟 同 步 系 统 的 精 度 将 直 接 影 响 智 能 变 电站 的控 制 精 度 和性 能 。为 解 决 电力 系统 的 时 间 同 步难题 ， 家 电网公 司于 ２０ 国 ０ ９年 在 《 能 电 网 关 键 技 术 智 研 究 框 架 》 明确 提 出 “ 发 适 合 智 能 电 网应 用 特 点 的 时 中 研
新 修 订 ＿这 个 标 准 。 Ｅ ５ ８授 时 协 议 更 进 一 步 完 善 ， ｒ Ｉ Ｅ １８ Ｅ 使 其 满 足 智 能 变 电站 ＩＣ一 ６ ８ ０ 信 网络 授 时 精 度 的 Ｅ １５ 通 要求 。 Ｐ Ｐ系统 是 由 同步 时钟 设 备 和 网络 设 备 组 成 的分 布 Ｔ 式 授 时 系 统 ． 步 时 钟 设 备 包 括 普 通 时 钟 、 界 时钟 和 透 同 边
智能化变电站中多源自适应时间同步系统
Ａｂｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄｅ ｏ ｓ ｔｓ ｙ ｔ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｒ ｑ ｒ ｍｅ ｔ ｆｔｍ ｅ ｓ ｎｃ ｏ ｚ ｔｏｎ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒｓ ｒ ｔａ ｔ Ｉ ｒ ｒ ｔ ａ ｉ ｆ ｈｅ ｉ ｃ ＆ ｓ ｎ ｅ ｕｉｅ ｎ ｓ ｏ ｉ ｙ ｈｒ ｎｉａ ｉ ｙ ｔ ｍ ｏ ｍａ ｔ ｓ ｂｓ ａ ｉ ｎ ｕ ｔ ｔｏ ｓ，ａ ｓ ｈｅ ｅ ｏ ｕｌｉｓ ｕｒ ｅ ａ ａ ｉ ｅ ｔｍｅ ｓ ｎ ｈ ｏｎ ｚ ｔＯ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐ ｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｍ ｆ ｍ ｔ— ｏ ｃ ｄ ｐｔｖ ｉ ｙ ｃ ｒ ｉａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ｓ ｎｔ ｄ ｉ ｈｉ
第２ ６卷第 ３期
２ １ 年 ９月 ０１
电 力 科 学 与 技 术 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬ ＴＲＩ ＥＣ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｔ
Ｖｏ ６ ＮＯ ３ Ｌ２ ．
Ｓｅ ． ０ １ ｐ ２ １
பைடு நூலகம்
智 能化 变 电站 中多 源 自适 应 时 间同步 系统
ｔ ｎａ ｏｉ ｍ ｓ ｒｐ ｓｄ ｗｈｃ ａ ｅｆ ｄ ｐｉｅｓｌｃ ｔｅｏ ｔ ｌ ｉ ｎ ｏ ｒｅ ｉ ｌ ｒ ｈ ｉ ｐ ｏ ｏｅ ， ｉ ｃｎｓ ｌ ａ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｐｉ ｍｉｇｓｕ ｃ．Ｔｈ ｌ— ｏ ｇ ｔ ｈ — ｖ ｅ ｍａ ｔ ｅｍｕｔ ｉ
Ｐ ｗｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ．Ｌ ｄ ，Ｂ ｉｎ ０ １ ０ Ｃ ｉ ａ ． ｅ ｉｇ Ｓｆｎ ｔ ｍａｉｎ Ｃ ．Ｌ ｄ ，Ｂ ｉｎ ｏ ｒＥ ｇｎ ｅ ｉ ｏ ｔ ． ｅ ｉｇ １ ０ ２ ， ｈｎ ；３ Ｂ ｉｎ ｉ ｇ Ａｕ ｏ ｔ ｏ ｔ ． ｅ ｉｇ ｎ ｊ ｊ ａ ｏ ｊ
1.判断题(2017.10.20)
第一章判断题1. 应用层是开放式系统互连OSI 参考模型第二层，负责物理介质上数据传输。
答案：错2. 关联为在客户和服务器间为报文交换建立的传输路径。
答案：对3. 属性是指对数据和特定类型的命名元素。
答案：对4. 为传输信息，使用一个或多个资源的通信映射功能的连接称之为交互连接。
答案：错5. 通信栈为单层栈。
在OSI 参考模型中，完成有关开放式系统互连通信的特定功能。
答案：错6. 数据链路层是开放式系统互连OSI 参考模型第二层，构成OSI 环境和智能电子设备应用或用户应用之间的接口。
答案：错 7. 串指211接线断路器布置，对于操作、维护和扩展，串不具备共同的机能、相互关系。
答案：错8. 若一个功能由分布在不同的物理装置上的两个或多个逻辑节点完成，则该功能称之为分布功能。
答案：对9. 包含通信连接的节点故障时，分布功能可能完全被闭锁，或应用时性能有较大降级。
答案：对10. 扩展性是一种借助于工程工具快速和有效地扩展变电站自动化系统软件的准则。
答案：错11. 灵活性是在变电站自动化系统中使用工程工具，快速、有效地实现功能改变，包括软件适应的准则。
答案：错12. 冻结就是锁定并保持某一有效值的数值。
答案：错13.通用面向对象的变电站事件报告和通用变电站状态事件，用于在智能电子设备之间快速传递输入输出数据值。
答案：对14.通用变电站状态事件所包含数据仅为双点命令状态值数据(比特对)，例如：“分”、“合”、“转换中”、“无效状态”等。
答案：对15. 人机接口一般有窗口、图符、菜单、指针，并可能有按键，但不允许使用者访问和交互。
答案：错16.在智能电子设备须独立运行的地方，可使用智能电子设备参数化工具，设置智能电子设备参数，无系统参数。
答案：对17.TCP/ IP 标准网际协议定义提供无连接包传递基础的数据报，提供等价于开放式系统互连OSI 参考模型第四层网络服务功能。
答案：错18. 智能电子设备或系统的生存周期指从投入运行直到最终退出运行这一段时间。
变电站GPS时间同步系统的结构、时间同步方式与技术应用
统就是设备结构 比较 简单 ， 易于 日 常维 护。 但是 缺点就是仅靠一个 主时钟来 接收一路的 Ｇ Ｓ Ｐ 卫 星 ，如果在主时钟接收不到传递 的 Ｇ Ｓ Ｐ 信号后 就可能影响 内部 晶振走 时的精准确度。 另外 ， 当 主时钟 出现 某些故 障时 ， 户的设备 中的时间 用 信号 就 只能 依靠 自身 的时 间走 时 进行 日常活 动 。因此最 简式时 间同步系统非常适用 在地县 调 自动化系统 和用 户设 备较少且低于 １０ Ｖ的 ｋ １ 变电站 中。 其次 ， 主备式 的时 间同步系统 。 这个系统 主 要通过 二个 主时钟 、 间信 号传输 的介质 、 时 用户 设备组合而成 。 与最简式 的时 间同步 系统 相比 ， 主备式 的时间 同步 系统 补充 了最简式 的时间 同 步系统 中的不足之处 ，已经完全能够胜 任 网省 调的自 动化 系统。 第三 ， 主从式 的时间同步系统 。 这个系统 主 要通过 一个主时钟 、 多个从 时钟 、 间信 号 的传 时 输介质 、 用户设备组合 而成。 主从式 的时间同步 系统 中 ，每一个用户 的设 备只和与之 相关 的从 时钟进行联 系 ， 因此 ， 不会导致 其他 的设 备 同时 发生时 间失 步的情 况。 但是 ， 同时不能保证如果 主时钟接收不 到 Ｇ Ｓ 号时或者主时钟出现某 Ｐ信 些故障 的情况下不发 生时间失步的状况 。 因此 ， 主从式 的时间同步系统往 往使用于设备 比较分 散但是距离 比较远 的环境 中。 第四 ， 主备主从式 的时间 同步系统 。 这个系 统 主要通过二 台主时钟 、 多个从 时钟 、 间信 号 时 传输 的介质 、 设备组合而成 。 用户 主备 主从式的 时间 同步系 统 主要 由两 套 Ｇ Ｓ 星的接 收信 Ｐ卫 号 、 的主时钟构成 ， 在一个 主时钟可 能 两套 因此 接收不 到的 Ｇ Ｓ Ｐ 信号 、出现某些故障之后仍然
智能变电站系统同步方案
ｆ 武一 ４
时 间为（ １ ／ ６ ） ｍｓ ， 考虑± 误差和可靠 系数 ， 要求采样值 同步精度应不大干 上式 中计算需 要 注意 ： ｍ 计算 时需 要直 接进行 舍入操作 ， 即缩短 ５ ０ ｕ ｓ ， 计 量装 置要求时 间同步精 度控制 在ｌ ｕ ｓ 以 内； 线路 保护 纵差 保护 补偿 间隔， 提前 补偿 ， 保证 补偿周期Ｔ ｉ ｃ ｋ 数不存在 误差 。 由于提前 补偿 处理 ， 势必导 致 中断 间隔偏差 ， 并累积导致 中断起始 时刻误 差。 为降低 要 求时间精度误 差应在４ ｕ ｓ 以 内。 采样值 同步包 括信号同步采集及接 收处理 同步 两部分。 误 差影 响， 可以对算法进 行修正 ：
算法
０ ． ２ ｕ ｓ ， 且误差 不累积， 系统的计 量及保护不受影 响 ， 对于程序 和分频 引 入的误 差， 需要考虑算 法优化 。 １ ． ２ 降低 误差方案
最大误差 （ Ｔ ｉ ｃ ｋ ）
４ ４ ４ ３ ６
最大误差 晶振误差
＋ ｌ ３ ３ ５ ＋ １ ６ ３ ５
饿患撼求
智能变电站系统同步方案
张 明群 易小羽 国网电力科学研 究院／南京南瑞集团公司 广东深圳
【 摘要 】对于智能化 变电站而言， 采 用组网模 式接 ） ￣ Ｓ Ｍ Ｖ 采样 值是 实 现 智能变电站数据 采集的模 式之一。 其中采样 值 同步 技 术是智能变电站 需
要 考虑的重要技 术问题 。本文针对该技 术进行 了详细 的介 绍， 并应用于实
Ｘ ｏ＜ ０
１ ． 同步 采 集 采用组 网模 式 接入Ｓ ＭＶ采样 值 ， 要求 数据 采集 ／ 合 并单元 同步采
集。 目 前 国内外普 遍采用光 Ｐ Ｐ Ｓ 脉 冲、 光Ｉ ＲＩ Ｇ — Ｂ 码或 Ｉ Ｅ Ｃ 一 １ ５ ８ ８ 同步对 数 据采集 ／ 合并单元进行 同步。 １ ． １ 同步采集误麓分析 采样 值 同步采 集 要求 精度 控制 在 １ ｕ ｓ 以 内。 对 于 同一 个变 电站 内 数 据 采集单 元 ， 所有数 据采 集单元 接收 同步 时钟 源的 同步信号 进行 同
智能变电站采用IEEE1588时钟同步技术关键问题分析
智能变电站采用 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８时钟同步技术关键 问题分析
周 晓娟 刘 宝江 段 玉鑫 苏 陆军 魏 勇
（ 许继电气股份有限公司 河南许 昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 本 文分析 了基 于Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 时钟 同步技 术 的智 能变 电站 时钟 同步技 术方案 ， 围绕过程 层Ｉ Ｅ Ｄ设备 时钟模 型 、 交换机 时钟 模型 、 通信模 式 、 映射协议栈 等几个 关键 问题进 行 了分析 ， 进一 步给 出了基 ｆ － Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 时钟 同步技 术的智能 变电站全站对 时方案， 华 东电网￣ Ｒ￣ ｆ － Ｊ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ ． Ｋ操 作性 测试 结果说 明智 能 变 电站 采 用Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 技术 可 以满足 对 时精 度 。 关键 词： Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ － ￣ － 操作性 映射 协议栈 时钟模 型 中图分类￣ ： Ｔ Ｍ７ ３ 文献标识 Ｋ ￣ Ｏ ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ ． ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ０ ０ ５ ２ — ０ ３
Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 是基于 以太 网的高精确度对 时通信协议 ， 在硬件 支 持 下Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ１ ５ ８ ８ 能达 到亚微 秒精度［ １ １ 。 在智 能变 电站 中， Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 可 以在 站控层 网络和过程层 网络 中直接运行 ， 不需要专 门的对 时 网络 ， 因此 简化 了整个系 统的结 构ｆ ２ 】 。 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ１ ５ ８ ８ 与Ｓ Ｖ， Ｇ Ｏ ＯＳ Ｅ 共 网运行 时 ， 因为其数 据量 很小 ， 所 以基 本 不 会 影 响保 护 装 置 正 常 采样 。 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ５ ８ ８ 采用 动态组播通 信方 式， 占用资 源少 ， 配 置量小 ， 维 护方便 ［ ３ － ４ １ 。
IEC61850在智能变电站二次设备对时状态在线监测系统中的应用
IEC61850在智能变电站二次设备对时状态在线监测系统中的应用摘要：针对智能变电站二次设备时间同步状态的现状，本文提出了基于IEC61850规约的智能变电站二次设备时间同步状态在线监测方案及具体的实施过程。
根据提出的方案，本文还介绍了同步监测系统的设计方法，具体包括同步监测装置和监视后台的结构、原理及具体功能。
关键词：IEC 61850；二次设备；在线监测引言随着数字化技术在国内各个变电站中的快速推广，IEC 61850标准已经作为一项重要的技术被应用[1]。
IEC 61850标准是未来全球变电站通信的统一标准，近几年来已经得到普遍的认可和关注，被越来越多的新建和改造站点作为变电站站内规约所采用[2]。
目前变电站中都配置有时钟同步系统来保证事件时标的正确性。
站内二次设备都具备向变电站站内时钟设备对时的能力，其对时方式主要包括：串口脉冲、IRIG-B码、IEEE 1588（精密时间协议）和SNTP（简单网络时间协议）[3]。
但是二次设备的对时状态、精度、品质还没有有效的监测手段，只能人工的逐一检查设备的对时状态，但人工的方式无法保证对时精度，可能对故障的事后分析和故障定位造成困难。
智能变电站全站采用IEC 61850标准，过程层的数据以GOOSE报文形式通过交换机网络传输。
本文根据智能变电站的通讯特性，提出了变电站二次设备对时状态在线监测系统，利用模拟开关量变位发送GOOSE报文的周期性上报二次设备的本地时标[4]。
本方案无需增加额外的物理接线和网络设备，仅需在变电站中部署监测装置，而且二次设备无需增加额外的逻辑功能，通过修改配置实现发送对时专用GOOSE报文。
二次设备对时状态监测方案1.网络结构如图1所示，在变电站内部署监测设备，接受与二次设备同源的时钟设备授时，并且以GOOSE订阅者身份接入GOOSE交换机，接收二次设备作为发布者周期性发送的对时状态监测专用GOOSE报文[5]。
监测装置根据接收到GOOSE报文的时间Ts和报文中携带的时标信息Td，并且考虑到组包与发包延迟Ks和网络延迟Kn等影响因素，可计算出二次设备的对时时差△t：△t = Ts - Td - Ks - Kn （1）监测装置将监测数据（时标信息及时差数据）上送给监视平台，由监视平台显示二次设备的对时状态和对时精度。
智能变电站继电保护题库 第二章 单选题
第二章单选题1.时间同步系统中时间保持单元的时钟准确度应优于（）。
A.1×10-8B.7×10-8C.1×10-7D.7×10-7答案：（B）2.通常GPS装置中同步信号IRIG-B（AC）码可以有（）电接口类型。
A.TTLB.RS-485C.20mA电流环D.AC调制答案：（D）3.用于高质量地传输GPS装置中TTL电平信号的同轴电缆，传输距离最大为（）米。
A.10B.15C.30D.50答案：（A）4.空接点脉冲信号,如1PPS,1PPM,1PPH,在选用合适的控制电缆传输信号时,其实际传输距离≤()。
A.10B.50C.100D.500答案：（D）5.主时钟应能同时接收至少两种外部基准信号，其中一种应为()时间基准信号。
A.脉冲B.电平C.无线D.串行口答案：（C）6.智能变电站现场常用时钟的同步方式不包括()。
A PPSB IRIG-BC IEEE1588D PPM答案：（D）7.合并单元单元在外部同步时钟信号消失后，至少能在（）内继续满足4μS的同步精度要求。
A.2minB.5minC.10minD.20min8.能保证数据在发送端与接收端之间可靠传输的是OSI的（）？A.数据链路层B.网络层C.传输层D.会话层答案：（C）9.在OSI参考模型中，以下关于传输层描述错误的是（）。
A.确保数据可靠.顺序.无差错地从发送主机传输到接受主机，同时进行流量控制B.按照网路能够处理数据包的最大尺寸，发送方主机的传输层将较长的报文进行分割，生成较小的数据段C.对每个数据段安排一个序列号，以便数据段到达接收方传输层时，能按照序列号以正确的顺序进行重组D.判断通信是否被中断，以及中断后决定从何处重新发送答案：（D）10.OSI参考模型的物理层中没有定义（）。
A.硬件地址B.位传输C.电平D.物理接口答案：（A）11.IEC61850标准使用OSI的应用专规（A-Profile）和传输专规（T-Profile）来描述不同的通信栈。
智能变电站时间同步与时间同步监测集成装置的研制及应用
第41卷第2期2021年2月电力自动化设备Electric Power Automation Equipment Vol.41No.2 Feb.2021智能变电站时间同步与时间同步监测集成装置的研制及应用陈志刚1，熊慕文1，刘东超1，赵晓东1，咸光全1，张道农2（1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京211102；2.华北电力设计院工程有限公司，北京100120）摘要：针对目前智能变电站对全站时间同步系统以及二次设备缺乏在线监测的现状，研制了一种时间同步与时间同步监测集成装置。
按照集成装置功能子模块详细介绍了硬件、软件算法，以及装置模型的构成和装置配置文件的生成流程，同时研究了由集成装置与主站端软件系统构成的智能变电站时间同步监测系统的应用。
所研制的集成装置已在实际工程中得到了应用。
关键词：智能变电站；时间同步；监测；网络时间协议；面向通用对象的变电站事件中图分类号：TM73文献标志码：A DOI：10.16081/j.epae.2020110200引言随着我国电网的高速发展和站内自动化设备的大规模应用，诸多自动控制以时间作为触发条件，电力系统生产、控制业务对时间同步精度的要求愈来愈高。
电力系统时间同步的准确性是保障电网运行控制及故障分析的重要基础，是提高电网事故分析和稳定控制水平的根本保证［1］。
时间同步在智能变电站中的作用日趋重要，时间同步的准确度以及稳定性直接影响保护设备的正常工作。
智能变电站保护和控制设备需要采集多个交流量信息，这些信息都需要严格同步以实现相应功能。
因此智能变电站过程层数字化后，各种差动保护（如不出站的母线差动保护、主变差动保护，出站的线路差动保护）、距离保护与功率测量、合并单元、相量测量单元（PMU）、故障录波器等二次设备对采样同步提出了更新、更高的要求［2-3］。
目前智能变电站对时间同步系统的同步状态及对时精度尚缺乏必要的检测措施及手段，一般采用离线检测的方式来判别时间同步设备和被授时设备是否满足时间同步性能的要求，该方式无法长时间监测时间同步系统的性能，不能满足智能变电站对时间同步系统精度要求的日益增长。
智能变电站时钟同步系统分析
智能变电站时钟同步系统分析摘要：时钟同步系统是智能变电站的重要组成部分，在故障监测、变电站运维方便发挥着重要作用。
本文运用文献法、调查法等对智能变电站时钟同步系统的作用、关键技术及运维要点等展开探究论述，提出几项观点建议，以供借鉴参考。
关键词：智能变电站；时钟同步系统；时钟同步技术时间同步系统为我国电网各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等提供统一的时间基准，以满足各种系统和时钟装置及时钟同步系统对时间同步的要求，确保数据采集时间的一致性【1】。
下面结合实际，对智能变电站时钟同步系统做具体分析。
1智能变电站时钟同步系统作用时钟同步技术是随着智能变电站发展与成熟起来的一项重要技术。
传统变电站不需要时钟同步技术，这是因为，在传统变电站中，二次侧通常采用电磁式互感器采集电流电压模拟量，再由电缆并行送入保护、测控等二次时钟装置及时钟同步系统，这样保护装置就能直接同步采集多路模拟量，故而变电站对时钟的同步性无过高要求。
但智能变电站与传统变电站不同，智能变电站中采用了许多传统变电站所没有的先进技术，如故障定位技术、事件顺序记录技术、故障录波技术、电网同步相量测量技术等，这些技术的运用，大大提高了电网运行的稳定性、安全性与可靠性，但也对电网的时钟同步提出了更高要求。
在智能变电站中，时钟同步技术与上述几种技术同等重要，只有时钟同步技术正常发挥作用，故障定位、故障录波等技术才能发挥作用。
可以说智能变电站的安全稳定运行离不开时钟同步技术【2】。
智能变电站以数字化变电站为基础，在站内二次侧采用数字报文进行信息的传递。
智能变电站内二次回路从信号采样到动作跳闸，其数据流经过以下几个环节：合并单元的同步采集信号由电子式互感器接收→合并单元接收到模拟量信号（模拟量信号经过采样、调理与转换处理）→多路同步采样值由合并单元接收→合并单元进行相位差补偿、内同步、打时标处理→合并单元按采样值报文格式将数据组帧发送给交换机网络→数据组帧经过交换机处理在网络中传播（按通信规约）→保护装置获得数据包对数据包进行处理（包括解包、数据分析）→保护装置将含有跳闸命令的GOOSE报文发送回交换机网络→GOOSE报文被智能终端获取并得到解析→智能终端按照解析到信息将相应开关跳开。
时间同步技术在智能变电站的应用
陆续 展开 。在这 些试 点 工 程 中 ， 过 对 一次 设 备 智 通
能化 、 系统高 级应用 功 能等关 键技 术研 发攻关 ， 高 提
了一 次设备 智能化 水平 ，优化 了系统结 构设计 。可
接 被光纤 代替 ．保 护测控 设备 的电流 电压等 采样值
Ｏ 引言
目前 。智能 变 电站研究 及建设 工作 正在 我 国逐
步推 进 。按 照 国 网公 司统 一部 署 ， 一 批 ７个 智 能 第
输人 也 由模拟信 号转 变 为数字 信号输 入 ，这些 变化
对智 能变 电站 的时 钟 同步系统 提 出了严格 的要 求 。 由国 网公 司发 布 的智 能 变 电 站相 关技 术 规 范圜
Ｔｉ ｅＳ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ＩｓＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｉ ｍａ ｔＳ ｂ ｔ ｔ ｎ ｍ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｎ ｔ ｐｉ ｔ ｎ Ｓ ｏ ｃ ｏ ｒ ｕ ｓａ ｉ ｏ
Ｓ ｏｇｃｕ ， Ｉ ｉ ＵＹ ｎ－ ｈｎ ＬＵＱ
（ａｇｉ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｅｅｒｈＩｓｔｔ Ｎ ｎ ｈｎ ３０ ６ Ｊ ｎｘ Ｐｏｉｃ， ｈｎ） Ｊ ｎｘ Ｅｅ ｒ ｏ ｅ ｓａｃ ｔｕｅ ａｃ ａｇ ３ ０ ９ ，ｉ ｇｉ ｒｖｎｅ Ｃ ｉａ ｉ ｃｉ Ｒ ｎｉ ， ａ
能 变 电 站 时 间 同步 技 术 需 求 进行 了剖 析 ， 绍 了智 能 变 电 站 时 间 同步 技 术 应 用 现状 ， 出了 今后 的发 展 方 向。 介 指
关 键 词 ： 能 变 电 站 ； 间 Ｇ Ｂ；Ｔ ； Ｒ 中图 分 类 号 ： Ｍ ３ Ｔ ７４ 文 献标 识 码 ： Ｂ
变 电站新建 及改造 试 点工程将 在 明年六 月前 全部 完 成 。第二 批 智能 变 电站 试 点 工程 的 ６ ７个项 目也 已
基于IEEE1588的智能变电站时钟同步网络
２ １ 年 ９月 ０１
电 力 科 学 与 技 术 学 报
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬ ＥＣＴ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ ＣＩ ＲＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯｅ ． ０ ｉ ｐ ２ １
基 于 Ｉ Ｅ ８的智 能变 电站 时钟 同步 网络 Ｅ Ｅ １８ ５
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智能变电站时间同步系统研究
智能变电站时间同步系统研究作者：林彬赵亮乔中智来源：《数字技术与应用》2012年第10期摘要：本专题针对智能变电站中时间同步系统的配置和应用进行研究。
专题首先对时间同步系统在智能变电站的应用情况进行了研究和分析；其次对保护直采直跳、直采网跳、网采网跳三种方案下对外部时钟的需求分别进行研究。
本工程最终对时方案：站控层SNTP授时、过程层和间隔层IEC61588授时。
提出时间同步系统的配置方案，并进行技术经济比较和系统可靠性的论证；最后展望了时间同步网的建立，可作为未来智能变电站时间同步系统建设的参考方案。
关键词：智能变电站同步系统中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0015-011、概述对于电网的运行和事故系统性分析需要有描述电网暂态过程的电流、电压波形，断路器、保护装置动作时序的时间，各种事件发生的时间序列在电网运行或故障分析过程中起着决定性的作用，同时全站的时间同步技术也是智能化变电站乃至智能电网稳定运行的关键技术之一。
与常规变电站相比，智能变电站的结构体系存在巨大的差异。
智能变电站的二次系统通常包含电子式互感器、合并单元、交换机、保护测控等设备。
传统互感器、保护以及断路器之间复杂的电缆硬导线连接被光纤代替，保护测控设备的电流电压等采样值输入也由模拟信号转变为数字信号输入，信息的共享程度和数据的实时性大幅度提高，这些变化对智能变电站的时钟同步系统提出严格的要求。
2、智能变电站时间同步系统应用现况分析2.1 时间同步系统应用现况目前在已经投运和在建站的智能变电站中，时间同步系统主要技术方案并不统一，主要有：（1）主时钟双重化配置，支持北斗系统和GPS标准授时信号，优先采用北斗系统。
站控层设备宜采用SNTP对时方式。
间隔层和过程层设备采用IRIG-B（DC）对时方式。
（2）站控层设备采用SNTP对时方式。
（3）间隔层和过程层设备采用B码和IEC61588网络对时。
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智能变电站时间同步系统
摘要随着智能电网的全面发展，并实现电网的信息化、数字化、自动化、互动化，网络智能接点的正常工作和作用的发挥，离不开统一的时间基准。
【关键词】时间同步智能变电站
时间同步系统为我国电网各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等提供统一的时间基准，以满足各种系统和设备对时间同步的要求，?_保实时数据采集时间一致性，提高线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制水平，提高电网运行效率和可靠性。
1 时间的基本概念
时间是物理学的一个基本参量，也是物资存在的基本形式之一，是所谓空间坐标的第四维。
时间表示物资运行的连续性和事件发生的次序和久暂。
与长度、质量、温度等其他物理量相比，时间最大的特点是不可能保存恒定不变。
“时间”包含了间隔和时刻两个概念。
前者描述物资运动的久暂；后者描述物资运动在某一瞬间对应于绝对时间坐标的读数，也就是描述物资运动在某一瞬间到时间坐标原点之间的距离。
2 时钟配置方案及特点
智能变电站宜采用主备式时间同步系统，由两台主时钟、多台从时钟、信号传输介质组成，为被授时设备、系统对时。
主时钟采用双重花配置，支持北斗二代系统和GPS标准授时信号，优先采用北斗二代系统，主时钟对从时钟授时，从时钟为被授时设备、系统授时。
时间同步景点和授时精度满足站内所以设备的对时精度要求。
站控层设备宜采用SNIP对时方式，间隔层和过程层设备采用直流IRIG-B码对时方式，条件具备时也可以采用IEEE1588网络对时。
在智能变电站中，时间装置的技术特点及主要指标如下：（1）多时钟信号源输入无缝切换功能。
具备信号输入
仲裁机制，在信号切换时IPPS输出稳定在0.2 us以内。
（2）异常输入信息防误功能。
在外界输入信号收到干
扰时，仍然能准确输出时间信息。
（3）高精度授时、授时性能。
时间同步准确度优于1us，秒脉冲抖动小于0.1us，授时性能优于1us/h。
（4）从时钟延时补偿功能。
弥补传输介质对秒脉冲的
延迟影响。
（5）提供高精度可靠的IEEE1588时钟源。
（6）支持DL/T860建模及MMS组网。
（7）丰富的对时方式，配置灵活。
支持RS232、RS485、空触点、光纤、网络等多种对时方式。
3 时间同步关键技术
智能变电站内配置一套全站公用的时间同步系统，高精度时钟源按双重化配置，优先采用北斗系统标准授时信号进行时钟校正。
时间同步系统可以输出SNIP、IRIG-B、IPPS等信号。
站控层设备一般采用SNIP对时方式。
间隔层、过程层设备采用IRIG-B、IPPS对时方式，条件局部也可以采用
IEC61588网络对时。
下面介绍实现全站时间同步的关键技术。
3.1 多时钟信号源选择技术
在智能变电站中，主时钟装置能够接入的有效独立外接时钟源往往有很多种、很多路。
要保证装置输出时钟精确，首先要能够实时动态地选择最准确、最稳定的时钟源。
3.2 异常时钟输入信息的防误
智能变电站的部分智能设备需采用时钟信号进行同步
采样，要求时钟系统提供稳定、可靠的高精度时钟，时钟IPPS 信号上升沿要高度稳定。
授时时钟通过对多路时钟信号源的动态监测，选择稳定度高的时钟信号源作为系统信号源，并通过高阶自拟合算法对时钟信息进行优化与纠正错误，保证IPPS稳定输出，跳变不超过0.1us。
3.3 支持DL/T860建模及MMS组网
新一代智能变电站要求时钟应满足站控层DL/T860的MMS组网要求，对主备时钟源状态、主备时钟源类型、时间质量、锁定状态、天线状态、晶振状态、装置异常及交直流
消失等应有经常监视及自诊断功能，装置的告警信息、状态信息、自检信息可通过站控层MMS网络上送站内监控系统。
3.4 支持智能变电站同步状态在线监测
将时钟、被对时设备构成闭环系统，使对时状态可监测，且监测结果可上送，从而将时间同步系统纳入自动化监控系统管理。
4 智能变电站时间同步系统对时方案
智能变电站中，常见的对时方式有IRIG-B码对时，IEEE1588精确时间协议及SNIP简单网络时间协议。
IRIG-B码对时在系统中应用多年，可用于全站所有设备的对时，单是需要单独对时网络。
IEEE1588对时要求设备以太网芯片硬件能够支持时间截的生成。
SNIP对时主要采用客户机/服务器模式，对交换机也没有特殊要求，在智能变电站中一般用于后台系统和远动机的对时。
方案一：站控层设备（户内布置）对时采用SNTP方式，间隔层设备（户内布置）对时采用IRIG-B方式，过程层设备（户外布置）对时采用IRIG-B方式。
该方案站控层对时采用网络对时方式，间隔层对时输入采用电信号对时方式，现场需敷设电缆对间隔层保护装置、测控装置等设备点对点予以对时，过程层对时输入采用光信号对时方式，现场需敷设光缆对过程层合并单元、智能终端（需有对时接口）设备点对点予以对时。
方案二：站控层设备（户内布置）对时采用SNTP方式，间隔层设备（户内布置）对时采用IRIG-B方式，过程层设备（户外布置）对时采用IEEE 1588网络对时方式，该方案站控层对时采用网络对时方式，间隔层对时输入采用电信号对时方式，现场需敷设电缆对间隔层保护装置、测控装置等设备点对点予以对时，过程层对时输入采用IEEE 1588网络对时方式，该方案利用过程层GOOSE网交换机即可实现，只需将时间同步系统通过光缆接入过程层中心交换机，通过交换机对过程层设备授时，该方案对过程层交换机要求较高，但对时精度高，并节约了与过程层点对点的光缆及敷设施工。
方案三：站控层设备（户内布置）对时采用IEEE 1588
网络对时方式，间隔层设备（户内布置）对时采用IEEE 1588网络对时方式，过程层设备（户外布置对时采用IEEE 1588
网络对时方式。
该方案站控层对时采用IEEE 1588网络对时方式，间隔层、过程层对时输入采用IEEE 1588网络对时方式，该方案利用过程层GOOSE网交换机即可实现，只需将时间同步系统通过光缆接入过程层中心交换机，通过交换机对间隔层、过程层设备授时，该方案对过程层交换机要求较高，并且要求间隔层保护装置、测控装置等设备具备接收IEEE 1588网络对时，但对时精度高，并节约了与间隔层设备点对点的电缆及敷设施工和与过程层点对点的光缆及敷设施工。
5 结束语
随着智能变电站建设发展，为适应我国大电网互联、特高压输电、智能电网发展要求，全站统一授时系统越来越受到重视。
参考文献
[1]国网北京经济技术研究院，变电站二次系统整合方案研究报告[R].北京：国网北京经济技术研究院，2011.
[2]攀陈，倪益民，窦仁辉.智能变电站过程层组网方案分析[J].电力系统自动化，2011，35（18）：67-71.
[3]陈安伟.IEC61850在变电站中的工程应用[M].中国电力出版社，2012.
作者简介
罗红（1970-），女，河南省许昌市人。
工程师，从事从事营销管理工作。
王国玉（1966-），男，河南省许昌市人。
工程师，从事电力系统继电保护及控制装置研发工作。
作者单位
1.许继集团有限公司营销中心河南省许昌市461000
2.许继电气股份有限公司技术中心河南省许昌市461000。