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        北斗系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用

        2013-04-29 07:54:50柳鋒偉
        無(wú)線互聯(lián)科技 2013年5期

        柳鋒偉

        摘 要:隨著北斗系統(tǒng)的逐步建設(shè)完善,系統(tǒng)提供的高精度定位、高精度授時(shí)和短報(bào)文技術(shù)在電力系統(tǒng)中都得到了長(zhǎng)足的應(yīng)用,本文簡(jiǎn)要介紹了高精度授時(shí)技術(shù)和短報(bào)文技術(shù)在電力系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用案例,為讀者進(jìn)一步了解北斗系統(tǒng)提供幫助。

        關(guān)鍵詞:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng);高精度授時(shí);短報(bào)文技術(shù)

        北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),具有快速定位、短報(bào)文通信和精密授時(shí)三大功能。它可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)任何時(shí)間、任何地點(diǎn),為用戶確定其所在的地理經(jīng)緯度和海拔高度,并提供雙向短報(bào)文通信和精密授時(shí)服務(wù)。當(dāng)前,移動(dòng)通信和無(wú)線通信的覆蓋范圍有一定的局限性,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則成功解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)通信的難題。因此,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一經(jīng)運(yùn)營(yíng),便廣泛應(yīng)用在電力、海洋、氣象、水利、農(nóng)業(yè)和森林等領(lǐng)域,利用衛(wèi)星手段進(jìn)行關(guān)鍵信息傳遞。隨著時(shí)代的進(jìn)步,電力系統(tǒng)的不斷改革與發(fā)展,電力系統(tǒng)內(nèi)對(duì)導(dǎo)航定位系統(tǒng)的依賴程度大大增加,導(dǎo)航定位系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于電網(wǎng)、電力企業(yè)的營(yíng)銷和電力建設(shè)等方面。

        1 北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)在電網(wǎng)中的綜合應(yīng)用

        現(xiàn)今,隨著人們生活質(zhì)量的提高,人們對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全、高效提出了更高的要求。而作為電網(wǎng)基本單位的變電站、發(fā)電廠和調(diào)度所內(nèi)部均有眾多的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)裝置、故障錄波器、故障信息管理系統(tǒng)、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)RTU、DCS系統(tǒng)及能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等自動(dòng)化設(shè)備,其中大部分設(shè)備的運(yùn)行變量可謂瞬息萬(wàn)變,對(duì)時(shí)間精度要求很高,如果設(shè)備之間沒有同步到高精度的時(shí)間基準(zhǔn),大家各自為政,就不能保證實(shí)時(shí)系統(tǒng)等重要信息的準(zhǔn)確性。另外,各管理監(jiān)控裝置對(duì)時(shí)間同步的精度要求應(yīng)與所連接的自動(dòng)化裝置保持同一水平,以便于故障的分析、定位,鑒定不同專業(yè)設(shè)備的責(zé)任。如通過(guò)故障錄波、保護(hù)信息管理系統(tǒng)等設(shè)備記錄事件的時(shí)間、事件發(fā)生的先后次序等,對(duì)事故進(jìn)行分析。這對(duì)于查找事故的原因、分析事故發(fā)生過(guò)程,從而減少事故隱患有著至關(guān)重要的作用,同時(shí)也利于明確責(zé)任,加強(qiáng)管理。其次在通信信息網(wǎng)絡(luò)中,隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全日益顯得重要,口令保護(hù)、加密、電子認(rèn)證等安全措施越來(lái)越多,而許多安全措施也都需要時(shí)間同步信號(hào)。

        電網(wǎng)中對(duì)于北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在各裝置設(shè)備間的時(shí)間同步上,如電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和故障錄波器等的時(shí)間同步及各繼電保護(hù)裝置間的時(shí)間同步等。

        1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和故障錄波器等的時(shí)間同步

        傳統(tǒng)的定時(shí)方式有兩種:

        ⑴電網(wǎng)調(diào)度中心通過(guò)通信通道同步系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電站的時(shí)鐘,這種方式需要專用的通信通道,由于從調(diào)度中心到達(dá)各個(gè)電站的距離不一樣,通信延時(shí)也不一樣,因此只能保證系統(tǒng)時(shí)鐘在毫秒級(jí)誤差的水平;

        ⑵利用廣播、電視、天文臺(tái)等的無(wú)線報(bào)時(shí)信號(hào),這種方式一般一個(gè)小時(shí)報(bào)送一次,一個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)積累較大的誤差,同樣還由于信號(hào)傳播延時(shí),時(shí)間誤差較大,很難達(dá)到毫秒級(jí),此外還容易受到電站內(nèi)的電磁干擾影響。

        有了北斗系統(tǒng)的高精度授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用,從而有了統(tǒng)一精確的時(shí)間源,既可實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在北斗系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后的故障分析,也可以通過(guò)各開關(guān)動(dòng)作、調(diào)整的先后順序及準(zhǔn)確時(shí)間來(lái)分析事故的原因及過(guò)程。統(tǒng)一精確的時(shí)間是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行,提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。

        1.2 繼電保護(hù)間的時(shí)間同步

        北斗系統(tǒng)在繼電保護(hù)中的用途有兩個(gè):線路差動(dòng)保護(hù)和保護(hù)聯(lián)合調(diào)試。

        電流差動(dòng)保護(hù)原理就是基爾霍夫電流定理:同一時(shí)刻流入某個(gè)節(jié)點(diǎn)或廣義節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。差動(dòng)保護(hù)由于其簡(jiǎn)單、可靠和快速等特點(diǎn),已經(jīng)作為主保護(hù)廣泛應(yīng)用的母線、變壓器和發(fā)電機(jī)等設(shè)備上,但是用在長(zhǎng)距離的輸電線路就比較困難,問題就在于“同一時(shí)刻”上,傳統(tǒng)的定時(shí)方式很難保證線路兩端設(shè)備采樣時(shí)間的統(tǒng)一,北斗系統(tǒng)授時(shí)技術(shù)的應(yīng)用為線路差動(dòng)保護(hù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來(lái)了新的契機(jī)。

        帶有通道的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)在超高壓輸電線路中有著重要的意義。這些保護(hù)試驗(yàn)時(shí),為了分析保護(hù)的效果,記錄下來(lái)的兩端的電壓電流波形就必須有一個(gè)共同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),以保證試驗(yàn)的同步性。

        高頻保護(hù)調(diào)試需要在線路兩側(cè)的高頻保護(hù)上同時(shí)加故障量,以真實(shí)地模擬線路發(fā)生區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障時(shí)高頻保護(hù)的動(dòng)作行為。在線路兩側(cè)同時(shí)加故障量,靠一般的時(shí)鐘是辦不到的,這是因?yàn)橐话銜r(shí)鐘的工作精度是秒級(jí),而作為快速保護(hù)的高頻保護(hù)其工作時(shí)間是毫秒級(jí),由一般時(shí)鐘造成的誤差,無(wú)法保證兩側(cè)所加故障量的同時(shí)性。而采用具有接收北斗系統(tǒng)準(zhǔn)確授時(shí)功能的PC機(jī)控制繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置來(lái)保證兩側(cè)所加故障量的同時(shí)性,其時(shí)間誤差是微秒級(jí)的,可以滿足同時(shí)加故障量的要求。

        2 北斗系統(tǒng)短報(bào)文技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

        北斗系統(tǒng)短報(bào)文技術(shù)是北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和特色所在,此技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用,對(duì)于處理電網(wǎng)故障具有重要的意義。此技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在站內(nèi)裝置的故障監(jiān)測(cè)上和偏遠(yuǎn)地區(qū)的站內(nèi)信息化實(shí)現(xiàn)上。

        2.1 站內(nèi)裝置的故障監(jiān)測(cè)

        隨著電力資源的廣泛應(yīng)用,為了給用戶提供高效可靠安全的用電環(huán)境,在發(fā)電廠和變電站等場(chǎng)所配有大量的用于保護(hù)作用的蓄電池,蓄電池是發(fā)電廠、變電站所等電力系統(tǒng)的一種重要設(shè)備。它是保證繼電器保護(hù)和一次設(shè)備開關(guān)操作正常下作的關(guān)鍵動(dòng)力源。因電池問題造成的事故或停機(jī)損失遠(yuǎn)比電池本身價(jià)格要高得多。其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)破壞性事故的擴(kuò)大和電力設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞至關(guān)重要。及時(shí)檢測(cè)蓄電池的運(yùn)行狀態(tài),及早發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問題并加以及時(shí)地處理是保障電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要條件。

        隨著電力事業(yè)的發(fā)展,需要在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)建設(shè)變電站所。由于這些地區(qū)交通通信等設(shè)施的局限,使得設(shè)備的維護(hù)變得十分困難,設(shè)備的故障也不能實(shí)時(shí)地解決,蓄電池只是通過(guò)維護(hù)人員的定期檢修加以保障,完全不能滿足蓄電池的可靠性要求。因此,在新的形勢(shì)下,需要有新的手段來(lái)保證變電立站所運(yùn)行的安全。

        針對(duì)北斗系統(tǒng)的覆蓋面廣,運(yùn)行穩(wěn)定,無(wú)盲點(diǎn)等特點(diǎn),充分發(fā)揮北斗系統(tǒng)中的短報(bào)文的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)研發(fā)了蓄電池的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中蓄電池的工作狀態(tài)。如果出現(xiàn)故障,則直接將短信息發(fā)送到維修人員的終端,并顯示故障信息,達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和維護(hù)的目的。此技術(shù)的應(yīng)用不止可應(yīng)用到蓄電池的監(jiān)測(cè)上,更可以普及到站內(nèi)的所有設(shè)備上,通過(guò)短信的方式,可以詳細(xì)的描述出設(shè)備的故障所在,便于維護(hù)人員準(zhǔn)確判斷出故障的位置提供極大的幫助。

        2.2 偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站信息化實(shí)現(xiàn)

        與傳統(tǒng)的通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短息相比,北斗系統(tǒng)的短報(bào)文技術(shù)沒有任何的盲點(diǎn),更加適合在偏遠(yuǎn)地方站內(nèi)的使用。

        隨著國(guó)家電網(wǎng)的全面建設(shè),農(nóng)村電網(wǎng)的改造也開始了大規(guī)模的建設(shè),農(nóng)村電量的使用逐年增加,為了全面保障農(nóng)村電力的使用,農(nóng)村電力公司必須依據(jù)各個(gè)變電站的電力使用情況及時(shí)進(jìn)行合理的調(diào)度。但是由于許多變電站處于偏遠(yuǎn)地區(qū),數(shù)據(jù)通過(guò)線路傳輸非常不顯示,即使利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸,也存在諸多的盲點(diǎn)。隨著北斗系統(tǒng)的全面建設(shè)成功,電力系統(tǒng)充分利用北斗系統(tǒng)短報(bào)文的優(yōu)勢(shì),針對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)進(jìn)行了積極的應(yīng)用。已在個(gè)別偏遠(yuǎn)地區(qū)電力公司成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控,而且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,實(shí)際應(yīng)用情況良好。

        3 總結(jié)

        隨著北斗系統(tǒng)的進(jìn)一步建設(shè)完善,其提供的精確授時(shí)和更加完善的短報(bào)文技術(shù)將在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛,這些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以更好的發(fā)揮北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),更可以為我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)建設(shè)安全電網(wǎng)的目標(biāo)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]邸光宇.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)村電力系統(tǒng)中的信息化應(yīng)用.2007,3:62-63.

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        [3]李明.電力短信系統(tǒng)中的流量控制和擁塞控制策略的研究.成都理工大學(xué).2008,5.

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