（國網(wǎng)四川雅安電力（集團）股份有限公司，四川 雅安 625000）

在電力系統(tǒng)中，它是時間相關(guān)的系統(tǒng)、在基于時間軸的波形中，通過電壓、電流、相角、功角的變化，來對電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供了有利的保障，在時間同步中的有要求是：繼電保護裝置、自動化裝置、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)要基于統(tǒng)一的時間基準運行。這樣來滿足同步采樣、系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別、線路故障及逆行那個具體的定位、故障錄波、故障進行分析以及故障反演時間一致性的要求。這些能夠提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行的效率。

1 電力系統(tǒng)時間同步及其原理

在當前，電力系統(tǒng)的時間同步中主要的通過確定變電站內(nèi)GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)統(tǒng)一狀態(tài)，以及對于一些比較陳舊的變電站要進行時間同步的配置。時間同步就是一種最基本的技術(shù)應(yīng)用，在電力系統(tǒng)的運用中，時間同步也在不斷的更新，不斷的提高技術(shù)以及工藝。但是在GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)中由于設(shè)備的品牌不同這就使得站內(nèi)、站與站之間的時間不能夠統(tǒng)一。在運行的過程中時間接受系統(tǒng)之間不能夠相互通用，這就會造成內(nèi)部之間的運行不能夠不能確定準確的備份，不能夠保障整個系統(tǒng)運行的可靠性。因此在電力系統(tǒng)的設(shè)備更新的狀態(tài)中要逐漸的擴展到發(fā)電廠、變電站控制中心、調(diào)度中心等相關(guān)的電力系統(tǒng)，加強對時間同步的技術(shù)，并且在該系統(tǒng)中要基于不同的授時源要建立時間同步，而且之間要互為熱備用。更廣泛的應(yīng)用電力系統(tǒng)的時間同步技術(shù)。

現(xiàn)代的時鐘同步的原理就是在電力系統(tǒng)中安裝了各種自動化的設(shè)備主要有監(jiān)控裝置、PMU、故障錄波器、微機保護裝置、分時電能表等。這些自動化設(shè)備的內(nèi)部都有實時時鐘，但是這些電子鐘也有可能出現(xiàn)的誤差是：初始值設(shè)備的不夠準確；石英晶體振蕩頻率誤差及其頻率振蕩的溫度漂移和老化漂移；電路中電容量的變化等。因此要對這些電子鐘進行校準，其中的原理就與我們?nèi)粘Ｉ钪械膶κ直硪粯?，隔一定實踐要對時間基準信號進行設(shè)置一次。在當前主要的是利用GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)取得時間基準信號，并且能夠換成各種自動化設(shè)備需要的實踐信號輸出。這就實現(xiàn)了各個自動化設(shè)備的時間的統(tǒng)一。將這種時鐘同步的技術(shù)運用到電力系統(tǒng)中去。

2 電力系統(tǒng)對于實踐同步的需求

在電力自動化設(shè)備對于時間同步的精度有不同的要求，但是根據(jù)一般的電力系統(tǒng)來說，其中授時精度可以大致的分為4種，具體的表現(xiàn)如下文所述。

2.1 在電力系統(tǒng)時間同步的系統(tǒng)中，實踐同步準確度不大于1μs

這其中包括線路行波故障測距裝置、同步相量裝置、雷電定位系統(tǒng)的裝置、電子式互感器的合并單元等相關(guān)的裝置。

2.2 時間同步準確度不大于1ms

這其中包括故障錄波器、SOE裝置、電氣測控單元、PMU、功角測量系統(tǒng)、保護測控一體化裝置、事件順序記錄裝置等一系列的裝置。

2.3 時間同步準確不大于10ms

這其中包括微機保護裝置、安全自動化裝置、饋線終端裝置、變壓器終端裝置、配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)等

2.4 時間同步準確不大于1s

這其中包括的有：電能量采集裝置、負荷，用電監(jiān)控終端裝置、電氣設(shè)備在線狀態(tài)檢測終端裝置或者是自動化記錄、控制、調(diào)度中心數(shù)字顯示時鐘、火電廠以及水電廠、變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控與采集數(shù)據(jù)、EMS、電能量計費系統(tǒng)、繼電保護以及保障信息管理系統(tǒng)主站、電力市場技術(shù)支持聯(lián)系系統(tǒng)等一些主站、還有就是負荷監(jiān)控，用電管理系統(tǒng)主站、配電網(wǎng)自動化、管理系統(tǒng)的主站、調(diào)度管理信息系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)等相關(guān)的管理系統(tǒng)。

3 電力系統(tǒng)內(nèi)時間同步技術(shù)

時鐘同步技術(shù)能夠使電力系統(tǒng)重數(shù)量比較多、分布廣泛的智能電子設(shè)備獲得統(tǒng)一的時間基準，因此這種技術(shù)對于電網(wǎng)的實時監(jiān)控、并網(wǎng)管理和安全保護具有很重要的意義。其中比較常見的電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)有：

3.1 脈沖對時

這種脈沖對時也叫做硬對時，其基本的工作原理就是利用脈沖的準時沿即上升沿或者是下降沿來進行校準被授時設(shè)備。根據(jù)脈沖對時的優(yōu)點可以了解到授時精度比較的高、在使用的過程中被動點的適應(yīng)性比較強，但是它存在的缺點是僅僅能夠校準到秒，剩下其他的數(shù)據(jù)都需要人工預(yù)置進行。其中比較常用的脈沖對時的信號有1PPS、1PPH等信號。

3.2 串口報文對時

這種對時也稱為軟對時。它是通過利用一組時間數(shù)據(jù)并且按照一定的格式進行的，在串行通信的接口發(fā)送給被授時裝置。被授時裝置就會利用這組數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)的內(nèi)部時鐘。串口報文對時的優(yōu)點是：數(shù)據(jù)比較的全面、不需要任何人工的預(yù)置，但是其中也存在著缺點：授時精度比較低，報文的格式需要授時和被授時裝置雙方進行約定。其中常用的串行通信接口有RS-232。RS-422或者是RS-485等接口通信。

3.3 時間編碼方式對時

這種時鐘同步技術(shù)主要是為了解決兩種對時方式的矛盾，通常在常用的過程中采用比較多的兩種對時方式結(jié)合的方法。也就是脈沖和串口相結(jié)合的兩種方式。但是在輸送的過程中需要同時輸送兩種信號，這就造成了信號的矛盾，因此為了解決這種矛盾，目前采用的是國際上通用的時間格式碼，它的原理是將脈沖對時的準時沿和串口報文對時的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。這樣就能夠組成一個脈沖串。最終來輸送時間信息。因此被授時設(shè)備就能夠通過這個脈沖串中解析春準時沿和一組時間數(shù)據(jù)。這種碼被稱為IRIG-B碼，通過研究表明：時間編制碼方式對時的優(yōu)點是數(shù)據(jù)比較的全面，其中對時的精度比較的高，在這其中不需要設(shè)置人和的人工預(yù)置，但是它在運行的過程中其中的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很有可能帶來一些困擾。

3.4 網(wǎng)絡(luò)方式對時

網(wǎng)絡(luò)方式的對時主要的是基于時間協(xié)議NTP，精確時間協(xié)議PTP。其中當前比較簡單的網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議SNTP應(yīng)用的比較多。在網(wǎng)絡(luò)時鐘傳輸時：傳輸?shù)氖且?990年1月1日0時0分0秒算起時間戳的用戶數(shù)據(jù)協(xié)議報文。這里運用的是64位進行表示，其中前32位為秒后32為秒等分數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)中保溫的往返時間是可以估算的。最常用的是采用補償算法來達到最終精確對時的目的。其中PTP所具備的的雙重優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中能夠滿足對時間精度的要求，PTP系統(tǒng)是支持PTP時鐘同步協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，一個PTP系統(tǒng)通常包括PTP時鐘同步設(shè)備和各種普通設(shè)備、終端等。其中PTP協(xié)議將報文劃分為兩種PTP事件消息和PTP普通消息。網(wǎng)絡(luò)授時方式可以接入網(wǎng)絡(luò)的任何系統(tǒng)提供對時。

4 影響時鐘同步精度的因素

影響時鐘同步精度的因素有兩個：時間戳數(shù)據(jù)精度、路徑延遲對稱情況。

5 電力系統(tǒng)中GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)的作用

在電力系統(tǒng)中時鐘同步技術(shù)的作用是能夠相位測量，在電力系統(tǒng)中的電壓和電流波形基本上是通過正弦波、頻率、幅值和相角弦波的三個要素，這在電力系統(tǒng)中，頻率是相同的，幅值比較容易測量。其中相角測量是一個難題；對于故障測距。在電力系統(tǒng)中，輸電線路會經(jīng)常發(fā)生各種故障，但是由于線路比較長，并且地形比較復(fù)雜，但是GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)應(yīng)用輸電線路發(fā)生故障時，故點將產(chǎn)生線路兩端以光速進行的行波，如果能在同一時間基準下記錄兩端首次接受到的行波時刻，就很容易確定出故障點的位置，這就是行波測距的原理；雷電監(jiān)測系統(tǒng)。在雷電閃產(chǎn)生電磁波往空間各個方向傳播時，各個基站測=接收到電磁波的時間和電磁波的幅值，同時能夠傳送到中心站，這樣就可以測量出雷閃位置以及雷電流的大??；繼電保護。GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的繼電保護有：線路差勁保護和保護聯(lián)合調(diào)試。

通過GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)衛(wèi)星同步時鐘技術(shù)在電力系統(tǒng)中的使用，能夠有效的減少檢修和運行人員的工作量，能夠使變電站內(nèi)部的運行設(shè)備得到統(tǒng)一、標準的時間基準，這樣就方便了設(shè)備運行，提高了電力系統(tǒng)中自動化的水平。

結(jié)語

通過同步技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，在滿足同步精度的要求中，采用了組合方式進行授時，其中借用GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)技術(shù)與PTP技術(shù)，在一套運行管理系統(tǒng)中存在著多種方式中正常的運行，能夠充分的應(yīng)用授時時鐘，這樣就提供了有效的信息。將一種相對于比較成熟的頻率同步技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，能夠不斷的研發(fā)出新的時間同步的技術(shù)，這就為以后頻率同步與實踐同步技術(shù)的統(tǒng)一奠定了良好的基礎(chǔ)，因此，要不斷的進行研究，將這種時鐘同步技術(shù)應(yīng)用到變電站、發(fā)電廠、調(diào)控中心、水電站等一些電力系統(tǒng)中，將這種技術(shù)不斷的引進、應(yīng)用，為提高我國的電力系統(tǒng)的技術(shù)進步做出更大的貢獻。

[1]王國棟，杜志偉.基于GPS和北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)的同步時鐘研制及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2011（15）.

[2]王鵬程，梁志廣.基于FPGA的IEEE1588協(xié)議的實現(xiàn)及其在電力系統(tǒng)中廣泛測量中的應(yīng)用[J].電力技術(shù)研究，2010（24）.

[3]基于FPGA的電力系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)實現(xiàn)[J].電力科學(xué)與工程，2009（12）.