王 勤（眉山多能電力建設有限責任公司，四川 眉山 620010）

高新技術

智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案

王 勤
（眉山多能電力建設有限責任公司，四川 眉山 620010）

我國供電規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)自動化及智能化建設力度也進一步加大。本文首先對目前智能變電站采樣值組網(wǎng)技術現(xiàn)狀進行分析，然后對分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案做詳細分析，以供參考。

智能變電站；分布式同步采樣；值組網(wǎng)技術方案

我國電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模不斷擴大，自動化及智能化水平也不斷提高，方便了用戶用電方式，也提高供電效率。目前，用電數(shù)據(jù)及信息采集方式仍然采用電子式互感器及單元方式，這種方式容易受到網(wǎng)絡傳輸時間等不確定因素影響，對供電運行造成嚴重影響，所以，應采用新型的信息數(shù)據(jù)采集方式，才能滿足現(xiàn)階段人們對供電的需求。以此，本文就智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案進行如下分析。

1 智能變電站采樣值組網(wǎng)技術現(xiàn)狀

第一，變電站需要正常運行，需要不同設備具有同步性，如合并單元、測控裝置等。這種同步性具有明顯弊端，那就是當其中任何一個出現(xiàn)故障，將會影響整個供電系統(tǒng)的正常運行，從而嚴重影響了供電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。第二，由于各個供電設備具有同步性，供電信息也在同一時間發(fā)送，使得在瞬間積累很多的信息量，對交換機造成嚴重影響，進而影響了供電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。再次，涉及到的供電設備較多，無疑增加了供電系統(tǒng)的復雜性，為維修及護養(yǎng)工作帶來極大不便。第三，在供電信息傳輸時，由于采用了同步方式，流入交換機的信息量驟然增加，使得其端口信息交換速度降低及傳輸波動范圍較大；如果不采用同步式方式，則接收設備無法和不同單元之間信息處理保持同步，從而影響供電系統(tǒng)正常運行。第四，當采用供電數(shù)據(jù)同步式傳輸，需要從一個時鐘源切換到另一個時鐘源，由于時鐘脈沖存在問題，容易造成傳輸不準確等弊端。

由此可知，采樣值組網(wǎng)同步傳輸方式雖然結構簡單，能夠方便于供電信息共享，同時硬件設備較為簡單等優(yōu)點。但只有在同步系統(tǒng)的前提下，才能發(fā)揮功效，并且一旦當前時鐘出現(xiàn)故障，時鐘源切換便會受到極大影響。所以應盡快設計出一種新的采樣值組網(wǎng)傳輸技術，才能保證供電信息快速傳輸，才能使智能電站發(fā)揮其實際效用。

2 智能變電站分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案

2.1 IEEE 1588協(xié)議同步機制

該協(xié)議對分散在測量及控制系統(tǒng)內(nèi)部的時鐘同步機制給予規(guī)定，具有較高的精確性，從而在供電運行中被廣泛應用。分布在系統(tǒng)內(nèi)部的所有時鐘能夠相互發(fā)送信息，以完成校準和跟蹤。這種跟蹤發(fā)生在主鐘和從鐘之間，具體過程如下：首先，從主節(jié)點上發(fā)送報文，從節(jié)點接收。由于預計發(fā)送時間和實際發(fā)送時間之間具有一定時間差，使得報文被標記上接收標記。之后主節(jié)點上又發(fā)送一報文，和前面的不一樣，具有跟隨性，所以稱作跟隨報文，該報文包含同步報文的標記，使得節(jié)點可以利用兩種標記，完成時鐘頻率調整。其次，從節(jié)點也發(fā)送一份報文，該報文具有時間戳。該報文被主節(jié)點接收之后，返回一個接收戳，該戳可以計算出主節(jié)點和從節(jié)點之間的時鐘差。

2.2 分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案設計

以下就該技術的工作方式進行簡單介紹。

首先，該采樣值組網(wǎng)技術可以支持IEEE 1588協(xié)議交換機運行模式；該協(xié)議交換機被安裝在合并單元內(nèi)部，并且協(xié)議主鐘由于具有自身的晶振，所以和外部協(xié)議的時鐘不同步。另外，該協(xié)議主鐘在采樣值報文時采用節(jié)拍，和采樣計數(shù)器的采值方式一樣，所以保證了信息運行的穩(wěn)定性。其次，當采樣值需要輸出時，只要按照主鐘的時間，便可以有效完成。此外，該協(xié)議不僅能夠支持透明時鐘協(xié)議，還能支持局域網(wǎng)絡及其它協(xié)議。再次，每一個IEEE 1588協(xié)議和合并單元具有一一對應性，有利于主鐘和從鐘之間有效連接。

目前，IEEE 1588協(xié)議雖然在很多方面都已經(jīng)實現(xiàn)，但在單個以太網(wǎng)接口上實現(xiàn)多個IEEE 1588協(xié)議從鐘方案，目前還不能實現(xiàn)。由于從鐘數(shù)量不確定，就需要尋找解決不同時鐘標記的設備，才能實現(xiàn)分步式同步采樣。以下就將這種采樣方式作一簡述。第一，在編程門陣內(nèi)部設置時標計數(shù)器，并保證技術達到32位時回歸到零。第二，采用DSP裝置，該裝置能夠發(fā)射中斷脈沖到編程門陣內(nèi)，對計數(shù)器內(nèi)部的數(shù)值進行更新，同時鎖存時標計數(shù)器值。再次，第三及發(fā)送以太網(wǎng)包，在接受及發(fā)送時，記錄自由器數(shù)值。第四，當接收到以太網(wǎng)包之后，可以根據(jù)具體來源，來確定具體合并單元及從鐘，之后，再根據(jù)時戳值，確定以太網(wǎng)包發(fā)送時的從鐘時間，從而實現(xiàn)了IEEE 1588協(xié)議跟蹤計算。第五，采用保護測控裝置，該裝置內(nèi)部安裝有獨立采樣脈沖，能將從鐘時間和采樣時間相對應，從而準確定位了從鐘的脈沖位置。另外，在保護測控裝置內(nèi)部，還安裝有全局采樣脈沖，能夠利用不同從鐘之間的時差，計算出同步脈沖序號，并采用動態(tài)數(shù)據(jù)窗，使不在同一時間段的采樣值在同一接收裝置內(nèi)實現(xiàn)同步。

3 分布式同步采樣值組網(wǎng)技術優(yōu)點

3.1 提高了運行可靠性

采用分布式同步采樣值組網(wǎng)技術，明顯減少了設備使用數(shù)量，從而降低了投資費用。另外，在合并單元中，不再采用切換裝置，并且系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性顯著提高，不存在因單個合并單元出現(xiàn)故障而影響整個供電運行的弊端。主鐘出現(xiàn)故障之后，從鐘容易檢測，從而降低了檢測不便問題。IEEE 1588協(xié)議的運行更加自由，從而有效降低了資源消耗。

3.2 交換機負荷減小

在分布式同步采樣系統(tǒng)內(nèi)部，不同合并單元之間的結合都是隨機的，所以發(fā)射的脈沖也是隨機的，這些脈沖在短時間內(nèi)雖然具有沖突性，但發(fā)送到交換機上之后，沖突性將會大大減低，從而有效減小了交換機的運行負荷，增加了其運行穩(wěn)定性。

結語

隨著我國電網(wǎng)建設規(guī)模不斷擴大，供電要求也具有新的要求，常規(guī)的采樣值組網(wǎng)技術已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段智能化變電站采樣要求，必須進行革新，才能提高供電效率。本文就分布式同步采樣值組網(wǎng)技術方案進行分析，希望具有參考價值。

[1]趙家慶.智能變電站采樣值組網(wǎng)分布式同步技術及應用[J].電力自動化設備，2014，34（09）：154-158.

[2]李澄.智能變電站分布式同步采樣組網(wǎng)技術[J].電網(wǎng)技術，2014，38（01）：47-52.

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