左樹(shù)全

摘 要：隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，新能源發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)前電力市場(chǎng)規(guī)劃的新趨勢(shì)，小型火力發(fā)電正在逐步被取代。就目前規(guī)劃形勢(shì)來(lái)看，截止2014年8月，國(guó)家電網(wǎng)冀北區(qū)域新能源裝機(jī)已突破700萬(wàn)千瓦大關(guān)。新能源場(chǎng)站的迅速成長(zhǎng)和發(fā)展，給我們帶來(lái)清潔能源的同時(shí)，也需要考慮場(chǎng)站安全運(yùn)行的相關(guān)問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，快速有效的進(jìn)行事故分析是故障處理的根本，而前提，就是風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備能夠擁有準(zhǔn)確的對(duì)時(shí)系統(tǒng)，確保電力系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備之間時(shí)間同步。近年來(lái)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展，發(fā)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、時(shí)間順序記錄裝置及PMU的設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)全場(chǎng)準(zhǔn)確對(duì)時(shí)提出了更加嚴(yán)格的要求。因此，需要專業(yè)的對(duì)時(shí)系統(tǒng)來(lái)滿足上述要求，就目前場(chǎng)站運(yùn)行情況分析，均采用GPS和北斗雙對(duì)時(shí)系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)事故分析效率。

關(guān)鍵詞：新能源；清潔；時(shí)間同步

1 什么是對(duì)時(shí)系統(tǒng)

對(duì)時(shí)系統(tǒng)是針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中的測(cè)量、保護(hù)等設(shè)備進(jìn)行校時(shí)的高科技產(chǎn)品，通過(guò)地面接收器接收GPS、北斗等衛(wèi)星發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，地面接收器將衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行收集處理，最終輸出符合整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率的對(duì)時(shí)信號(hào)，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步。

2 常用的源衛(wèi)星對(duì)時(shí)系統(tǒng)

為提高設(shè)備對(duì)時(shí)精度，風(fēng)電場(chǎng)或變電站對(duì)時(shí)系統(tǒng)采用北斗/GPS雙系統(tǒng)對(duì)時(shí)裝置，風(fēng)別作用于全場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備，兩套對(duì)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)切換，保證對(duì)時(shí)設(shè)備的準(zhǔn)確性。

北斗對(duì)時(shí)系統(tǒng)是我國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。在風(fēng)電場(chǎng)對(duì)時(shí)方面，該設(shè)備可以產(chǎn)生多種精確對(duì)時(shí)信號(hào)，更好的服務(wù)于整個(gè)自動(dòng)化設(shè)備。GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國(guó)軍方建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在電場(chǎng)設(shè)備對(duì)時(shí)方面，由專用接收器接收衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，通過(guò)電纜、光纜和網(wǎng)絡(luò)為其他時(shí)鐘提供基準(zhǔn)信號(hào)，達(dá)到對(duì)時(shí)目的。

雙系統(tǒng)對(duì)時(shí)裝置的應(yīng)用，在電力系統(tǒng)對(duì)時(shí)精確性上得到了極大的提高，為電力系統(tǒng)事故分析起到了保障性作用。常見(jiàn)的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)時(shí)裝置有南瑞的RCS-9785系列、四方公司的CSC-196系列等對(duì)時(shí)設(shè)備。

3 對(duì)時(shí)系統(tǒng)在自動(dòng)化設(shè)備的對(duì)時(shí)方式

現(xiàn)行的北斗/GPS雙系統(tǒng)時(shí)鐘同步裝置在風(fēng)電場(chǎng)、變電站的自動(dòng)化設(shè)備的對(duì)時(shí)方式有人工對(duì)時(shí)、脈沖或時(shí)碼對(duì)時(shí)、串口報(bào)文或網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。按照自動(dòng)化設(shè)備的功能和要求的不同，對(duì)時(shí)裝置根據(jù)不同的對(duì)時(shí)裝置，選擇合適的對(duì)時(shí)方式，

3.1 人工對(duì)時(shí)方式。通過(guò)鍵盤將正確的日期和時(shí)間錄入對(duì)時(shí)裝置的控制設(shè)備，控制設(shè)備經(jīng)過(guò)運(yùn)算，依次將對(duì)時(shí)數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)數(shù)走時(shí)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)出，給被授時(shí)設(shè)備對(duì)時(shí)。但是在人工對(duì)時(shí)過(guò)程中，只能實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分的對(duì)時(shí)精度，無(wú)法準(zhǔn)確將時(shí)間精確對(duì)至秒級(jí)和毫秒級(jí)別，所以，人工對(duì)時(shí)精確度較低，可應(yīng)用于對(duì)時(shí)精度要求較低的設(shè)備。

3.2 脈沖或B碼對(duì)時(shí)方式。脈沖和B碼對(duì)時(shí)又稱為硬對(duì)時(shí)，利用硬件邏輯設(shè)計(jì)的跳變信號(hào)作為時(shí)間同步的計(jì)數(shù)基準(zhǔn)標(biāo)碼，將外部參考源的分秒脈沖給計(jì)數(shù)器的秒和毫秒位清零，輸出準(zhǔn)確的對(duì)時(shí)信號(hào)。脈沖對(duì)時(shí)可以分為秒脈沖（PPS）、分脈沖（PPM）和時(shí)脈沖（PPH）三種方式，間隔1秒、1分鐘和一小時(shí)分別對(duì)相應(yīng)的時(shí)刻對(duì)時(shí)一次。而B(niǎo)碼對(duì)時(shí)是每秒鐘輸出一幀含有時(shí)間、日期和年份的時(shí)鐘信息，對(duì)設(shè)備進(jìn)行對(duì)時(shí)。就目前應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，硬對(duì)時(shí)精度較高，主要應(yīng)用于測(cè)控、保護(hù)、PMU等站端設(shè)備。

3.3 報(bào)文或網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式。報(bào)文和網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)又稱為軟對(duì)時(shí)，是利用報(bào)文通訊和網(wǎng)絡(luò)通訊等方式進(jìn)行對(duì)時(shí)。報(bào)文對(duì)時(shí)通過(guò)時(shí)鐘的串行口，接收時(shí)鐘信息，來(lái)矯正自身的時(shí)鐘，對(duì)時(shí)協(xié)議有RS232協(xié)議、RS422/485協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)通過(guò)配置網(wǎng)口的IP及子網(wǎng)掩碼的參數(shù)，使用以太網(wǎng)線將PC機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)裝置連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)。軟對(duì)時(shí)精度接近硬對(duì)時(shí)系統(tǒng)，通常為秒級(jí)和毫秒級(jí)別，而且軟對(duì)時(shí)信號(hào)的傳輸媒介要求降低，應(yīng)用范圍較廣。

4 對(duì)時(shí)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的作用

為滿足新能源供電系統(tǒng)的需要，新能源風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、光伏電站應(yīng)運(yùn)而生，隨之繼電保護(hù)設(shè)備和測(cè)控裝置也得到了很大發(fā)展，對(duì)整個(gè)裝置時(shí)間同步的精度要求進(jìn)一步提高，所以，對(duì)時(shí)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要性也受到了更高關(guān)注。

4.1 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常采用SOE（事件順序）來(lái)確定電力故障發(fā)生的先后，從而快速確定故障點(diǎn)的位置，是電力系統(tǒng)故障推理分析的依據(jù)。所以要確保風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波器、SCADA系統(tǒng)、安穩(wěn)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、PMU裝置等自動(dòng)化設(shè)備時(shí)間統(tǒng)一，保證自動(dòng)化設(shè)備和事件記錄的時(shí)鐘正確。

4.2 由于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用是同時(shí)完成的整體，對(duì)同一時(shí)刻電網(wǎng)各相關(guān)部位的電壓、電流、相量、頻率、輸送功率和同一線路流入、流出的電能等信息進(jìn)行測(cè)錄，可供調(diào)度人員進(jìn)行電力調(diào)度和事故分析，也是維持高質(zhì)量電能的監(jiān)控基礎(chǔ)。

4.3 對(duì)其他一些時(shí)間精度要求較高的自動(dòng)裝置，如安全穩(wěn)定控制裝置、AGC、AVC裝置等均需要利用自動(dòng)對(duì)時(shí)系統(tǒng)來(lái)精確測(cè)定，這樣才能更加綜合優(yōu)化整個(gè)電網(wǎng)功率和電壓，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)有功、無(wú)功自動(dòng)平衡。

5 對(duì)時(shí)系統(tǒng)的常見(jiàn)的異常現(xiàn)象及處理

對(duì)時(shí)裝置若出現(xiàn)問(wèn)題，大致可分為以下幾大類型的問(wèn)題：

5.1 CPU板故障。由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備壽命會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而縮短，裝置內(nèi)部部分芯片老化，導(dǎo)致對(duì)時(shí)裝置出現(xiàn)問(wèn)題。遇到此類情況，根據(jù)實(shí)際情況更換部件。

5.2 接收天線故障。天線是對(duì)時(shí)裝置用來(lái)接收衛(wèi)星信號(hào)的重要設(shè)備，對(duì)時(shí)裝置能否精確對(duì)時(shí)，主要看天線的接收強(qiáng)度如何。GPS和北斗系統(tǒng)的天線必須安裝在建筑物頂端或其他開(kāi)闊處，天線頂端保持水平，并安裝在天線支架上且固定可靠，并且用防水膠布包裹轉(zhuǎn)接頭。不得剪斷、延長(zhǎng)、縮短天線或加裝天線長(zhǎng)度。在使用蘑菇頭天線時(shí)，要確保天線的增益與天線的電纜長(zhǎng)度匹配，天線假設(shè)原則是順著天線頭向上能夠看到360度的天空。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的天線假設(shè)要求要特別注意南方50m內(nèi)沒(méi)有明顯障礙物。

如果天線位置安裝不對(duì)或者天線內(nèi)部故障，也會(huì)導(dǎo)致裝置出現(xiàn)無(wú)法鎖星的問(wèn)題，如出現(xiàn)上述現(xiàn)象，建議先將天線移動(dòng)至開(kāi)闊位置或更換天線。

5.3 參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤

有些保護(hù)裝置可在內(nèi)部選擇對(duì)時(shí)種類，選擇不當(dāng)會(huì)引起無(wú)效對(duì)時(shí)。綜自系統(tǒng)也可設(shè)置為站內(nèi)和站外對(duì)時(shí)，兩種的精度有差別。

5.4 有的電站設(shè)備較多，單臺(tái)裝置無(wú)法帶太多負(fù)荷，如負(fù)擔(dān)太多，會(huì)引起對(duì)時(shí)紊亂。此時(shí)可根據(jù)情況增加一定數(shù)量的對(duì)時(shí)擴(kuò)展設(shè)備，以解決類似問(wèn)題。