李勝亮

（中鋁洛陽銅加工有限公司，河南 洛陽 471039）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多企業(yè)的高壓配電系統(tǒng)（本文章以企業(yè)的10KV配電系統(tǒng)為主，以下同）自動化程度越來越高。企業(yè)配電站根據(jù)生產(chǎn)功能和重要程度分別設(shè)置，分為主控站（一級站）、區(qū)域站（二級站）、功能站（三級站）等，每一級配電站內(nèi)安裝多臺獨(dú)立運(yùn)行的高壓配電柜（以KYN28A型為主），高壓柜安裝微機(jī)綜合保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)對本柜配電負(fù)荷的綜合保護(hù)與遠(yuǎn)程操作[1]。每一級配電站內(nèi)安裝集中的通訊管理裝置，各個配電站之間采用光纖集中接至總控制室的工控機(jī)的自動化系統(tǒng)上，從而實(shí)現(xiàn)了各級配電站的遠(yuǎn)程管理。電網(wǎng)運(yùn)行情況瞬息萬變，為了在其發(fā)生事故時能夠以發(fā)生時間先后準(zhǔn)確追溯始發(fā)故障、連鎖故障，及時處理或隔離故障點(diǎn)，保障電網(wǎng)運(yùn)行，需要統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)和時間精度，以保證自動化控制系統(tǒng)、故障錄波、SOE等一系列變電站自動化裝置運(yùn)行的準(zhǔn)確性[2,3]。

1 配電柜的微機(jī)綜合保護(hù)裝置

微機(jī)綜合保護(hù)裝置安裝在獨(dú)立的配電柜上，它是以微處理器為核心，具備過流、速斷、延時跳閘、電壓監(jiān)測、報(bào)警與故障記錄、計(jì)量監(jiān)測等功能，通過RS-485通訊具備遠(yuǎn)程管理功能，是電力自動化系統(tǒng)最終端的數(shù)據(jù)采集、記錄、執(zhí)行器件。它記錄任一臺配電柜的故障情況及故障時間均通過傳輸網(wǎng)絡(luò)輸送到中控室的自動化控制系統(tǒng)上。

2 企業(yè)配電自動化控制系統(tǒng)

企業(yè)的配電自動糊控制系統(tǒng)是安裝于中控室工控機(jī)上的管理系統(tǒng)，它通過傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對各級配電站和各個配電柜的遠(yuǎn)程分別管理，主要具備數(shù)據(jù)采集及處理、遠(yuǎn)程操作就控制、事故報(bào)警和記錄功能、報(bào)警事件啟動事故追憶、監(jiān)控顯示、故障錄波、報(bào)表生成及打印功能。

3 時間同步系統(tǒng)

（1）概述。配電自動化控制的時間同步系統(tǒng)指為了規(guī)范電網(wǎng)內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備的時間準(zhǔn)確性和精度而設(shè)立的時間同步系統(tǒng)，使所有軟硬件在統(tǒng)一的時間精度下運(yùn)行。在整個電網(wǎng)中，電力設(shè)備都是在線運(yùn)行，并實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，而時間同步系統(tǒng)的可靠性在這里尤為重要。事故發(fā)生后，可以通過查找SOE裝置的記錄幫助運(yùn)行維護(hù)人員明確事故發(fā)生的時間。這樣做，可以及時解決問題，不走彎路。電網(wǎng)自動化裝置和工控機(jī)自帶的實(shí)時時鐘受現(xiàn)代制作工藝的限制，其精度并不是統(tǒng)一的，有很小的誤差。這些小誤差隨著設(shè)備的長時間運(yùn)行慢慢積累，進(jìn)而形成較大的誤差，最終影響時鐘的準(zhǔn)確性，使其失去時間計(jì)量作用。

目前，時間同步對時方式有很多，基于電網(wǎng)系統(tǒng)的特殊性，各級配電站的反饋級差不超過1s，綜保裝置的最高時間設(shè)置精度為0.001s，為了追溯故障設(shè)備的時間先后，要求授時系統(tǒng)的時間精度不小于毫秒級，因此一般采用GPS+BDS授時系統(tǒng)。GPS和BDS雙運(yùn)行或單運(yùn)行模式均可，為了保證可靠性，最好采用雙運(yùn)行模式。

時間同步系統(tǒng)的架構(gòu)圖如下。

圖1 衛(wèi)星時間同步系統(tǒng)的架構(gòu)

（2）系統(tǒng)的工作原理。衛(wèi)星接收模塊從GPS、北斗衛(wèi)星接收精確的時間信息，經(jīng)編碼處理后再通過RS-232接口向控制中心服務(wù)器提供時間信息和秒脈沖信號，該時間同步信號同步于世界時UTC。NTP服務(wù)軟件使電網(wǎng)控制中心服務(wù)器成為標(biāo)準(zhǔn)NTP衛(wèi)星時間同步系統(tǒng)，并能通過電網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)軟件同步網(wǎng)內(nèi)的各工作站、路由器、交換機(jī)和配電柜的綜合保護(hù)裝置，從而實(shí)現(xiàn)整個電網(wǎng)控制系統(tǒng)的時間同步。

4 時間同步系統(tǒng)在企業(yè)供配電系統(tǒng)故障處理中的應(yīng)用

（1）某企業(yè)設(shè)置總配電站一座，分配電站10個（編號為1#-10#配電站），總配電站主要為接受供電公司10KV配電網(wǎng)絡(luò)，并配出10KV供電線路給分配電站，分配電站給負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的各種變壓器、高壓電機(jī)供電。

（2）該企業(yè)設(shè)有主控制室，11個配電站無人值守，每個配電站設(shè)置獨(dú)立的通訊管理終端（通訊管理機(jī)）負(fù)責(zé)本分站內(nèi)所有獨(dú)立高壓柜的綜合保護(hù)裝置管理。11個配電站的通訊管理終端通過將信息傳輸至主控室，主控室安裝有兩臺獨(dú)立運(yùn)行的工控機(jī)，均安裝電力自動化控制監(jiān)控系統(tǒng)，兩臺工控機(jī)互為備用，數(shù)據(jù)實(shí)時共享傳輸，共同負(fù)責(zé)整個公司電力系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控、異常報(bào)警、電字自動抄報(bào)和報(bào)表輸出、遠(yuǎn)程操作與反饋等。

（3）2018年X月X日X時X分，總控制室值班人員收到多起聲光報(bào)警，顯示為5#配電站多面高壓柜跳閘。5#高壓配電站為該企業(yè)的壓縮空氣站，負(fù)荷均為10KV高壓電動機(jī)，平時兩段供電分別運(yùn)行。該站的電網(wǎng)故障將使全企業(yè)的壓縮空氣失壓，越及早處理對企業(yè)的損失越小。值班人員立即聯(lián)系檢修人員到5#高壓配電站處理故障，檢修人員到達(dá)5#高壓配電站后發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)1#進(jìn)線柜及1段母線斷電失壓，1段母線的5面高壓柜斷電失壓，于是采用試合閘的方式進(jìn)行送電，當(dāng)遇到故障柜時，1段母線會再次失壓，從而判定故障點(diǎn)。結(jié)果1#進(jìn)線柜及配出柜送電后均再無跳閘，故障點(diǎn)未找到。

（4）壓縮空氣恢復(fù)供氣壓力后，該企業(yè)的技術(shù)處電氣工程師隨即進(jìn)行事故調(diào)查。該工程師認(rèn)為5臺配出柜同時發(fā)生故障的可能性很小，必定有先發(fā)故障，從而導(dǎo)致1#進(jìn)線柜跳閘和1段母線失壓。于是改工程師調(diào)取1段母線的6個綜合保護(hù)裝置數(shù)據(jù)，結(jié)果均顯示如下主要報(bào)警信息：15:42:3608 三相失壓報(bào)警。15:42:3608 主斷路器儲能完成。15:42:3608 主斷路器故障分位。

后查詢每個綜保裝置的時間精度設(shè)置均為0.01s，因此從單體配電柜的的綜保裝置不能確定先發(fā)故障。該工程師于是查看了總控制室電力自動化控制監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警記錄，主要如下：15:42:36088 5#站1#高壓電動機(jī)三相失壓，斷路器分位。15:42:36088 5#站1#高壓電動機(jī)就地報(bào)警輸出，遙測信號開。15:42:36088 5#站2#高壓電動機(jī)三相失壓，斷路器分位。15:42:36088 5#站2#高壓電動機(jī)就地報(bào)警輸出，遙測信號開。15:42:36088 5#站4#高壓電動機(jī)三相失壓，斷路器分位。15:42:36088 5#站4#高壓電動機(jī)就地報(bào)警輸出，遙測信號開。15:42:36088 5#站5#高壓電動機(jī)三相失壓，斷路器分位。15:42:36088 5#站5#高壓電動機(jī)就地報(bào)警輸出，遙測信號開。15:42:36087 5#站1#進(jìn)線柜三相失壓，斷路器分位。15:42:36087 5#站1#進(jìn)線柜就地報(bào)警輸出，遙測信號開。15:42:36085 5#站3#高壓電動機(jī)速斷跳閘，斷路器分位。15:42:36085 5#站3#高壓電動機(jī)地報(bào)警輸出，遙測信號開。

該工程師從上述報(bào)警記錄中發(fā)現(xiàn)3#高壓電動機(jī)是始發(fā)故障，因此讓檢修人員對3#高壓電動機(jī)及供電電纜進(jìn)行絕緣檢測，發(fā)現(xiàn)3#高壓電動機(jī)繞組對地電阻為0，其供電線路和其余電動機(jī)和線路絕緣均合格，因此判定3#高壓電動機(jī)為始發(fā)故障，隨后脫開3#高壓電動機(jī)配電柜，其余5臺高壓柜順利送電，供氣系統(tǒng)采用雙電源系統(tǒng)。

（5）事故總結(jié)。①該企業(yè)雖然安裝了時間同步系統(tǒng)，時間精度為0.001s，但分體配電柜的綜保裝置時間精度均錯誤的設(shè)置成了0.01s，導(dǎo)致在本體配電柜無法分辨時間先后并引發(fā)越級跳閘。因此需要對綜保裝置的時間精度重新設(shè)定，與時間同步系統(tǒng)、中控室的控制系統(tǒng)時間精度一致，均為0.001s。②該主控室的電力自動化控制監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)良好，使得故障溯源得以展開，最終發(fā)現(xiàn)了始發(fā)故障。

5 結(jié)語

（1）企業(yè)配電系統(tǒng)的時間同步系統(tǒng)可以有效防止電力系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘不同步造成的數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE時間信息邏輯混亂，造成故障分析難以進(jìn)行，處理故障時間增加，對企業(yè)的生產(chǎn)和安全帶來隱患。

（2）企業(yè)配電系統(tǒng)的時間同步系統(tǒng)應(yīng)用后，應(yīng)確保系統(tǒng)內(nèi)每臺單獨(dú)設(shè)備的時間精度與授時系統(tǒng)的精度保持一致，并采用防篡改的措施，這樣才能保障全系統(tǒng)時間精度的一致性。

（3）在實(shí)際應(yīng)用中，以GPS為主的時間同步系統(tǒng)裝置較多，隨著我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的功能日趨強(qiáng)大，采用BDS為主的時間同步技術(shù)越來越先進(jìn)，因此采用GPS+BDS雙系統(tǒng)運(yùn)行的授時系統(tǒng)更能確保企業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。