智能電網(wǎng)監(jiān)測

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電網(wǎng)時間在線監(jiān)測技術(shù)的方案

電網(wǎng)時間在線監(jiān)測技術(shù)的方案摘要:從電網(wǎng)時鐘同步設(shè)備運行現(xiàn)狀啟程，分析了電網(wǎng)生產(chǎn)對時間同步設(shè)備監(jiān)測的要求，經(jīng)過細致的時間監(jiān)測技術(shù)分析和對比，根據(jù)監(jiān)測精度要求，選擇了就地和遠程時間監(jiān)測技術(shù)來組建實時時間監(jiān)測網(wǎng)，并在電網(wǎng)舉行了實際測試和應(yīng)用，性能得志電網(wǎng)生產(chǎn)和運行的要求。

關(guān)鍵詞:時間同步;時間測量;監(jiān)測系統(tǒng)引言近年來，電網(wǎng)創(chuàng)辦了大量的變電站全站統(tǒng)一GPS時間同步設(shè)備，用于給變電站內(nèi)的自動化、養(yǎng)護、接收機監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備供給參考時間信號。時間同步設(shè)備的輸出時間是否準(zhǔn)確對電網(wǎng)安好生產(chǎn)至關(guān)重要，目前幾乎全體的時間同步設(shè)備均不供給告警和狀態(tài)信息，運行人員缺乏有效手段對時間同步設(shè)備的運行狀態(tài)舉行實時監(jiān)測，給電網(wǎng)的安好生產(chǎn)帶來了隱患。電網(wǎng)1.24事故說明在現(xiàn)網(wǎng)上運行的時鐘設(shè)備有相當(dāng)一片面存在質(zhì)量問題，要挾到電網(wǎng)的生產(chǎn)安好，需要盡快建立一套行之有效的時間監(jiān)測系統(tǒng)，確保各級調(diào)度運行人員做到對時鐘的狀況心中有數(shù)，對不能達成要求的時鐘設(shè)備實時發(fā)現(xiàn)和改造，防患于未然。

1實時時間監(jiān)測的意義電網(wǎng)穩(wěn)當(dāng)性的關(guān)鍵是同步操作，設(shè)備不舉行時間同步或是時間同步質(zhì)量達不到要求，都將影響電力設(shè)備的正常運行或是故障判斷。時間對以下領(lǐng)域的應(yīng)用是分外重要的。(1)同步采樣;(2)系統(tǒng)穩(wěn)定性判別;(3)線路故障定位;(4)故障分析與事故反演;(5)繼電養(yǎng)護裝置;(6)功角測量;(7)調(diào)度自動化系統(tǒng);(8)生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)。時間在電網(wǎng)中的作用正從事后的動作依次分析向事前過程依次操縱轉(zhuǎn)變，時間的精確度對于電網(wǎng)來說變得越來越重要，時間同步網(wǎng)的創(chuàng)辦需求也越來越大。質(zhì)量合格的統(tǒng)一對時設(shè)備，是確保時間同步網(wǎng)創(chuàng)辦質(zhì)量的根基，因此時間同步系統(tǒng)的監(jiān)測變得越來越重要。

當(dāng)前在運行的時鐘設(shè)備有相當(dāng)一片面存在質(zhì)量隱患，且缺乏有效實時的監(jiān)測手段，要挾到電網(wǎng)的生產(chǎn)安好，需要盡快建立一套行之有效的時鐘監(jiān)測系統(tǒng)，確保各級調(diào)度運行人員做到對站內(nèi)同步對時設(shè)備的狀況心中有數(shù)，對不能達成要求的時鐘設(shè)備實時察覺和改造，防患于未然。

2時間監(jiān)測技術(shù)對比2.1遠程直流B碼監(jiān)測技術(shù)變電站內(nèi)的時鐘設(shè)備將輸出的IＲIG－BDC(B碼)信號通過SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸至安裝了監(jiān)測單元的網(wǎng)省調(diào)，監(jiān)測單元將測量到的精度和時標(biāo)實時的顯示在網(wǎng)管服務(wù)器上，如圖1所示。(1)方案優(yōu)點①監(jiān)測單元只需安裝在監(jiān)測中心，監(jiān)測各站點的IＲIG－BDC信號精度實時標(biāo)是否切實，系統(tǒng)創(chuàng)辦、運行及管理便當(dāng)。②絕大片面變電站時鐘設(shè)備有IＲIG－BDC輸出信號，實施便當(dāng)。(2)方案缺乏①因IＲIG－BDC信號在變電站內(nèi)需要安裝協(xié)議轉(zhuǎn)換器才能夠在SDH網(wǎng)絡(luò)上傳輸，且傳輸路徑還有延遲抖動，導(dǎo)致監(jiān)測單元的測量精度不太高，常規(guī)測量精度在百微秒級水平。在這種處境下若被測量的設(shè)備和信號已經(jīng)開頭展現(xiàn)精度偏移的時候，監(jiān)測單元由于受測量精度所限需要幾個小時左右才能察覺被測量IＲIG－BDC信號的奇怪，從而導(dǎo)致錯過最正確的處理故障時間，因此實時性一般;②需要舉行通道延時補償③若需要被監(jiān)測的站點好多，那么需要占用較多的2M通道資源。

2.2遠程NTP監(jiān)測技術(shù)變電站內(nèi)的時鐘設(shè)備將輸出的NTP信號通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至安裝了監(jiān)測單元的監(jiān)測中心，監(jiān)測單元將測量到的精度和時標(biāo)實時的顯示在網(wǎng)管服務(wù)器上，如圖2所示。(1)方案優(yōu)點①監(jiān)測單元只需安裝在監(jiān)測中心，便于創(chuàng)辦、運行和管理，工程創(chuàng)辦本金低。②監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸，通道節(jié)省且實施便當(dāng)。(2)方案缺乏①不是全體的變電站都有NTP信號輸出給監(jiān)測單元舉行測量;②因NTP本身精度不高、且在傳輸過程中還有時延抖動，導(dǎo)致監(jiān)測單元的測量精度不高，測量精度約在百毫秒甚至秒級水平。在這種處境下若被測量的設(shè)備和信號已經(jīng)開頭展現(xiàn)精度偏移的時候，監(jiān)測單元由于受測量精度所限需要幾個月的時間才能察覺被測量NTP信號的偏差，從而導(dǎo)致錯過最正確的處理故障時間，因此實時性差。

2.3遠程PTP監(jiān)測技術(shù)變電站內(nèi)的時鐘設(shè)備將輸出的PTP信號通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至安裝了監(jiān)測單元的監(jiān)測中心，監(jiān)測單元將測量到的精度和時標(biāo)實時的顯示在網(wǎng)管服務(wù)器上，如圖3所示。(1)方案優(yōu)點①監(jiān)測單元只需安裝在調(diào)度中心舉行監(jiān)測各站點的PTP精度實時標(biāo)是否切實，便于施工、節(jié)省項目本金;②因PTP信號在傳輸過程中還有時延抖動，在采用嚴格操縱抖動的協(xié)轉(zhuǎn)及特殊的支持SDH網(wǎng)絡(luò)的PTP算法后，監(jiān)測單元的測量精度可以對比高，測量精度在十微秒級水平，可以在特別鐘左右察覺被測量PTP信號的奇怪;③對監(jiān)測單元PTP的支持才能要求高，對協(xié)轉(zhuǎn)的抖動操縱要求高;④監(jiān)測點多時需要的通道數(shù)量對比多。(2)方案缺乏:不是全體的變電站都有PTP信號輸出給監(jiān)測單元舉行測量。

2.4本地監(jiān)測技術(shù)將監(jiān)控單元直接放置在變電站內(nèi)，讓監(jiān)控單元直接測量1PPS、DCLS、NTP等信號，然后將測量后的測試數(shù)據(jù)通過電力數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)傳輸至網(wǎng)省調(diào)網(wǎng)管服務(wù)器，由網(wǎng)管服務(wù)器存儲測量數(shù)據(jù)并做一些數(shù)據(jù)分析。如圖4所示。(1)方案優(yōu)點①將監(jiān)測單元放置在變電站內(nèi)，可實時監(jiān)測變電站內(nèi)的各種時間信號，不需要惦記有無適合的被測量的時間信號;②將監(jiān)測單元放置在變電站內(nèi)，裁減了被測量信號在傳輸中的延時，可以使監(jiān)測單元的優(yōu)異性能發(fā)揮到最高，即大幅度提高測量精度，其中1PPS、IＲIG－DC測量精度為50ns，NTP測量精度有75ns，可以在十秒內(nèi)分外實時的察覺時鐘設(shè)備精度的輕微偏差;③將監(jiān)測單元放置在變電站內(nèi)，展現(xiàn)意外狀況時，可將監(jiān)測單元作為備用主時鐘使用，因監(jiān)測單元本身具有時間信號輸出，切監(jiān)測單元本身具有過濾波動的先進算法不會出現(xiàn)時間跳變的奇怪現(xiàn)象，假設(shè)站內(nèi)的時鐘設(shè)備展現(xiàn)意外故障或時鐘設(shè)備的上一級時間源(如GPS、北斗等)展現(xiàn)故障時，可讓站內(nèi)的時鐘設(shè)備跟蹤監(jiān)測單元的時間信號，能夠?qū)崟r解決現(xiàn)場的故障，制止造成更大的損失。(2)此技術(shù)方案的不足因需要將監(jiān)測單元放置的變電站內(nèi)，所以相對而言增加了工程施工的工作量。

3時間監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用考慮到變電站數(shù)量浩瀚，根據(jù)電網(wǎng)分級管理的指導(dǎo)原那么，按照變電站的電壓等級將全省的時間監(jiān)測網(wǎng)分成三級監(jiān)測網(wǎng)創(chuàng)辦。三級時間監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖5所示。(1)一級時間監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測330kv及以上變電站;(2)二級時間監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測220kv變電站;(3)三級時間監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測110kv及以下變電站。

3.1一級時間監(jiān)測網(wǎng)一級時間監(jiān)測網(wǎng)主站系統(tǒng)部署在省調(diào)，監(jiān)測對象為地調(diào)和330kV及以上變電站。當(dāng)用于一級時間監(jiān)測網(wǎng)時，時鐘監(jiān)測設(shè)備部署在220kV及以上變電站內(nèi)，近距離(背靠背)地測量各種時間信號，由于500kV變電站內(nèi)的絕大片面時鐘設(shè)備或被授時設(shè)備均支持直流B碼格式。本方案建議一級時間監(jiān)測網(wǎng)的測量接口采用直流B碼方式，短距離傳輸測量信號其測量精度可以達成50ns。一級時間監(jiān)測網(wǎng)選擇調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)作為傳輸通道，將現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的測量數(shù)據(jù)送回時間監(jiān)測網(wǎng)管系統(tǒng)主站服務(wù)器，將帶有時標(biāo)的測量值舉行統(tǒng)計匯總和分析。此方式下傳輸通道上的時延對后臺的計算分析不產(chǎn)生任何影響。

3.2二級時間監(jiān)測網(wǎng)二級時間監(jiān)測網(wǎng)主站系統(tǒng)部署在地調(diào)，監(jiān)測對象為縣調(diào)和220kV變電站。當(dāng)用于二級時間監(jiān)測網(wǎng)時，時鐘監(jiān)測設(shè)備部署在地調(diào)，采用直流B碼(IＲIG－B)時鐘碼對時方式監(jiān)測220kV變電站的時鐘信號精度。變電站時鐘信號通過2M專線傳送到地調(diào)的監(jiān)測設(shè)備中。為了使直流B碼在SDH的E1通道中傳輸，需要在SDH網(wǎng)絡(luò)的兩端配置一對E1協(xié)議轉(zhuǎn)換器。在接入和調(diào)試階段，還需要監(jiān)測單元自動測量傳輸通道上的時延，通過在二級時間監(jiān)測網(wǎng)主站系統(tǒng)中設(shè)置補償來消釋偏差，最大限度地裁減傳輸通道時延變化對測量精度的影響。由于直流B碼在2M專用通道中的傳輸存在確定的時延抖動，會直接影響時鐘監(jiān)測設(shè)備的測量精度，因此二級時間監(jiān)測網(wǎng)的測量精度可以達成百微秒級水平，通過專用的通道抖動濾除算法后量精度可以達成十微秒級水平。3.3三級時間監(jiān)測網(wǎng)三級時間監(jiān)測網(wǎng)管系統(tǒng)主站設(shè)置在縣調(diào)，監(jiān)測對象為110kv及以下等級變電站。當(dāng)用于三級時間監(jiān)測網(wǎng)時，時鐘監(jiān)測設(shè)備部署在縣調(diào)，采用NTP(NetworkTimeProtocol)方式監(jiān)測110KV及以下站點的時鐘信號精度。變電站時鐘輸出NTP信號，NTP信號通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至監(jiān)測時鐘設(shè)備測量，并將測量結(jié)果實時的顯示和保存。考慮到三級時間監(jiān)測網(wǎng)的對象都是低壓等級的變電站，站內(nèi)對時間精度的要求相對低一些，因此傳送到監(jiān)測系統(tǒng)屏的被測信號優(yōu)先選擇NTP方式。由于NTP在數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸存在較大的時延抖動，會直接影響時鐘監(jiān)測設(shè)備的測量精度，因此三級時間監(jiān)測網(wǎng)的測量精度可以達成百毫秒水平。

4時間監(jiān)測系統(tǒng)創(chuàng)辦方案4.1創(chuàng)辦原那么(1)先進性原那么采用業(yè)界認可的先進技術(shù)和設(shè)備。采用高性能、高穩(wěn)當(dāng)性的技術(shù)、設(shè)備平臺。軟硬件平臺、技術(shù)支持服務(wù)、應(yīng)用開發(fā)等各片面都由具有良好品質(zhì)、信譽和豐富閱歷的廠家供給，以保證系統(tǒng)各項功能、性能指標(biāo)都達成較高水準(zhǔn)。(2)穩(wěn)當(dāng)性原那么系統(tǒng)的運行具有極高的穩(wěn)當(dāng)性，具有良好的容錯性能。在確定災(zāi)難發(fā)生時，仍能保證系統(tǒng)不間斷運行。(3)可維護性原那么系統(tǒng)務(wù)必易于維護。實時在線監(jiān)測系統(tǒng)創(chuàng)辦和開發(fā)過程中的每個環(huán)節(jié)，都務(wù)必遵循有關(guān)國際、國家標(biāo)準(zhǔn)。(4)可擴展性原那么隨著運行節(jié)點的擴展，實時在線監(jiān)測系統(tǒng)對硬件軟件的要求會不斷提高，系統(tǒng)采用的全體硬件、軟件的選型務(wù)必考慮可擴展性要求。(5)開放性原那么系統(tǒng)中選型多樣，每種設(shè)備、軟件務(wù)必具有良好的開放性，全體硬、軟件都應(yīng)遵循業(yè)界相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，支持開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，而不致產(chǎn)生運行上的“孤島”。(6)成熟性原那么為保證系統(tǒng)的穩(wěn)當(dāng)性，采用被業(yè)界廣泛采用的軟、硬件技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)、集成廠家，降低實施風(fēng)險，也可以加快系統(tǒng)的創(chuàng)辦步伐。

(7)系統(tǒng)易用性和友好性原那么供給友好的用戶操作界面，具備直觀易用的人機界面。(8)經(jīng)濟性適用性原那么系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理可行，具有良好的性價比，能有效養(yǎng)護用戶投資。(9)安好性原那么系統(tǒng)設(shè)計時，既要考慮信息資源的充分共享，更要留神信息的養(yǎng)護和隔離，因此系統(tǒng)應(yīng)分別針對不同的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境，采取必要的技術(shù)措施以保證系統(tǒng)得志等級養(yǎng)護三級的要求。

4.2創(chuàng)辦方案上海電網(wǎng)實時時間監(jiān)測系統(tǒng)創(chuàng)辦方案為在上海電力調(diào)控中心設(shè)置監(jiān)測平臺，監(jiān)測1個500kV變電站、2個220kV變電站和1個地區(qū)調(diào)控中心，組網(wǎng)拓撲見圖6。選擇一個220kV變電站，舉行遠程和本地二種監(jiān)測方式的對比。時鐘監(jiān)測網(wǎng)主站系統(tǒng)采用高性能服務(wù)器和實時時間監(jiān)測管理軟件搭建，負責(zé)采集、存儲、統(tǒng)計分析時鐘檢測單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并供給干脆直觀的界面呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，便于運維人員了解該監(jiān)測站點的時鐘精度，為下達切實的調(diào)度信息供給依據(jù)。

4.3監(jiān)測結(jié)果圖7為變電站時間監(jiān)測裝置一級組網(wǎng)就地測量數(shù)據(jù)。從圖7可以看出，