嵌入式远动系统在时间同步在线监测技术中的应用.pdf

2 0 1 5年 1 2月 第 4 3卷 第 6期( 总第 2 4 1期) D e c 2 0 1 5 Vo1 43 No 6( Se r No 2 4 1) 嵌入式远动系统在时间同步 在线监测技术 中的应用 App l i c a t i o n of Emb e dd e d Te l e c o n t r o l Sy s t e m i n Ti me Sy nc h r o ni z a t i o n On l i n e M o n i t o r i n g Te c hn o l o g y 张继国 ， 李育发 ， 杨 松 ， 董 添 ， 周桂 中。 ， 张俊伟 ( 1 国网吉林省电力有限公 司， 长春 1 3 0 0 2 1 ； 2 国电南瑞科技股份有限公 司， 南京 2 1 0 0 6 1 ) 摘 要 ： 介 绍 了时问 同步在线 监测技术 ， 对嵌 入式 Vx w o r k s远动 系统时 间同步管理 的实现方法进 行 了分析 ， 重点 阐述 了实现 时间同步在线 监测 的重 要环节嵌 入式 Vx w o r k s远动 系统所构 建的组 网架 构、 配置信息流 以及 该嵌人 式 Vx w o r k s远动系统在 电网时钟管理系统 中所 进行 的时 间同步信息采集 、 数据辨识 、 分析处理 的功能实现和技术 方 案 。 关键 词 ： 远动系统 ； 时间同步在线监测技术 ； 嵌入 式 ； 乒乓原理对 时 Ab s t r a c t： Thi s p a pe r i nt r o du c e s t he t i m e s yn c hr o ni z a t i o n on l i ne moni t or i n g t e c hn ol og y， a na l y z e s t he i mpl eme nt a t i on me t ho d of t i me s ync hr o ni z a t i o n ma na ge me nt f or e mbe dd e d Vxwor k s t el e c o nt r o l s ys t e m ， e xp oun ds t he i mpor t an t l i n k of t he r e a l i z a t i on o f t i me s yn c hr o nou s on l i ne mon i t o r i ng，ne t wor k a r c h i t e c t ur e an d c o n f i g u r a t i o n i n f o r ma t i o n c o n s t r u c t e d b y e mb e d d e d Vx wo r k s t e l e c o n t r o l s y s t e m Ex p o u n d s t h e t i me s y n c h r o n i z a t i o n i n f o r ma t i o n c o l l e c t i o n， d a t a i d e n t i f i c a t i o n， a n a l y s i s p r o c e s s i n g a n d t e c h n o l o g y s o l u t i o n s b y c l o c k ma na g e m e n t s ys t e m o f po we r gr i d us i ng e m b e dd e d Vxwor ks t e l e c ont r o l s ys t e m Ke y wor ds：t e l e c o nt r o l s ys t e m ；t i me s y nc hr o ni z a t i o n on l i n e moni t or i n g t e c hn ol og y；e mbe dd e d；pi ng p ong t i me p r i nc i pl e 中图分类 号： T M7 3 4 ； T P 8 9 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 0 1 0 3 在能源互联和智能电网快速发展 的背景下 ， 智 能变电站实现全站 自动化系统和调度主站的时间同 步管理 已是基本要求 ， 已经不存在技术壁垒， 但是 ， 对于 大量正在运行 的 常规 变电站 ， 特 别是 2 2 0 k V 电压等级及其 以上 的综合 自动化变电站 ， 要完全实 现间隔层各节点 、 站控层各系统及 电网调度之间的 时间闭环管理还存在着诸 多难点 ， 不能仅仅依靠智 能化 改造 来 实现 。 因为 系统 改造 存在 着工 作量 大 、 效 率低 、 运行负荷停电不易等诸多 因素的制约 ， 这就要 求 一种新 的技术 方案 来解 决上 述难题 ， 因此 ， 本文 提 出了一种 嵌 入式远 动 系统 时间 同步 在线 监测技 术 。 1 时 间同步在线监测技 术 1 1 技 术原 则 电 网调 度端 时 间同步 在线 监测 及时 钟管 理是 以 调度主站前置网关机作为时钟同步监测管理者为前 提 ， 通 过 NTP D( 服务 器 时 间 同步 ) 工 具 实现 对 其 他 的服务器和设备的时间同步监测。 变电站端时间同步在线监测及时钟管理是以变 电站侧 的监控后 台主机作为站控层时问同步在线监 测 管理 者为 前 提 ， 以 NT P( 网络 时问 协议 ) 乒乓 对 时 为 原理 ， 对 时钟 源设备 、 测 控装 置 、 故 障 录波设 备 、 一 体化电源设备、 保信系统等进行时间同步在线监测 。 电网调度端与变电站端之间的时间同步监测管 理 是 以调 度 主 站前 置 网关 机作 为 管理 者 为 前提 ， 基 于 三 时标 乒 乓 原理 ， 通 过 D L T 4 7 6 - 2 0 1 2 ( 电力 系 统实时数据通信应用层协议 或 DL T 6 3 4 5 1 0 4 2 0 0 9 ( ( 远 动设 备 及系统 实 现对 变 电站端 通信 网关 机 的时 间同步 在线 监测 管理 。 1 2 乒乓 原理 对 时 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 8 2 4 作者简介 ： 张继 国( 1 9 7 6 ) ， 男， 高级工程师 ， 从 事电力 系统 自动化应 用研 究及 管理 工作。 2 0 1 5年 1 2月 第 4 3卷 第 6期( 总第 2 4 1 期) De c 2 01 5 Vo 1 4 3 No 6 ( S e r No 2 4 1 ) 电网调度 时 间同步 在线监 测 系统针 对时 钟 同步 监 测 功能 的实 现 主要 涉 及前 置 应 用 ， 前置 应 用 通过 I E C1 0 4规 约 或 D I T 4 7 6 2 0 1 2与变 电 站 自动 化 系统 进行 乒 乓原 理 对 时 ， 根 据 对 时结 果 检测 各 变 电 站 时钟 对时 的准确 性 ， 从 而保 证 全 网 时钟 同 步 的准 确性 。 具体原理及对时流程见图 1 ， 图中时钟差 A t 一 ( 。 一t ) +( 。 一t ) 3 2， 其中： t 。 为调度端发送“ 测 量时钟请求” 的时标 ； 为厂站收到“ 测量时钟请求” 的时标 ； t 为厂站端发送“ 测量时钟请求 的结 果” 的 时标 ； t 。 为调度端收到“ 测量时钟请求的结果” 的时 标 。 被测时问轴 t 一t 基准时间轴 t 图 1乒 乓 对 时 流 程 图 调 度端 前置 系统 定期 向变 电站 自动化 监控 系统 发送“ 测量时钟请求” 命令。 在完成一个“ 测量时钟请 求” 的过程后 ， 根据 t 。 、 t 、 t 、 t 。 计算 出主站与变 电站 间 的时钟 差 & ， 如 果 时钟差 超 过 系统 预设 的误差 阀 值 则 进行告 警处 理 。调度 端前 置应用 同 时对本 调度 中心 的时钟 同步装 置 进行 检 测 ， 按 照 时钟 同步装 置 定义的数据传输规约及告警格式 ， 接收时钟同步装 置的告警信息 ， 并进行告警处理 ； 同时按照上述的乒 乓对 时原理 ， 前 置 应用 也 对 本调 度 中心 内 的时 间 同 步装置进行对时偏差计算 ， 当时钟差 超过系统预 设 的误差 阀值 时 ， 同样发 出告警 口 。 调度 端 系统通 过 I E C1 0 4规 约 或 D I T 4 7 6 2 O l 2接 收 变 电站 全 站 状态数据分析结果， 从而在调度端侧可以实时监视 变电站各系统和设备的对时状态信息_ 4 。 1 3 数 据帧 及功 能控 制流 程 电网调度 时 间 同步 在线 监测 系统 与变 电站端 嵌 入 式 Vx wo r k s 远 动 系统进 行通 讯规 约 匹配 ， 其报 文 的交互 流程 和帧 格式见 图 2 。 2 嵌 入式远动系统的时钟管理方案 2 1 系统 架构 系统整 体组 网架 构包 括时钟 源设 备和 具有 时 间 2 电网调度端 嵌入式远动 系统 链路复位流程 召唤时间流程 同步时 间流程 复位远方链路 ( 固定帧 ) ， 复位确认帧 (固定帧长 ) 确认帧 ( 单字符帧 ) 、 磊 一 终 端 时 间 帧 (可 变 帧 ) 图 2时 间 同 步 帧格 式 流 程 图 采集模块、 时 间同步模块、 时钟监测模块、 失步守时 模块及时间数据信息处理模块的间隔层设备 ， 还有 基 于信息流传输 的网络设备 ， 以及具备“ 承上启下” 功 能 的时钟 同步 管理 节点或 系统 。 该 时 钟 同 步 管 理 节 点 或 系 统 专 指 嵌 入 式 Vx w o r k s远 动 系 统 。间 隔 层 设 备 主 要 包 括 测 控 装 置 、 保 护装 置 、 故 障 录波装 置 、 保 信子 站 系统 、 同步 相 量测量装置 ( P MU) 等节点。 时钟源设备则是以北斗 二代定位系统或全球定位系统 ( GP S ) 为时间基 准， 通 过 Rs 2 3 2 Rs 4 8 5 R s 4 2 2串 口输 出、 I R I G B输 出、 脉冲有源( 无源) 输 出或 网络方式对其他设备定 时对 时 ， 实现 电 网系统 的时钟 与标 准时 间 同步 。 2 2数 据流 配置 电网调度 时 问同步 状态 在线 监测 系统 或模块 通 过 厂 站端 嵌 入 式 Vx wo r k s远 动 系 统 完成 跟 调 度 主 站 的乒 乓 对 时 ， 实 现 了调 度 主 站对 厂 站 端 的 时 间 同 步管理； 厂站端站控层则 采用最新的告警直传 图形 浏 览 主机系 统或远 动 系统完 成 对间 隔层设 备实 现 时 间同步状态的在线监测 和管理 ， 特别 是还对站控层 远 动双 机 系统完 成 了时 间同步 的状态 监 测 。时间 同 步数据流管理配置信息见表 1 。 2 3数据 采集 与处 理 对 于嵌 入式 Vx wo r k s 远 动 系统 ， 对 上与 主站 调 度“ 打乒乓 ” ， 对 下负 责管 理 间隔层设 备 或节 点 。 电网 时间 同步在 线监 测和 时 问同步 管理 的数 据信 息采 集 和 处 理 的过 程 ( 见 图3 ) ， 为嵌 入 式 远 动 系统 的 工 程 2 0 1 5年 1 2月 第 4 3卷 第 6期( 总第 2 4 1 期) 吉 林 电 力De c 2 0 1 5 J i l i n El e c t r i c P o we r Vo 1 4 3 No 6 ( S e r No 2 4 1 ) 图 3 时 间同步数据 采集和处理 应用提供 了具体的实施方法 。 3 结束语 应 用 嵌 入 式 Vx wo r k s远动 系统 实 现 时 问 同步 在线监 测 和时钟 同步 管理 ， 顺 利完 成 了长春龙嘉 5 0 0 k V变 电站、 合心 5 0 0 k V变 电站等变 电站的全 站改造 。 该工程的实际应用 ， 对吉林电网后期加快推 进 厂 站 时钟 同步 在 线 监测 的工 程 进度 ， 奠定 了很 好 的实践 基础 ， 同 时 ， 嵌人 式 远动 系统在 时 间 同步 在线 监 测 系统 中的技 术应用 也将 是 电 网综 合 自动化 老站 实现时钟同步管理的重要途经。 参考文献 1 2 3 4 辛 耀 中 电力 系统 数据通信 协议体 系E J 2 电力系 统 自 动化 ， 1 9 9 9 ， 2 3 ( 1 ) ：