水电厂电网综合自动化系统时钟同步的实现(齐春影).doc

水电厂电网综合自动化系统时钟同步的实现齐春影 郑亚宁 李至清 王健（电力调度中心）摘要: 本文主要介绍了电网综合自动化系统时钟同步的必要性，及我厂电网综合自动化目前时钟同步的实现方式。关键词：GPS；综合自动化；时钟同步一、概述电网综合自动化技术是电力系统一直以来力求发展的方向，它包括变电站综合自动化，电力调度自动化，电力调度自动化基于变电站自动化。电力调度自动化系统中SCADA功能为调度员、集控员提供了各个综自变电站的实时数据及信息，并可以使他们方便地进行事故重演或历史数据和信息查询，为系统故障分析提供依据。而典型的故障分析又依靠故障录波信息和系统时间的准确，目前变电站微机保护及故障录波装置的应用已经比较全面地记录了故障信息,但如果时间基准不统一会给故障分析特别是故障综合分析带来极大的不利,此外，如果系统全网时钟不同步会造成一些较为特殊的故障，如数据和信息丢失、SOE事件信息逻辑混乱、某些工作站死机等，所以提供标准时间的时钟以及实现电网的时钟同步是电网自动化的最基本要求。我厂电网自动化系统根据全球卫星定位系统GPS提供的精确时间同步信号，统一了变电站各个自动化设备、调度自动化系统的时间基准，从而使整个电网系统时钟达到同步。实现全网时钟同步按三部分进行： 各子站端系统总控单元与各间隔智能单元对时； 各子站端系统总控单元与主站端系统对时； 主站端系统各工作站与主服务器对时。二、子站端系统对时子站端系统总控单元与主站端系统对时，及子站端系统总控单元与各间隔智能单元对时，是保证变电站间隔智能单元实时采集的数据信息，上传到主站系统并经过处理后，能正确重演数据或信息发生的时间、先后顺序和逻辑关系。调度员、集控员根据显示的数据和信息，实时掌握电网一次系统的运行状态，从而保证经济调度、安全调度。1、 35kV变电站对时35kV综自变电站没有安装GPS时钟装置，对时是通过调度主站端前置机广播对时命令进行对时，对时周期一般设为30分钟。2、110kV变电站对时110kV变电站（如任五站、任北站等）站端安装有GPS时钟装置，因而无须通过主站端广播对时命令进行系统对时，由GPS时钟装置通过总控单元接入网络的方式对时。其对时方式如图1所示：GPS时钟装置通过串行口给总控单元发送时间信息，总控单元通过站内网络总线给各微机保护或其他自动化装置发送时间信息，与此同时，时钟向这些自动化装置发送PPS脉冲，当脉冲处于上升沿时，各装置把总控单元发送来的时间写入时间芯片，更新自身的时间，从而达到变电站整个系统的授时目的，使变电站自动化系统时间统一。3、任东220kV变电站对时任东220kV变电站端采用南瑞RCS-9785D GPS/北斗时钟同步装置对时，平时运行时以GPS对时为主，当GPS对时出现故障时，自动切换到北斗对时。该站对时方式为两种：一种为网络SNTP协议对时，一种为IRIG-B码对时，网络SNTP协议对时优先。3.1、网络对时该站网络对时采用SNTP网络时间协议，借助站内自动化系统的网络通道来实现站内设备时钟同步。就是将GPS授时插件通过网线与站内交换机相连，再通过交换机使时间信息接入站内整个网络。从本站的对时系统结构可看出，采用SNTP 的同步对时方式主要依靠站内的网络和软件手段实现对时，它使对时变得简单且精确。结构图见图2所示：3.2、IRIG-B码对时IRIG-B为IRIG委员会的B标准，是专为时钟的传输制定的时钟码。每秒输出一帧按秒、分、时、日期的顺序排列的时间信息，对时比较精确。该站采用IRIG-B码对时的设备有220kV、110kV电压等级的微机保护装置、测控装置、以及故障录波装置、保护信息采集装置。对时结构图如图3所示： GPS时钟同步系统与被授时的站内各装置之间采用EIA RS485接口标准来传输IRIG-B信号，不同厂家的保护装置具有RS485接口的B码解码器，以接入变电站统一对时网络，再由IRIG-B码解码模块检测出时间信息和对时脉冲，通过串口将时间信息直接下发到装置各个功能插件，实现站内时钟统一。三、 主站端与系统对时 主站端系统各工作站与主服务器对时的目的，是保证数据发生增加、更改、删除等操作时全网的一致性和完整性。数据的不一致和残缺会造成主备系统切换或历史数据进行存储时，不能正确识别数据的一致性和完整性，从而造成信息和数据的丢失，甚至会导致系统的瘫痪。因而需采取GPS对时来实现主站端系统的网络对时，对时结构如图4所示：GPS时钟装置通过前置机接入主站网络，需要前置机运行对时进程定期与GPS时钟装置进行对时，并定期对服务器和工作站等网络设备广播对时命令，从而可以方便地实现全系统的对时，数据写入历史库或报表定时打印一般是在整点时刻进行，此时如进行系统对时将会因时间的不一致，而造成数据的丢失或系统故障。基于这个原因，对时周期（单位：分钟）不应为60的整除数如2、3、4、5等，同时对时周期也不能太长，因而我们建议采用每7分钟系统对时一次。运行情况表明该对时周期能满足系统正常运行的需要。四、结语 上所述，为了防止系统全网时钟不同步造成如数据和信息丢失、SOE事件信息逻辑混乱、某些工作站死机甚至系统瘫痪的故障，我们采取了相应的措施实现了电网综合自动化系统全网时钟同步。实现电网综合自动化系统全网时钟同步的方式，一般采用GPS时钟装置与前置机