摘 要： 在電力系統(tǒng)中，通過構(gòu)建地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)內(nèi)被授時(shí)設(shè)備的時(shí)間同步及對(duì)授時(shí)設(shè)備狀態(tài)、被授時(shí)設(shè)備信息等情況。文章結(jié)合電力系統(tǒng)二次設(shè)備時(shí)間監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)項(xiàng)目，從控制器、FPGA守時(shí)單元、告警輸出單元、時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口和用于連接電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備接口單元等方面分析了地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，期望為類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 電網(wǎng)設(shè)備;地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng);控制器

一、 引言

在電力系統(tǒng)中，二次設(shè)備扮演著重要的角色，對(duì)于保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要的作用。時(shí)鐘同步系統(tǒng)在二次系統(tǒng)中占有重要的地位，二次設(shè)備常見的對(duì)時(shí)方式包括網(wǎng)絡(luò)NTP對(duì)時(shí)和B碼對(duì)時(shí)。整個(gè)電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，具備統(tǒng)一的時(shí)鐘同步系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有較高的應(yīng)用價(jià)值。電網(wǎng)中的各種設(shè)備的時(shí)間同步精度至關(guān)重要。如果沒有統(tǒng)一的動(dòng)作時(shí)間就很難判斷故障所在，更不能對(duì)故障錄波和保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行事故準(zhǔn)確分析。由于廠站內(nèi)各個(gè)時(shí)標(biāo)不同步，無法相互參考，將給事故分析帶來很大的困擾，即使有同步時(shí)鐘的存在也會(huì)因?yàn)槭?，或者外部因素比如交換機(jī)故障導(dǎo)致授時(shí)無法達(dá)到一致，這時(shí)即使是廠站工作人員也無法判斷時(shí)間精度是否一定準(zhǔn)確?；诖?，文章主要對(duì)基于保障電網(wǎng)設(shè)備安全的地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

二、項(xiàng)目概況

在電力系統(tǒng)二次設(shè)備時(shí)間監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中，所采用的站內(nèi)通信管理機(jī)、調(diào)度主站以及電力二次設(shè)備均為現(xiàn)有電力系統(tǒng)所共有，可使電力系統(tǒng)局部統(tǒng)一的時(shí)鐘同步信號(hào)，保證所接收到的信號(hào)的準(zhǔn)確性和可信性。文章以配網(wǎng)紅外電力狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)項(xiàng)目為例，分析基于保障電網(wǎng)設(shè)備安全的地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在該項(xiàng)目中，公司與武漢高德智感科技有限公司就配網(wǎng)紅外電力狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行合作。該項(xiàng)目的難點(diǎn)根據(jù)國(guó)調(diào)文件要求電力系統(tǒng)時(shí)間同步監(jiān)測(cè)遵循分級(jí)管理的原則，各級(jí)調(diào)度控制中心監(jiān)測(cè)管理直調(diào)廠站和下級(jí)調(diào)度的時(shí)間同步狀況，站內(nèi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理站內(nèi)主要二次設(shè)備的時(shí)間同步狀況。公司在滿足以上技術(shù)要求的前提下配置了2臺(tái)主時(shí)鐘設(shè)備和6臺(tái)監(jiān)測(cè)單元，滿足了項(xiàng)目的技術(shù)要求。

三、地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為時(shí)間同步部分和時(shí)間監(jiān)測(cè)部分。通過地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間系統(tǒng)的應(yīng)用監(jiān)測(cè)。在地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，包括控制器、FPGA守時(shí)單元、告警輸出單元、時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口和用于連接電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備接口單元;控制器通過時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口接收時(shí)鐘基準(zhǔn)源信號(hào)，并利用FPGA守時(shí)單元對(duì)時(shí)鐘基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行處理，以得到裝置時(shí)鐘基準(zhǔn)源;控制器通過設(shè)備接口單元獲取電網(wǎng)設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)，并將時(shí)鐘信號(hào)與裝置時(shí)鐘基準(zhǔn)源進(jìn)行比較;然后根據(jù)比較結(jié)果輸出告警信號(hào)。

四、地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

對(duì)于地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其能夠在無人監(jiān)管的情況下對(duì)電網(wǎng)中不符合時(shí)間精度要求的設(shè)備裝置做出判斷并進(jìn)行告警處理。

（一）控制器

控制器通過設(shè)備接口單元獲取電網(wǎng)設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)，并將時(shí)鐘信號(hào)與裝置時(shí)鐘基準(zhǔn)源進(jìn)行比較;然后根據(jù)比較結(jié)果向告警輸出單元輸出告警控制信號(hào)。為使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員能夠更加直觀的看到廠站內(nèi)各電網(wǎng)設(shè)備的時(shí)鐘同步情況，在該系統(tǒng)中還設(shè)有顯示單元，控制器將獲取到的設(shè)備時(shí)鐘信息以及比較結(jié)果告警信息皆通過顯示單元來顯示，顯示單元可采用現(xiàn)有的顯示器產(chǎn)品。

（二）FPGA守時(shí)單元

在地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采用FPGA守時(shí)單元是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。采用FPGA守時(shí)單元，可以實(shí)現(xiàn)裝置守時(shí)的功能。同時(shí)控制器通過時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口接收時(shí)鐘基準(zhǔn)源信號(hào)，并利用FPGA守時(shí)單元對(duì)時(shí)鐘基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行處理，以得到裝置時(shí)鐘基準(zhǔn)源。

（三）告警輸出單元

告警輸出單元是地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分。項(xiàng)目通過告警輸出單元，可以使得地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)維人員，看到系統(tǒng)中產(chǎn)生的相關(guān)告警信息。在地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制器根據(jù)比較結(jié)果向告警輸出單元輸出告警控制信號(hào)。

（四）時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口

時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口包括用于接收GPS時(shí)鐘源信號(hào)GPS時(shí)鐘源端口，和連接以太網(wǎng)交換機(jī)以接收IRIG-B碼時(shí)鐘源的PTP時(shí)鐘源端口。此外還可另設(shè)用于接收北斗時(shí)鐘源信號(hào)的北斗時(shí)鐘源端口，其與GPS時(shí)鐘源端口接收的時(shí)鐘源信號(hào)皆為報(bào)文形式。多時(shí)鐘源信號(hào)的輸入可提高產(chǎn)站內(nèi)同步時(shí)鐘的穩(wěn)定性和精確度。

（五）設(shè)備接口單元

設(shè)備接口單元包括PTP接口、NTP接口、IRIG-B碼接口和串行接口，能夠涵蓋廠站內(nèi)幾乎所有電網(wǎng)設(shè)備接口類型，以監(jiān)測(cè)廠站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行狀況與時(shí)鐘基準(zhǔn)源的時(shí)間偏差，給故障分析提供有效可靠地基準(zhǔn)。具體為對(duì)站內(nèi)接入的設(shè)備的串口或者NTP或者PTP或者IRIG-B碼進(jìn)行編號(hào)標(biāo)識(shí)，以及對(duì)站內(nèi)的設(shè)備監(jiān)測(cè)到時(shí)間偏差大的裝置定點(diǎn)進(jìn)行告警輸出，提醒站內(nèi)工作人員及時(shí)進(jìn)行處理。

五、 地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中采用地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各種電力設(shè)備的同步時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)得到的時(shí)間與始終基準(zhǔn)源進(jìn)行比較記錄以及存儲(chǔ)，以判斷被監(jiān)測(cè)裝置是否在時(shí)間允許的誤差之內(nèi)。若超出誤差則輸出告警信號(hào)，即使在無人監(jiān)管的情況下，這種方法也可對(duì)不符合時(shí)間精度要求的裝置做出判斷并進(jìn)行告警處理，為電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行更加提供了保障。

六、 結(jié)論

文章首先分析了地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本概念和原理，之后對(duì)基于保障電網(wǎng)設(shè)備安全的地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，包括地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的控制器、FPGA守時(shí)單元、告警輸出單元、時(shí)鐘基準(zhǔn)源接收端口和用于連接電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備接口單元等部門的設(shè)計(jì)，對(duì)于提高地面同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用性能具有一定的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王泓程.遼陽市電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2018.

[2]周旸，沈祝園，曹雯.基于資產(chǎn)全壽命周期管理的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系優(yōu)化[J].企業(yè)改革與管理，2018，338（21）：216，218.

[3]馬爽.微電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：? 潘玉琴，南京智宏電氣有限公司。