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北斗时间服务器在电力系统中的应用及组成结构

时间:2018-12-17发布者:泰福特浏览次数:171次

   北斗时间服务器不仅可以为电力系统的故障录波进行分析并记录工作日志,而且已经参与到电力系统的实时控制中来,其可靠性对电力系统的稳定运行影响越来越大。本文将针对电力系统北斗时间服务器的组成架构及时统方案进行简单的介绍。

1、电力系统的功能及组成:

  电厂大多采用不同厂家的自动化装置、微机保护装置、集散控制系统、计算机监控系统、管理信息系统等控制装置。各大系统均采用独立的时钟,没有统一的时间基准,各个时钟之间存在较大的时间偏差这就给致运行维护和数据分析造成困难。

2、时间同步系统与电力系统的结合:

   北斗时间服务器整个系统是以北斗卫星发送的无线标准时间信号来进行授时的,为统一时钟信号源,再由向电网中各类装置提供标准时间,精度可达到纳秒级。电力时间同步系统解决方案:在电厂、变电站主控室及机组监控室、500kV、220kV继电保护小室分别安装一北斗授时设备,接收北斗卫星时间信息,提供标准时间同步信号,用于实现电厂内计算机监控系统、保护装置等的时间同步,使得电厂内各设备具有统一的时间基准。

3、电力系统北斗时间服务器常用对时信号:

  电力系统各自动化设备、智能设备等常用的对时信号有B码、脉冲、NTP授时信号等,分别介绍如下:

   B码:B码对时携带信息量大、对时分辨率高、接口国际标准化,在电力系统对时中得到了广泛的应用,B码分为交流B码和直流B码,交流B码与直流B码授时精度分别是微秒和纳秒级别。目前B码授时已经成为电力系统采用的主流对时信号类型,这里主要是指B(DC)因为在实际的案例中,B(AC)应用是特别少的,近些年新出的设备几乎都不支持该种接口,电力系统中保留该种输出接口和信号类型,主要是为了兼容一些早期现场使用的设备。B(DC)使用RS485/422 差分电平输出接口,传输介质是屏蔽控制电缆,传输距离是≤150m。B(DC)使用光纤接口类型主要有 SC、ST、FC 和 LC,光纤有单模和多模之分,两者不能混接,其中单模适用于远距离的信号传输。在数字化变电站系统中,过程层和间隔层的设备大多都支持光纤接口 的对时信号输入。多模光纤有效传输距离≤2km,单模光纤有效传输距离≤20km。硬对时即脉冲对时,是指时间同步系统每隔一定的时间间隔输出一个精确的具有一定脉宽的同步脉冲,被授时设备在接收到同步脉冲信号后进行对时,以消除装置内部时钟的走时误差。常用的脉冲对时信号有秒脉冲、分脉冲和时脉冲等,在整秒、整分、整时的时候,信号作用于被授时设备的时钟清零,实现时间同步,输出接口有 TTL 电平、静态空接点、RS422、RS485 和光纤等。

   软对时一般用串行口对时方式,通过接收年、月、日、时、分、秒信息来校正自身的时钟,按照RS232和RS422/485对时规约进行对时,其精度只有毫秒级。NTP授时,网络时间协议目的是在互联网上传递统一、标准的时间。在网络上指定若干时钟源网站,提供授时服务,NTP授时精度是毫秒级协议符合UDP传输协议格式是OSI参考模型高层协议。NTP授时接口是RJ45以太网接口,在电力系统中主要用于站控层,对于NTP的时间准确度要求,电力行业标准要求在局域网环境下要优于10ms,在广域网环境要求下要优于500ms;对于ptp的精度要求是优于1us。

4、时间同步服务器在电力系统中的应用分析:

 在这里就以我司前期为国网电力通信网管授时系统提供的全网授时解决方案为例:NTP时间服务器采用主备式架构,由2台主时钟母钟(每台同时接收北斗卫星授时信号)和2台扩展NTP服务器(备用母钟)组成。主时钟以接收卫星授时为主用时间基准,上游IRIG-B码授时或ieee1588输入为备用时间基准。主时钟和扩展时钟、扩展时钟之间采用光纤传输,用IRIG-B码

连接,主时钟将满足所有时间同步信号扩展装置的接入,时间同步信号扩展装置同时分别接收两台主时钟输出的时间基准信号作为输入,并实现两个时间基准信号互为备用。对时装置的网络架构如图所示:
  主时钟安装在集控楼内,两台主时钟为整系统提供两路冗余的时间基准信号输出,每台主时钟同时接收北斗信号,两台主时钟直接通过 IRIG-B 码时间基准信号实现互连、互为备用,卫星天线安装在集控楼的楼顶比较开阔地带。升压站继电室安装的扩展时钟通过 光纤同时接收来自主时钟的两路 IRIG-B 码时间基准信号,输入扩展时钟的时间基准信号主备互用。

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