智能變電站分布式同步采樣值組網技術方案

王 勤（眉山多能電力建設有限責任公司，四川 眉山 620010）

高新技術

智能變電站分布式同步采樣值組網技術方案

王 勤
（眉山多能電力建設有限責任公司，四川 眉山 620010）

我國供電規模不斷擴大，電網自動化及智能化建設力度也進一步加大。本文首先對目前智能變電站采樣值組網技術現狀進行分析，然后對分布式同步采樣值組網技術方案做詳細分析，以供參考。

智能變電站；分布式同步采樣；值組網技術方案

我國電網發展規模不斷擴大，自動化及智能化水平也不斷提高，方便了用戶用電方式，也提高供電效率。目前，用電數據及信息采集方式仍然采用電子式互感器及單元方式，這種方式容易受到網絡傳輸時間等不確定因素影響，對供電運行造成嚴重影響，所以，應采用新型的信息數據采集方式，才能滿足現階段人們對供電的需求。以此，本文就智能變電站分布式同步采樣值組網技術方案進行如下分析。

1 智能變電站采樣值組網技術現狀

第一，變電站需要正常運行，需要不同設備具有同步性，如合并單元、測控裝置等。這種同步性具有明顯弊端，那就是當其中任何一個出現故障，將會影響整個供電系統的正常運行，從而嚴重影響了供電系統的安全性及穩定性。第二，由于各個供電設備具有同步性，供電信息也在同一時間發送，使得在瞬間積累很多的信息量，對交換機造成嚴重影響，進而影響了供電系統的安全性及穩定性。再次，涉及到的供電設備較多，無疑增加了供電系統的復雜性，為維修及護養工作帶來極大不便。第三，在供電信息傳輸時，由于采用了同步方式，流入交換機的信息量驟然增加，使得其端口信息交換速度降低及傳輸波動范圍較大；如果不采用同步式方式，則接收設備無法和不同單元之間信息處理保持同步，從而影響供電系統正常運行。第四，當采用供電數據同步式傳輸，需要從一個時鐘源切換到另一個時鐘源，由于時鐘脈沖存在問題，容易造成傳輸不準確等弊端。

由此可知，采樣值組網同步傳輸方式雖然結構簡單，能夠方便于供電信息共享，同時硬件設備較為簡單等優點。但只有在同步系統的前提下，才能發揮功效，并且一旦當前時鐘出現故障，時鐘源切換便會受到極大影響。所以應盡快設計出一種新的采樣值組網傳輸技術，才能保證供電信息快速傳輸，才能使智能電站發揮其實際效用。

2 智能變電站分布式同步采樣值組網技術方案

2.1 IEEE 1588協議同步機制

該協議對分散在測量及控制系統內部的時鐘同步機制給予規定，具有較高的精確性，從而在供電運行中被廣泛應用。分布在系統內部的所有時鐘能夠相互發送信息，以完成校準和跟蹤。這種跟蹤發生在主鐘和從鐘之間，具體過程如下：首先，從主節點上發送報文，從節點接收。由于預計發送時間和實際發送時間之間具有一定時間差，使得報文被標記上接收標記。之后主節點上又發送一報文，和前面的不一樣，具有跟隨性，所以稱作跟隨報文，該報文包含同步報文的標記，使得節點可以利用兩種標記，完成時鐘頻率調整。其次，從節點也發送一份報文，該報文具有時間戳。該報文被主節點接收之后，返回一個接收戳，該戳可以計算出主節點和從節點之間的時鐘差。

2.2 分布式同步采樣值組網技術方案設計

以下就該技術的工作方式進行簡單介紹。

首先，該采樣值組網技術可以支持IEEE 1588協議交換機運行模式；該協議交換機被安裝在合并單元內部，并且協議主鐘由于具有自身的晶振，所以和外部協議的時鐘不同步。另外，該協議主鐘在采樣值報文時采用節拍，和采樣計數器的采值方式一樣，所以保證了信息運行的穩定性。其次，當采樣值需要輸出時，只要按照主鐘的時間，便可以有效完成。此外，該協議不僅能夠支持透明時鐘協議，還能支持局域網絡及其它協議。再次，每一個IEEE 1588協議和合并單元具有一一對應性，有利于主鐘和從鐘之間有效連接。

目前，IEEE 1588協議雖然在很多方面都已經實現，但在單個以太網接口上實現多個IEEE 1588協議從鐘方案，目前還不能實現。由于從鐘數量不確定，就需要尋找解決不同時鐘標記的設備，才能實現分步式同步采樣。以下就將這種采樣方式作一簡述。第一，在編程門陣內部設置時標計數器，并保證技術達到32位時回歸到零。第二，采用DSP裝置，該裝置能夠發射中斷脈沖到編程門陣內，對計數器內部的數值進行更新，同時鎖存時標計數器值。再次，第三及發送以太網包，在接受及發送時，記錄自由器數值。第四，當接收到以太網包之后，可以根據具體來源，來確定具體合并單元及從鐘，之后，再根據時戳值，確定以太網包發送時的從鐘時間，從而實現了IEEE 1588協議跟蹤計算。第五，采用保護測控裝置，該裝置內部安裝有獨立采樣脈沖，能將從鐘時間和采樣時間相對應，從而準確定位了從鐘的脈沖位置。另外，在保護測控裝置內部，還安裝有全局采樣脈沖，能夠利用不同從鐘之間的時差，計算出同步脈沖序號，并采用動態數據窗，使不在同一時間段的采樣值在同一接收裝置內實現同步。

3 分布式同步采樣值組網技術優點

3.1 提高了運行可靠性

采用分布式同步采樣值組網技術，明顯減少了設備使用數量，從而降低了投資費用。另外，在合并單元中，不再采用切換裝置，并且系統運行的穩定性及安全性顯著提高，不存在因單個合并單元出現故障而影響整個供電運行的弊端。主鐘出現故障之后，從鐘容易檢測，從而降低了檢測不便問題。IEEE 1588協議的運行更加自由，從而有效降低了資源消耗。

3.2 交換機負荷減小

在分布式同步采樣系統內部，不同合并單元之間的結合都是隨機的，所以發射的脈沖也是隨機的，這些脈沖在短時間內雖然具有沖突性，但發送到交換機上之后，沖突性將會大大減低，從而有效減小了交換機的運行負荷，增加了其運行穩定性。

結語

隨著我國電網建設規模不斷擴大，供電要求也具有新的要求，常規的采樣值組網技術已經無法滿足現階段智能化變電站采樣要求，必須進行革新，才能提高供電效率。本文就分布式同步采樣值組網技術方案進行分析，希望具有參考價值。

[1]趙家慶.智能變電站采樣值組網分布式同步技術及應用[J].電力自動化設備，2014，34（09）：154-158.

[2]李澄.智能變電站分布式同步采樣組網技術[J].電網技術，2014，38（01）：47-52.

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