智能變電站時鐘同步檢驗系統設計與實現研究

摘 要：智能電網時鐘同步具備一定的原則和特征，包括高精度性和高安全性，智能變電站站內時間同步的重點發生了相應的改變和拓展，目前的重點包括時鐘系統與衛星時間的同步、對全站設備同步性能的分層管理及集中監測。本文闡述了檢測系統構架的相關內容，對智能變電站時鐘同步檢驗系統設計與實現進行了相應的研究。

關鍵詞：智能變電站；時鐘同步；檢驗系統；設計與實現

隨著科學技術的發展，電網技術有了長足的發展，在當下信息化形勢下，數字化只能變電站電網技術是未來電網行業的主要發展方向，智能電網中數字化變電站又發揮著不可替代的作用，是其中至關重要的一個環節。智能化變電站的很多設備的采樣主要是通過時鐘同步系統來完成的。時間同步的精度和穩定性在電網穩定控制和事故分析等過程中發揮著重要的作用，能夠在很大程度上提高電網運行效率和可靠性。

一、檢測系統構架

在我國，進行時間同步特性的檢測需要對同步測試儀等設備進行充分的應用，這就需要通過好幾個方面的相互配合一起完成，這幾個方面包括：手動記錄分析方式和復雜的連線、配置。這其中即使單臺設備在其中發揮著重要的作用，但是還是具備一定的局限性，只能進行一部分的時間同步特性的測試。目前，應用到的監測設備有很大的缺陷和不足，比如性價比低、操作復雜、測試手段不全面等等。智能變電站高精度時鐘同步檢驗系統的設計需要對相關的影響因素進行研究并將其作為重要的基礎，這類系統有兩方面的能力，一方面的能力體現在可以接收、測試、分析變電站授時系統輸出給站內被授時同步裝置的通用同步信號。另一方面的能力體現在可以通過對技術的分析產生同步的信號，這個方面的能力可以用來測定被同步裝置對同步信號的響應能力、同步性能和裝置自身的守時能力。

二、智能變電站時鐘同步檢驗系統設計與實現

要對智能變電站時鐘同步檢驗系統設計和實現進行相應的研究，必須要對其基本的思路和相關的技術進行充分的探究，也就是需要對其同步特征進行研究，還有其利用的檢測技術之間的共同特征核心技術進行分析。

變電站授時系統和被同步裝置的工作情況具備一定的特點，要實現對同步特性檢測系統的研究，需要對智能主控單元和子單元進行深入的研究，子單元處于被智能主控單元監控的情況下，在這種情況下對其進行更加深層次的認識和分析。在此同時，充分利用仿真技術，進行可控的同步時間同步信號的輸出，做好授時系統工作情況的檢測，在與其它測試單元進行交互通訊的基礎上完成二次系統的特性測試，從而實現二次系統行為的選擇性、正確性和可靠性的考核。

分步式、跨平臺開發技術是主控單元軟件系統主要采用的方式。

北斗信號接受定時單元是利用北斗雙系統接收定時模塊和接收天線、饋線和相關的管控軟件構成，具體的應用包括接收衛星時鐘信號等。

高精度時間同步基準源單元高精度自守時，通過對鉫原子鐘的利用來實現，其精度高、守時。同時，對其它相關的技術進行全面的應用，比如現代閉環控制授時理論等，將衛星授時信號作為重要的基礎，對鉫鐘進行有效的控制，從而生成高度準確和穩定的時間參考。

時間同步信號測試單元將基準源輸出的lpps作為重要的參考和依據，對當前輸入的被測時間信號進行精確的測量并做好同步顯示的工作。能夠對多路接入的被測時間同步信號進行全面的管控，自動識別被測信號類型，支持多種時間信號不同參數的高精度測量，并實現度各種被同步裝置的時延特性進行測試。

網絡報文記錄和分析單元所具備的能力也是不一樣的，比如說網絡報文采集、數據統計、網絡報文記錄等等。網絡通信報文和在線監聽和記錄等工作之間有著非常密切的聯系，除此之外，對做出記錄的網絡報文進行深入的研究和分析，為監測系統和設備的設計提供有效的手段和方法。

檢測系統對授時系統同步裝置輸出的同步信號進行相應的檢測、分析等主要體現在如下幾個方面：

對脈沖信號、串口對時報文的準確度和相關的參數進行相應的檢測，包括了脈沖的上升沿寬度、時間準確度、脈沖寬度等；對空節點等各種不同類型的電平的待測信號，進行電平自動識別及輸入電路切換，同時，這種類型的方法還可以進行光線信號的測試；FPGA模塊對待測的PTP-1588報文，可以加蓋硬件時間，保證時標測量的準確度，并且顯示待測信號的MAC地址、路徑延遲等信息；除此之外，檢測系統的液晶顯示屏還可以進行多種內容的顯示，包括多通道待測信號的波形、檢測結果、飛梭和按鍵可進行界面操作等方面，將外界指令作為重要的基礎和依據進行控制界面的切換和顯示，進行有效的人機互動。

一旦被同步裝置接受到不正確的信號，不一樣型號的設備所采用的解決的措施是不同的，這對于其自身的同步特性有著非常大的影響。在這樣的基礎之上，設計的檢測系統需要具有模擬授時系統輸出正確的同步信號和模擬運行、仿真輸出可控、異常的時間同步信號的功能。

被同步裝置接收到同步信號并校正其內置時鐘后，裝置進行運行的重要依據并不是被同步裝置同步的信號，而是內置的時鐘。在這種情況下，其自守能力就會達到不通的效果。本裝置就是對其自守能力進行核實和檢測。與此同時也會檢測其相互之間的同步性和協作性。

三、結語

我國的變電站時間同步裝置存在的缺陷和不足還是比較多的，情況比較復雜，很難同時對多個自動化設備時間同步狀況進行有效的監控。要解決其中存在的問題及缺陷，需要鞏固監控系統在變電站系統中的基礎地位，完善時間同步檢測技術。智能變電站的時間同步裝置、保護裝置等設備實現了自身和變電站之間時間同步狀態信息的傳輸，檢測監控系統完成信息的采編、分析和存儲。

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作者簡介：蔡日海，男，漢族，助理工程師，從事電氣設計，主研：110KV及以上變電站電氣二次設計。