智能变电站时钟同步检验系统设计与实现研究

摘 要：智能电网时钟同步具备一定的原则和特征，包括高精度性和高安全性，智能变电站站内时间同步的重点发生了相应的改变和拓展，目前的重点包括时钟系统与卫星时间的同步、对全站设备同步性能的分层管理及集中监测。本文阐述了检测系统构架的相关内容，对智能变电站时钟同步检验系统设计与实现进行了相应的研究。

关键词：智能变电站；时钟同步；检验系统；设计与实现

随着科学技术的发展，电网技术有了长足的发展，在当下信息化形势下，数字化只能变电站电网技术是未来电网行业的主要发展方向，智能电网中数字化变电站又发挥着不可替代的作用，是其中至关重要的一个环节。智能化变电站的很多设备的采样主要是通过时钟同步系统来完成的。时间同步的精度和稳定性在电网稳定控制和事故分析等過程中发挥着重要的作用，能够在很大程度上提高电网运行效率和可靠性。

一、检测系统构架

在我国，进行时间同步特性的检测需要对同步测试仪等设备进行充分的应用，这就需要通过好几个方面的相互配合一起完成，这几个方面包括：手动记录分析方式和复杂的连线、配置。这其中即使单台设备在其中发挥着重要的作用，但是还是具备一定的局限性，只能进行一部分的时间同步特性的测试。目前，应用到的监测设备有很大的缺陷和不足，比如性价比低、操作复杂、测试手段不全面等等。智能变电站高精度时钟同步检验系统的设计需要对相关的影响因素进行研究并将其作为重要的基础，这类系统有两方面的能力，一方面的能力体现在可以接收、测试、分析变电站授时系统输出给站内被授时同步装置的通用同步信号。另一方面的能力体现在可以通过对技术的分析产生同步的信号，这个方面的能力可以用来测定被同步装置对同步信号的响应能力、同步性能和装置自身的守时能力。

二、智能变电站时钟同步检验系统设计与实现

要对智能变电站时钟同步检验系统设计和实现进行相应的研究，必须要对其基本的思路和相关的技术进行充分的探究，也就是需要对其同步特征进行研究，还有其利用的检测技术之间的共同特征核心技术进行分析。

变电站授时系统和被同步装置的工作情况具备一定的特点，要实现对同步特性检测系统的研究，需要对智能主控单元和子单元进行深入的研究，子单元处于被智能主控单元监控的情况下，在这种情况下对其进行更加深层次的认识和分析。在此同时，充分利用仿真技术，进行可控的同步时间同步信号的输出，做好授时系统工作情况的检测，在与其它测试单元进行交互通讯的基础上完成二次系统的特性测试，从而实现二次系统行为的选择性、正确性和可靠性的考核。

分步式、跨平台开发技术是主控单元软件系统主要采用的方式。

北斗信号接受定时单元是利用北斗双系统接收定时模块和接收天线、馈线和相关的管控软件构成，具体的应用包括接收卫星时钟信号等。

高精度时间同步基准源单元高精度自守时，通过对鉫原子钟的利用来实现，其精度高、守时。同时，对其它相关的技术进行全面的应用，比如现代闭环控制授时理论等，将卫星授时信号作为重要的基础，对鉫钟进行有效的控制，从而生成高度准确和稳定的时间参考。

时间同步信号测试单元将基准源输出的lpps作为重要的参考和依据，对当前输入的被测时间信号进行精确的测量并做好同步显示的工作。能够对多路接入的被测时间同步信号进行全面的管控，自动识别被测信号类型，支持多种时间信号不同参数的高精度测量，并实现度各种被同步装置的时延特性进行测试。

网络报文记录和分析单元所具备的能力也是不一样的，比如说网络报文采集、数据统计、网络报文记录等等。网络通信报文和在线监听和记录等工作之间有着非常密切的联系，除此之外，对做出记录的网络报文进行深入的研究和分析，为监测系统和设备的设计提供有效的手段和方法。

检测系统对授时系统同步装置输出的同步信号进行相应的检测、分析等主要体现在如下几个方面：

对脉冲信号、串口对时报文的准确度和相关的参数进行相应的检测，包括了脉冲的上升沿宽度、时间准确度、脉冲宽度等；对空节点等各种不同类型的电平的待测信号，进行电平自动识别及输入电路切换，同时，这种类型的方法还可以进行光线信号的测试；FPGA模块对待测的PTP-1588报文，可以加盖硬件时间，保证时标测量的准确度，并且显示待测信号的MAC地址、路径延迟等信息；除此之外，检测系统的液晶显示屏还可以进行多种内容的显示，包括多通道待测信号的波形、检测结果、飞梭和按键可进行界面操作等方面，将外界指令作为重要的基础和依据进行控制界面的切换和显示，进行有效的人机互动。

一旦被同步装置接受到不正确的信号，不一样型号的设备所采用的解决的措施是不同的，这对于其自身的同步特性有着非常大的影响。在这样的基础之上，设计的检测系统需要具有模拟授时系统输出正确的同步信号和模拟运行、仿真输出可控、异常的时间同步信号的功能。

被同步装置接收到同步信号并校正其内置时钟后，装置进行运行的重要依据并不是被同步装置同步的信号，而是内置的时钟。在这种情况下，其自守能力就会达到不通的效果。本装置就是对其自守能力进行核实和检测。与此同时也会检测其相互之间的同步性和协作性。

三、结语

我国的变电站时间同步装置存在的缺陷和不足还是比较多的，情况比较复杂，很难同时对多个自动化设备时间同步状况进行有效的监控。要解决其中存在的问题及缺陷，需要巩固监控系统在变电站系统中的基础地位，完善时间同步检测技术。智能变电站的时间同步装置、保护装置等设备实现了自身和变电站之间时间同步状态信息的传输，检测监控系统完成信息的采编、分析和存储。

参考文献：

[1] 杨家全.3G绿色变电站时间同步系统智能检测技术研究及应用分析[J].中国电机工程学会年会，2013.

[2] 王立辉，许杨，路与平，等.数字化变电站过程采样取值时间同步性分析及应用[J].电力自动化设备，2010（08）.

[3] 刘浩，郑建勇.应用电力系统中的GPS同步时钟[J].继电器，2012（01）.

作者简介：蔡日海，男，汉族，助理工程师，从事电气设计，主研：110KV及以上变电站电气二次设计。