智能变电站时间同步特性检测系统

文/叶德富 吴洪波 黄红

智能变电站中具备着一个较为明显的特性，那就是时间同步特性，其属于变电站具体运行中的重要组成部分，可以给智能电子设备的运用反馈出较为直接的信息，其准确度和相应的稳定度等能够与变电站的运行过程建立起密切的联系。综合以往的经验做出较为合理的分析，时间性能可以引发多种多样的问题，以至于影响到变电站的实际运行情况，对其构成了严重的威胁，特别是对于过程层设备而言，都会给智能变电站产生负面的影响。在上述提及的这些问题背景下，市面上的提供的装置设备等存在着不规范的情况，重点表现为接口类型上，并且还反映出信号不稳定、持续时间长等弊端。为了让智能变电站更加稳定的运行，同时彰显出基本的运行效果，需要对具体的装置及被同步装置做出较为细致的分析和判断，积极的做好相应的检测和分析工作。

1 智能变电站时间同步特性检测系统的现状

变电站内继电保护装测控单元等二次设备上的时钟与同步时钟源两者之间经常出现时间上不一致的情况，出现这种问题目前没有一款有针对性且支持B码的第三方工具去测试问题的原因出现在哪一端；由于同步时钟源临时坏掉或其他原因短时间内无法实现对问题设备精准授时的时候迫切希望能有一款支持多种模式的离线对时装置对问题设备完成快速精准对时工作。

2 智能变电站时间同步特性检测系统的应对构思

研究一种可检测诊断二次设备时间同步异常问题且支持多种模式对二次设备离线精准授时的多用途装置；具体研究内容如下：

（1）研究一种可离线检测诊断二次设备与同步时钟源装置时间同步异常问题的检测装置；

（2）研究一种具备支持多种模式如：B码、CDMA给二次设备离线快速精准授时的装置。

（3）目前市面上找不到支持B码且自带移动电源充电的设备硬件，结合以上两个功能要求所以需要单独研发集成满足便携式、体积小、美观漂亮、方便携带、自带电池充电、可以用外部电源的硬件模块。

此装置作为针对时间同步问题而研发的一款专用检测对时装置可广泛应用在支持B码的二次设备检修运维工作中，极大提高针对此类问题的检修能力，避免了二次设备因时间问题而导致的数据异常的现象。对变电站内二次设备时间同步异常进行检测诊断，对二次设备进行精准的离线快速授时。在具体的实践中，可以适当的利用时钟设备仿真，可仿真授时设备和被授时设备，这样能够满足具体的需求；此外，还应该完成硬件创新的模块化集成，同时积极的做好CDMA被动接收精准时钟源，可保证电网安全性。

3 智能变电站时间同步特性检测系统的实现路径

3.1 信号特性的检测

系统在具体接收卫星时钟信号的过程中，还应该考虑对同步信号的实际接收情况，当完成了检测信号等内容之后，应该检测脉冲信号及IRIG系列时间报文，多种检测成果均需要通过合理的途径加以实现，获取相应的成效。在分析卫星时钟信号的相关情况时，应该明确卫星信号驯服内部钟源的基本情况，保证内部的1PPS及UTC时间差值在50ns以上。根据待测的信号情况加以分析，需要准确的分析出相应的高精度采样情况，整个过程中能够获取信号低电平至高电平时的上升时间。经过分析待测信号上升的基本状态，明确上升沿时刻及内部时钟分频时刻的具体情况，由此能够掌握更加精准的时间段。对IRIG系列时间报文内容做出相对于合理的分析和对比，由此获取相应的时间质量位和校验位，依照基本的标准做好科学的判断。支持对待测信号的单次和基本的连续测量模式，相应的测量结果应该适当的保存起来，将其适当的存储到存储器，由此实现较为理想的不间断测试的目的。对待测PTP及SNTP报文加盖硬件时间戳，在进行相应的测量工作时，应该明确基本的准确度，同时还应该分析相对于精准的报文时间。液晶显示屏能够实时的显示出多种通道的待测信号波形情况，这些操作都可以在界面中完成，依照外界的指令控制界面进行适当的切换，落实科学的人机互动。

3.2 可控同步/误码信号仿真输出

被同步装置接收对应的信号之后，信号如果存在着错误并呈现出偏移的状态，不同的设备会采取对应的响应方案，实际采取的措施是否可靠，都可影响到其他的设备。因系统可模拟授时设备输出的时间同步信号，又能将一些异常的信息加以输出，所以需要做好相应的分析。当收到了标准的同步信号之后，应该解析输出同步信号的时间，之后适当的修改时间上的间隔，保证完成手动的控制及自动的控制。此外，输出的一些脉冲波形可控，如适当的调整脉冲，让其偏离规范要求的范围之内，或者是调低电平等，使得脉冲的宽度适当的延展或者是适当的缩短。网络对时报文存在着数据不直观及解析难度大的问题，目前所具备的条件无法进行较为合理的分析，对于相关信息的查找也并不及时，但是本系统除了可以对网络报文进行准确度的检测之外，还可实现输出功能，及时的作为服务器将网络对时报文加以输出，针对于报文的格式以及内容等，实现相对于合理的人为设定。

3.3 可控同步/误同步/误码效果反馈检测

由于同步信号和具体的被同步装置存有较为明显的链路，其主要表现为单向模式或者是主从式结构，被同步装置一旦接收同步的信号，响应的特性便可体现，但对于同步信号的主动方来说，无法知晓，所以验证的动作及响应情况成为了一项重要的指标。被同步装置在收到了可控误码的同步信号之后，其基本的运行情况能够反映出一定的状态，但是是不是存在着异常情况，将合并单元MU作为参考，其能够及时的接受同步信号，同时也可适当的传递有效的信息，为下游的链路及时的发出同步的信息，借助于这样的特性，将可控的同步信号及时的传递，传送给MU，检测其对外进行输出的信号，分析如果是在输出了误码的时候，被同步装置会表现出的相应特性。运用同步/异步数据统计分析技术，可以完成对具体数据的合理分析，主要是对采样值报文及时间报文的准确判断，在详细的解析时，明确报文中的时标信息，并且合理的判断其基本的情况，分析其是否完整且稳定，检测被同步装置接收了相应的误码之后，同步信号的基本情况。

3.4 被同步装置自守时能力检测

被同步装置在收到了外部的信号之后，还是应该进行校正，与本地内部时钟进行合理的校正，之后及时的将外部的同步信号及时的撤出，这个时候被同步装置将会依靠着自身的内部时钟完成连续的运行目标。在此种情况之下，不同的装置自守时能力之间存在着较为明显的差异，通过对不同的能力进行检测和对比分析，了解同步性的特征所在。检测被同步装置的此种能力，经过对比测试，明确相应的设备能力情况。通过监管着多种被同步的装置，分析其协作和同步的基本性能。

4 结语

通过本文的概述，明确了智能变电站在运用时间同步系统检测装置时的基本情况，针对于相应的问题，做出了合理的分析，明确相关检测装置实现的途径。在此次研究中，对于实现途径做出了细致的判断和解读，对于部分装置进行了规划和设计，同时适当的融入了相应的创新点，重点包含着集支持多种模式的时钟源接收标准时间；在现场环境不具备在线对时的时候，可实现多种模式离线精准对时；具备通用二次设备时间问题的离线诊断；研发支持B码的且自带电池充电的硬件模块。希望通过本文的概述，可以为广大的同行业者提供有效的参考意见，使其在后续的工作中，积极的吸取部分经验，规范操作的行为并落实检测的细节，保证时间同步检测系统的实效性更加明显。