数字化变电站中采样值同步技术研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第7期要氧电力Vo1．36No．72008年7月EastChinaElectricPowerJu1．20o8数字化变电站中采样值同步技术研究殷志良(上海电力公司超高压输变电公司，上海200063)摘要：认为采样值同步技术是实现数字化变电站过程总线通信的难点之一。阐述了基于外部源的硬接线同步和基于IEEE1588的网络同步两种方案，指出方案实现的关键因素，从硬件设计、同步误差、冗余性和互操作性等方面对这两种方案进行了分析和比较。研究结果对数字化变电站中采样值同步设计具有参考意义。关键词

2、：IEC61850；合并单元；采样值；同步技术；IEEE1588；变电站作者简介：殷志良(1978一)，男，博士，从事数字化变电站和继电保护研究。中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1001-9529(2008)07-0038-04SynchronizationofsampledvaluesindigitalsubstationsYINZhi—liang(ShanghaiExtraHighVoltagePowerTransmissionCompany，Shanghai200063，China)Abstract：Synchroniz

3、ationofsampledvaluesisoneofthetechnicalchallengesinimplementingtheprocessbuscom—municationindigitalsubstations．Twosynchronizationschemes．ofwhichoneiSbasedonexternalsourceandtheoth．erbasedonIEEE1588，areilluminatedandcomparedintheaspectsofhardwaredesign，synchronizationerror

4、，re—dundancy，andinteroperability．Theresearchresultisvaluablefordesignofhighaccuracysynchronizationindistalsubstations．：Keywords：IEC61850；mergingunit；sampledvalued；synchronization；IEEE1588电子式电流／电压互感器(ECT／EVT)与保护(SNTP)，但它只能实现毫秒级精度。对于采样值设备的接口实现途径，从系统可靠性和技术发展同步，IEC61850并未给出具体

5、的实现方法。本两个方面考虑，一般采用数字化。即：对ECT／文分析和比较基于外部源的硬接线同步和IEEEEVT所输出的电流、电压信号进行就地数字化1588的网络同步两种方案。后，通过光纤、合并单元、网络设备(如交换机)等1基于外部源的硬接线同步传输至保护、测控设备l1]。采样值数字化传输是数字化变电站区别于当前变电站自动化系统的重1．1同步的主要内容要技术特征之一。合并单元是ECT／EVT与保护、测控等设备采样值的数字化传输将大大简化微机保护装接口的重要组成部分，主要功能是同步采集多路置，其中隔离变压器和A／D转换器都可省略，变电子式互感器

6、输出的数字信号，并按照规定格式电站内大量并行电缆将被为数很少的光缆所取发送给保护、测控设备。因此，采样值同步基本等代，且数字化通信方式更有利于信息共享，整个变同于合并单元同步。图1中，合并单元收到外部电站的信息容量将得到大幅度的提升，这些均是同步时钟输入信号1(以下简称信号1)后，给各采用数字化技术后的明显优势j。但是另一方路A／D发送同步转换信号2(以下简称信号2)。面，采样值的数字化传输也带来一些新的问题，如通常全站的合并单元共享信号1，由于其频率是1采样同步、网络结构的选择等。Hz，不能满足保护测量的采样要求，需进行倍频IEC618

7、50针对不同应用的同步时钟报文定等处理以产生信号2j。义了5个等级，采样值报文(保护、计量用)的同信号1为外部源，它是秒脉冲，可由GPS接步要求最高，为1US。对于SCADA应用中的同步收机输出，也可由其它精确的主时钟产生。由于实现，标准明确了采用简单网络时间同步协议合并单元与数字化输出的ECT／EVT接口是专用维普资讯http://www.cqvip.com殷志良数字化变电站中采样值同步技术研究这对信号1(秒脉冲)上升沿的快速识别提出了很高的要求，此上升沿是1S内各合并单元所能共同遵循的基准。利用FPGA的移位寄存器，按照外接晶振进行两

8、个周期的移位即可对上升沿作出快速判断，判断时间介于1T。～2T。之间(T。为晶振周期)。(2)信号2的生成采用软件同步采样法，因为这可省去硬件环节(如锁相环等)，结构简单。普通的软件方法是用交