变电站对时与同步的应用分析.docx

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1、变电站对时与同步的应用分析摘要：对时与同步是变电站内比较普遍的两种应用。文中给出了对时与同步在传统及智能变电站的应用场景，并对其中的应用演变进行了分析，对通过不同间隔层、过程层装置的应用实例，分别对于不同情况下的对时、同步对于各装置的影响及作用展开深层次的分析，并给出传统站、智能站应用的不同给出对时与同步的发展依赖关系。关键词：对时；同步；点对点采样；组网采样；合并单元中图分类号：TM73；TM640引言在变电站的网络组成上，对时网络通常都是不可缺少的一环。在传统变电站，其对时网络如图1所示，对时主要作用于站控层和间隔层设备；而在目前更新的智能变电站，在增加了带智能设备的过程层后，其对时网络

2、如图2所示[1][2][3]。图1传统站对时网络Fig.1Timesynchronizationnetworkintraditionalsubstation图2智能站对时网络Fig.2Timesynchronizationnetworkinsmartsubstation对时的作用一是给变电站内各个二次设备统一时间基准：如对于保护动作后，保护装置的动作报告与录波器记录的事后事故分析。对时的作用二是对于变电站内的某些二次设备提供数据同步：如对于PMU记录的矢量数据，只有各个站内的数据是同步的，才能够在调度侧对于多个变电站PMU送来的数据做潮流分析等应用计算。而还有一些二次设备，其可能是可以没有对

3、时，但其主要功能却不能没有同步，如分布式母差保护装置的各个子站，其采样数据必须是同步的，才能够保证母差保护装置的主站计算各个间隔形成的差流的相位关系是正确的。由此可见，有必要分析变电站内比较典型的对时及同步的应用二次设备。1传统变电站内的分布式母差保护传统变电站的分布式母差组成基本图图3所示。其中，母差保护子站（简称子站）功能为采集一个或多个间隔的电流数据，并上送给母差保护主站（简称主站）；同时，接收并执行主站下发的跳闸命令。随着不同厂家实现的方式不同，子站还可能承担着本间隔后备保护的功能。而主站的功能则为：接收子站采集的电流数据，并自己采集母线电压数据，一般电压做辅助判据，根据各个子站上送

4、的电流实现大差或小差保护，并根据保护动作条件，下发跳闸命令给各个子站。图3分布式母差组成Fig.3Compositionofdistributedbus-barprotection对于保护设备而言，其主要功能即为其保护逻辑。目前智能变电站经常提出的保护行为不依赖于对时[8]，而对于传统站的母差保护而言，这个问题根本就是不存在的。其核心点即在于主站与子站是中断同步运行的，差动保护的行为只依赖于母差保护主站自身的晶振。在相对较短的时间内（如1个周波），即便主站自身的晶振精度不是很高，也不会有多大的偏差，而在系统运行过程中的连续数据流中，仅仅取其中的一个或几个周波的快照，是不需要关心保护自身的晶振

5、与一次系统传变来的电流工频之间的偏差的。该关系表达示意图如图4所示。图4一次电气量与保护采集数据关系Fig.4Relationshipofprimaryelectricalmeasurementsanddigitaldatainprotection而从另一角度分析：若母差保护的主站和子站全部只接对时，而相互之间不再有同步，再来分析其中的影响。首先，对于对时，一般均接入站内的对时网络，举例一种比较常见的情况即为站内IRIG-B差分对时网（如图1、2所示）。该对时网络的时钟源及为站内时钟。此时，主站与子站的之间的晶振及全部被同步到外部对时。由于主子站的保护逻辑一般均在CPU的中断内执行，此时即要

6、求主子站的中断产生均基于外部对时。即需要将外部的秒脉冲分频产生内部的中断频率如1.2k，保护中断即在该频率下运行，子站完成采样、主站完成差动保护计算。在正常情况下，整个母差保护系统运行是完全正常的，但由于某些变电站地理位置情况等因素，站内的对时源有可能一段时间失去了外部卫星对时信号，此时对时总线上的IRIG-B码即为站内时钟自己的晶振维护的。虽然站内时钟晶振一般均为精度很高的恒温晶振，但终究会随着时间的流逝而与卫星时间滑开的越来越大。而当一旦其重新捕捉到了外部卫星后，则立刻完成对时同步。而此时对于母差保护即出现了所谓的一次跳变，而采样数据也会有最大可能半个中断周期的跳变（设中断1.2k，则最

7、大可能为416us，对应电气角度7.5度），这对于保护行为是不利的。在保护实际处理上，则是需要短时闭锁保护逻辑或其他技术方法来解决该问题的。2传统变电站的线路纵差保护与母差保护相比，线路纵差保护为站间保护，其纵差保护的实现也依赖于两站电气数据的同步性，其典型工作过程如图5所示。图5保护纵差两侧电流时间关系Fig.5Timesequenceoflocalandoffsetcurrentinpilotprotec