配网设备状态监测评估及时间同步监测系统的应用

谢 凤

(江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211102)

配网设备状态监测评估及时间同步监测系统的应用

谢 凤

(江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211102)

主要介绍了配网设备状态监测评估及时间同步监测系统的实现方法及途径，该系统能及时发现设备故障，快速辅助问题定位，保证配电网的高效稳定运行。

配网设备；同步监测；协调；控制

0 引言

配网设备状态监测评估及时间同步监测系统利用现有配电GIS系统和营销系统中的各种实时信息以及相关静态参数信息，对配网设备的运行状态与潮流进行分析，及时发现设备故障，快速辅助问题定位，帮助调度人员了解和掌握配网运行状况，并提供针对配网设备当前运行状态的分析建议，保证配电网的高效稳定运行。

1 配网设备状态监测评估

配网设备状态监测是通过研制智能化终端来实现的，主要通过解决如下几个关键的技术问题得以实现。

1.1 设备状态信息搜集

状态的分析评估需要大量描述设备状态及其演变过程的准确数据，首先利用综合管理模块管理、存储所有设备资产清单、设备台账图纸、设备设计数据、设备安装状况及系统图、维修历史数据、设备变更与维修记录、设备状态监测与诊断数据、事故及异常记录、测点设置、设备可靠性状态统计分析数据等，以搜集足够的信息用于分析与决策。

1.2 设备状态监测

智能终端的状态监测部分能够基于资产管理系统的配网设备台账信息，结合SCADA系统、EMS系统、配变监测系统、负控系统等监控系统的实时数据，按设备类型对各类设备进行限制比较、纵向及横向比较，以判断设备当前的工作状态是否正常。

1.3 智能化诊断

智能化诊断用专家系统与人工神经元网络相结合的方法实现，既能对单一数据进行故障诊断，也能对多种数据进行综合诊断。单一诊断用产生式专家系统，将规程规定和专家知识存储在知识库，可以随时更新、修改。综合诊断用人工神经元BP网络，功能模块之间用状态驱动，每一个层次的数据都可以维护、查询，有利于程序的模块化设计。

基于神经元网络的综合诊断：其目的是学习和模仿人脑的信息处理方式。神经元网络把知识变成网络的权值和阈值，并分布存储在整个神经元网络之中。在确定了神经元网络的结构参数、神经元特性和学习算法之后，神经元网络的知识表达是与它的知识获取过程同时进行、同时完成的。

1.4 检修决策、检修计划

检修决策和检修计划分别由不同的管理模块来实现，主要根据不同运行方式和检修方式，运用技术经济分析方法对检修费用、效益进行评估，给出对该设备来说最佳的检修时间、检修措施和检修项目，并形成检修决策报告。

2 时间同步监测

随着电力系统的规模、覆盖区域和容量日益增大，电网因断电导致事故蔓延，有可能使事故范围扩大至全网，涉及多个电厂、变电站等。而分析事故过程需要综合全网的各种数据，如果各个电厂、变电站所记录时间及数据的时间标记不同步，不可以相互参考，则可能无法综合分析这些宝贵信息，给事故分析带来极大困难。为解决这个问题，电力企业通过研制时间同步监测装置来实时监测GPS的运行状态信息，及时反映给调度，实现全网时间同步。

2.1 GPS时间同步装置

GPS时间同步装置适合各级调度分层分级的管理模式，为电网调度二次系统高级应用的统一时钟提供技术支撑，为电网重大事故的事后分析提供可靠的时间标志，为事故时各电网信息形成可信的时间断面提供依据，能有效地提高江苏省全网GPS实时信息监测的水平，为一些基于时间同步装置高精度时钟的电力二次系统高级应用奠定基础，同时也为电力系统稳定运行提供坚实的保障。

该装置通过GPS厂家的串口规约加分/秒脉冲方式或IRIG -B码通信接口获得GPS的时间与运行状态信息，站端监测装置可以最多同时监测6个GPS，各地区当地调度中心后台系统作为NTP协议的客户端，周期性询问现场监测装置所监测GPS的当前时间，监测装置作为一个NTP服务器，通过NTP协议将现场GPS时间发给客户端。后台获得被监视GPS的当前时间后与中心站GPS标准源比较得出各个GPS的相对时间误差，并从监测装置获得GPS运行信息。后台可以标准规约或文本方式输出GPS的相关运行信息，主站监测系统可提供Web查询功能。监测实施后，便于对GPS信息进行分层管理，在各个地区调度中心监控本地区GPS运行信息，省调度中心对全省各个地区GPS信息进行统一管理。

NTP协议全称为“网络时间协议”(Network Time Protocol)，其目的是在国际互联网上传递统一标准的时间。客户/服务器模式：客户端周期性地向服务器请求时间信息，服务器用来同步客户端但不能被客户端同步。客户端首先向服务器发送一个NTP包，其中包含了该包离开客户端时的时间戳，当服务器接收到该包时，依次填入包到达时的时间戳、交换包的源地址和目的地址、包离开时的时间戳，然后立即把包返回给客户端。客户端在接收到响应包时再填入包返回时的时间戳。客户端用这些时间参数就能够计算出2个关键参数，即包交换的往返延迟和客户端与服务器之间的时钟偏移。本系统中，不校对客户端时间而只是比较出客户端时间标准源与现场监测GPS的时间偏差。

2.2 基于IEEE1588的精密时间同步装置

精密时间同步装置，构建一个以当地调度时钟为主时钟，所有220 kV变电站内时钟为从时钟的地面时间同步网，保证一个地区的时间统一性，为电力系统的运行、维护、计费确立统一的时间基准，为电力系统提供更优质的服务打下良好的基础。

2.2.1 调度主站侧

调度主站的时间同步设备作为地面时间同步网的主时钟，时钟源来自于GPS卫星授时。2个以太网接口均接入电力系统二区网络路由，一个接入时间同步监测系统，用于时钟设备监视，而另一个则作为地面时间同步网接口，用于接收和发送IEEE1588报文包。

2.2.2 变电站侧(以下简称“从站”)

从站端的主时间同步设备以卫星时间为主，地面时间同步网时间为辅，2种工作模式自动切换，接口定义如下：

(1) 以太网接口：从站端主时间同步设备同样具有2个以太网接口，一个接入时间同步监测系统，用于监视从站主GPS时钟设备的时间精度，另一个以太网接口支持IEEE1588，用于接收和发送IEEE1588报文包。

(2) 扩展同步口：从站端主时间同步设备具有光纤扩展同步接口，该接口向从站端扩展时钟发送IRIG-B码同步报文，为扩展时钟提供时间基准源。

地面时间同步网中时钟设备的2种工作模式(GPS模式与IEEE1588模式)切换过程如下：

(1) 时间同步装置的各个PTP端口通过接收和发送IEEE1588报文，判断各个端口所在网络区的最佳主时钟的时钟类。

(2) 选择所有端口中最佳的一个时钟类与时钟同步装置的时钟类进行比较，若端口最佳时钟类低于时钟同步装置的时钟类，则时钟同步装置处于主时钟；若端口最佳时钟类高于时钟同步装置的时钟类，则时钟同步装置处于从时钟。

(3) 当时钟同步装置处于从时钟时，时间同步装置开始不断地调整自身时间，直到与主时钟时间一致。

(4) 时间同步装置作为从时钟：当时间与主时钟同步时，IEEE1588模块向CPU模块发送脉冲信号，CPU模块根据时间质量选择是否接收地面时间同步网时间。

3 结语

配网自动化以当地调度时钟为主时钟，所有220 kV变电站内时钟为从时钟，形成地面时间同步网，为电网重大事故的事后分析提供可靠的时间标志，为事故时各电网信息形成可信的时间断面提供依据，保证一个地区的时间统一性，为电力系统的稳定运行、维护、计费确立统一的时间基准，为电力系统提供更优质的服务打下良好的基础。

[1]江苏方天电力技术有限公司.关于配网设备的监测智能终端说明书

[2]江苏方天电力技术有限公司.精密时间同步设备说明书

2014-06-09

谢凤(1979—)，女，江苏南京人，电气工程师，主要从事电网、供电站、电厂设备检测与调试工作。