智能变电站分布式同步采样值组网技术方案

2015-08-04眉山多能电力建设有限责任公司四川眉山620010

中国新技术新产品 2015年7期

关键词：交换机报文时钟

王勤（眉山多能电力建设有限责任公司，四川眉山 620010）

高新技术

智能变电站分布式同步采样值组网技术方案

王勤
（眉山多能电力建设有限责任公司，四川眉山 620010）

我国供电规模不断扩大，电网自动化及智能化建设力度也进一步加大。本文首先对目前智能变电站采样值组网技术现状进行分析，然后对分布式同步采样值组网技术方案做详细分析，以供参考。

智能变电站；分布式同步采样；值组网技术方案

我国电网发展规模不断扩大，自动化及智能化水平也不断提高，方便了用户用电方式，也提高供电效率。目前，用电数据及信息采集方式仍然采用电子式互感器及单元方式，这种方式容易受到网络传输时间等不确定因素影响，对供电运行造成严重影响，所以，应采用新型的信息数据采集方式，才能满足现阶段人们对供电的需求。以此，本文就智能变电站分布式同步采样值组网技术方案进行如下分析。

1 智能变电站采样值组网技术现状

第一，变电站需要正常运行，需要不同设备具有同步性，如合并单元、测控装置等。这种同步性具有明显弊端，那就是当其中任何一个出现故障，将会影响整个供电系统的正常运行，从而严重影响了供电系统的安全性及稳定性。第二，由于各个供电设备具有同步性，供电信息也在同一时间发送，使得在瞬间积累很多的信息量，对交换机造成严重影响，进而影响了供电系统的安全性及稳定性。再次，涉及到的供电设备较多，无疑增加了供电系统的复杂性，为维修及护养工作带来极大不便。第三，在供电信息传输时，由于采用了同步方式，流入交换机的信息量骤然增加，使得其端口信息交换速度降低及传输波动范围较大；如果不采用同步式方式，则接收设备无法和不同单元之间信息处理保持同步，从而影响供电系统正常运行。第四，当采用供电数据同步式传输，需要从一个时钟源切换到另一个时钟源，由于时钟脉冲存在问题，容易造成传输不准确等弊端。

由此可知，采样值组网同步传输方式虽然结构简单，能够方便于供电信息共享，同时硬件设备较为简单等优点。但只有在同步系统的前提下，才能发挥功效，并且一旦当前时钟出现故障，时钟源切换便会受到极大影响。所以应尽快设计出一种新的采样值组网传输技术，才能保证供电信息快速传输，才能使智能电站发挥其实际效用。

2 智能变电站分布式同步采样值组网技术方案

2.1 IEEE 1588协议同步机制

该协议对分散在测量及控制系统内部的时钟同步机制给予规定，具有较高的精确性，从而在供电运行中被广泛应用。分布在系统内部的所有时钟能够相互发送信息，以完成校准和跟踪。这种跟踪发生在主钟和从钟之间，具体过程如下：首先，从主节点上发送报文，从节点接收。由于预计发送时间和实际发送时间之间具有一定时间差，使得报文被标记上接收标记。之后主节点上又发送一报文，和前面的不一样，具有跟随性，所以称作跟随报文，该报文包含同步报文的标记，使得节点可以利用两种标记，完成时钟频率调整。其次，从节点也发送一份报文，该报文具有时间戳。该报文被主节点接收之后，返回一个接收戳，该戳可以计算出主节点和从节点之间的时钟差。

2.2 分布式同步采样值组网技术方案设计

以下就该技术的工作方式进行简单介绍。

首先，该采样值组网技术可以支持IEEE 1588协议交换机运行模式；该协议交换机被安装在合并单元内部，并且协议主钟由于具有自身的晶振，所以和外部协议的时钟不同步。另外，该协议主钟在采样值报文时采用节拍，和采样计数器的采值方式一样，所以保证了信息运行的稳定性。其次，当采样值需要输出时，只要按照主钟的时间，便可以有效完成。此外，该协议不仅能够支持透明时钟协议，还能支持局域网络及其它协议。再次，每一个IEEE 1588协议和合并单元具有一一对应性，有利于主钟和从钟之间有效连接。

目前，IEEE 1588协议虽然在很多方面都已经实现，但在单个以太网接口上实现多个IEEE 1588协议从钟方案，目前还不能实现。由于从钟数量不确定，就需要寻找解决不同时钟标记的设备，才能实现分步式同步采样。以下就将这种采样方式作一简述。第一，在编程门阵内部设置时标计数器，并保证技术达到32位时回归到零。第二，采用DSP装置，该装置能够发射中断脉冲到编程门阵内，对计数器内部的数值进行更新，同时锁存时标计数器值。再次，第三及发送以太网包，在接受及发送时，记录自由器数值。第四，当接收到以太网包之后，可以根据具体来源，来确定具体合并单元及从钟，之后，再根据时戳值，确定以太网包发送时的从钟时间，从而实现了IEEE 1588协议跟踪计算。第五，采用保护测控装置，该装置内部安装有独立采样脉冲，能将从钟时间和采样时间相对应，从而准确定位了从钟的脉冲位置。另外，在保护测控装置内部，还安装有全局采样脉冲，能够利用不同从钟之间的时差，计算出同步脉冲序号，并采用动态数据窗，使不在同一时间段的采样值在同一接收装置内实现同步。

3 分布式同步采样值组网技术优点

3.1 提高了运行可靠性

采用分布式同步采样值组网技术，明显减少了设备使用数量，从而降低了投资费用。另外，在合并单元中，不再采用切换装置，并且系统运行的稳定性及安全性显著提高，不存在因单个合并单元出现故障而影响整个供电运行的弊端。主钟出现故障之后，从钟容易检测，从而降低了检测不便问题。IEEE 1588协议的运行更加自由，从而有效降低了资源消耗。

3.2 交换机负荷减小

在分布式同步采样系统内部，不同合并单元之间的结合都是随机的，所以发射的脉冲也是随机的，这些脉冲在短时间内虽然具有冲突性，但发送到交换机上之后，冲突性将会大大减低，从而有效减小了交换机的运行负荷，增加了其运行稳定性。