智能电网监测

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电网时间在线监测技术的方案

电网时间在线监测技术的方案摘要:从电网时钟同步设备运行现状启程，分析了电网生产对时间同步设备监测的要求，经过细致的时间监测技术分析和对比，根据监测精度要求，选择了就地和远程时间监测技术来组建实时时间监测网，并在电网举行了实际测试和应用，性能得志电网生产和运行的要求。

关键词:时间同步;时间测量;监测系统引言近年来，电网创办了大量的变电站全站统一GPS时间同步设备，用于给变电站内的自动化、养护、接收机监控系统等设备供给参考时间信号。时间同步设备的输出时间是否准确对电网安好生产至关重要，目前几乎全体的时间同步设备均不供给告警和状态信息，运行人员缺乏有效手段对时间同步设备的运行状态举行实时监测，给电网的安好生产带来了隐患。电网1.24事故说明在现网上运行的时钟设备有相当一片面存在质量问题，要挟到电网的生产安好，需要尽快建立一套行之有效的时间监测系统，确保各级调度运行人员做到对时钟的状况心中有数，对不能达成要求的时钟设备实时发现和改造，防患于未然。

1实时时间监测的意义电网稳当性的关键是同步操作，设备不举行时间同步或是时间同步质量达不到要求，都将影响电力设备的正常运行或是故障判断。时间对以下领域的应用是分外重要的。(1)同步采样;(2)系统稳定性判别;(3)线路故障定位;(4)故障分析与事故反演;(5)继电养护装置;(6)功角测量;(7)调度自动化系统;(8)生产信息管理系统。时间在电网中的作用正从事后的动作依次分析向事前过程依次操纵转变，时间的精确度对于电网来说变得越来越重要，时间同步网的创办需求也越来越大。质量合格的统一对时设备，是确保时间同步网创办质量的根基，因此时间同步系统的监测变得越来越重要。

当前在运行的时钟设备有相当一片面存在质量隐患，且缺乏有效实时的监测手段，要挟到电网的生产安好，需要尽快建立一套行之有效的时钟监测系统，确保各级调度运行人员做到对站内同步对时设备的状况心中有数，对不能达成要求的时钟设备实时察觉和改造，防患于未然。

2时间监测技术对比2.1远程直流B码监测技术变电站内的时钟设备将输出的IＲIG－BDC(B码)信号通过SDH网络传输至安装了监测单元的网省调，监测单元将测量到的精度和时标实时的显示在网管服务器上，如图1所示。(1)方案优点①监测单元只需安装在监测中心，监测各站点的IＲIG－BDC信号精度实时标是否切实，系统创办、运行及管理便当。②绝大片面变电站时钟设备有IＲIG－BDC输出信号，实施便当。(2)方案缺乏①因IＲIG－BDC信号在变电站内需要安装协议转换器才能够在SDH网络上传输，且传输路径还有延迟抖动，导致监测单元的测量精度不太高，常规测量精度在百微秒级水平。在这种处境下若被测量的设备和信号已经开头展现精度偏移的时候，监测单元由于受测量精度所限需要几个小时左右才能察觉被测量IＲIG－BDC信号的奇怪，从而导致错过最正确的处理故障时间，因此实时性一般;②需要举行通道延时补偿③若需要被监测的站点好多，那么需要占用较多的2M通道资源。

2.2远程NTP监测技术变电站内的时钟设备将输出的NTP信号通过电力调度数据网传输至安装了监测单元的监测中心，监测单元将测量到的精度和时标实时的显示在网管服务器上，如图2所示。(1)方案优点①监测单元只需安装在监测中心，便于创办、运行和管理，工程创办本金低。②监测数据通过数据网传输，通道节省且实施便当。(2)方案缺乏①不是全体的变电站都有NTP信号输出给监测单元举行测量;②因NTP本身精度不高、且在传输过程中还有时延抖动，导致监测单元的测量精度不高，测量精度约在百毫秒甚至秒级水平。在这种处境下若被测量的设备和信号已经开头展现精度偏移的时候，监测单元由于受测量精度所限需要几个月的时间才能察觉被测量NTP信号的偏差，从而导致错过最正确的处理故障时间，因此实时性差。

2.3远程PTP监测技术变电站内的时钟设备将输出的PTP信号通过电力调度数据网传输至安装了监测单元的监测中心，监测单元将测量到的精度和时标实时的显示在网管服务器上，如图3所示。(1)方案优点①监测单元只需安装在调度中心举行监测各站点的PTP精度实时标是否切实，便于施工、节省项目本金;②因PTP信号在传输过程中还有时延抖动，在采用严格操纵抖动的协转及特殊的支持SDH网络的PTP算法后，监测单元的测量精度可以对比高，测量精度在十微秒级水平，可以在特别钟左右察觉被测量PTP信号的奇怪;③对监测单元PTP的支持才能要求高，对协转的抖动操纵要求高;④监测点多时需要的通道数量对比多。(2)方案缺乏:不是全体的变电站都有PTP信号输出给监测单元举行测量。

2.4本地监测技术将监控单元直接放置在变电站内，让监控单元直接测量1PPS、DCLS、NTP等信号，然后将测量后的测试数据通过电力数据调度网传输至网省调网管服务器，由网管服务器存储测量数据并做一些数据分析。如图4所示。(1)方案优点①将监测单元放置在变电站内，可实时监测变电站内的各种时间信号，不需要惦记有无适合的被测量的时间信号;②将监测单元放置在变电站内，裁减了被测量信号在传输中的延时，可以使监测单元的优异性能发挥到最高，即大幅度提高测量精度，其中1PPS、IＲIG－DC测量精度为50ns，NTP测量精度有75ns，可以在十秒内分外实时的察觉时钟设备精度的轻微偏差;③将监测单元放置在变电站内，展现意外状况时，可将监测单元作为备用主时钟使用，因监测单元本身具有时间信号输出，切监测单元本身具有过滤波动的先进算法不会出现时间跳变的奇怪现象，假设站内的时钟设备展现意外故障或时钟设备的上一级时间源(如GPS、北斗等)展现故障时，可让站内的时钟设备跟踪监测单元的时间信号，能够实时解决现场的故障，制止造成更大的损失。(2)此技术方案的不足因需要将监测单元放置的变电站内，所以相对而言增加了工程施工的工作量。

3时间监测技术应用考虑到变电站数量浩瀚，根据电网分级管理的指导原那么，按照变电站的电压等级将全省的时间监测网分成三级监测网创办。三级时间监测的网络拓扑如图5所示。(1)一级时间监测网监测330kv及以上变电站;(2)二级时间监测网监测220kv变电站;(3)三级时间监测网监测110kv及以下变电站。

3.1一级时间监测网一级时间监测网主站系统部署在省调，监测对象为地调和330kV及以上变电站。当用于一级时间监测网时，时钟监测设备部署在220kV及以上变电站内，近距离(背靠背)地测量各种时间信号，由于500kV变电站内的绝大片面时钟设备或被授时设备均支持直流B码格式。本方案建议一级时间监测网的测量接口采用直流B码方式，短距离传输测量信号其测量精度可以达成50ns。一级时间监测网选择调度数据网作为传输通道，将现场监测设备的测量数据送回时间监测网管系统主站服务器，将带有时标的测量值举行统计汇总和分析。此方式下传输通道上的时延对后台的计算分析不产生任何影响。

3.2二级时间监测网二级时间监测网主站系统部署在地调，监测对象为县调和220kV变电站。当用于二级时间监测网时，时钟监测设备部署在地调，采用直流B码(IＲIG－B)时钟码对时方式监测220kV变电站的时钟信号精度。变电站时钟信号通过2M专线传送到地调的监测设备中。为了使直流B码在SDH的E1通道中传输，需要在SDH网络的两端配置一对E1协议转换器。在接入和调试阶段，还需要监测单元自动测量传输通道上的时延，通过在二级时间监测网主站系统中设置补偿来消释偏差，最大限度地裁减传输通道时延变化对测量精度的影响。由于直流B码在2M专用通道中的传输存在确定的时延抖动，会直接影响时钟监测设备的测量精度，因此二级时间监测网的测量精度可以达成百微秒级水平，通过专用的通道抖动滤除算法后量精度可以达成十微秒级水平。3.3三级时间监测网三级时间监测网管系统主站设置在县调，监测对象为110kv及以下等级变电站。当用于三级时间监测网时，时钟监测设备部署在县调，采用NTP(NetworkTimeProtocol)方式监测110KV及以下站点的时钟信号精度。变电站时钟输出NTP信号，NTP信号通过电力调度数据网传输至监测时钟设备测量，并将测量结果实时的显示和保存。考虑到三级时间监测网的对象都是低压等级的变电站，站内对时间精度的要求相对低一些，因此传送到监测系统屏的被测信号优先选择NTP方式。由于NTP在数据网的传输存在较大的时延抖动，会直接影响时钟监测设备的测量精度，因此三级时间监测网的测量精度可以达成百毫秒水平。

4时间监测系统创办方案4.1创办原那么(1)先进性原那么采用业界认可的先进技术和设备。采用高性能、高稳当性的技术、设备平台。软硬件平台、技术支持服务、应用开发等各片面都由具有良好品质、信誉和丰富阅历的厂家供给，以保证系统各项功能、性能指标都达成较高水准。(2)稳当性原那么系统的运行具有极高的稳当性，具有良好的容错性能。在确定灾难发生时，仍能保证系统不间断运行。(3)可维护性原那么系统务必易于维护。实时在线监测系统创办和开发过程中的每个环节，都务必遵循有关国际、国家标准。(4)可扩展性原那么随着运行节点的扩展，实时在线监测系统对硬件软件的要求会不断提高，系统采用的全体硬件、软件的选型务必考虑可扩展性要求。(5)开放性原那么系统中选型多样，每种设备、软件务必具有良好的开放性，全体硬、软件都应遵循业界相关标准，支持开放的标准接口，而不致产生运行上的“孤岛”。(6)成熟性原那么为保证系统的稳当性，采用被业界广泛采用的软、硬件技术、产品和服务、集成厂家，降低实施风险，也可以加快系统的创办步伐。

(7)系统易用性和友好性原那么供给友好的用户操作界面，具备直观易用的人机界面。(8)经济性适用性原那么系统设计应合理可行，具有良好的性价比，能有效养护用户投资。(9)安好性原那么系统设计时，既要考虑信息资源的充分共享，更要留神信息的养护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和网络通讯环境，采取必要的技术措施以保证系统得志等级养护三级的要求。

4.2创办方案上海电网实时时间监测系统创办方案为在上海电力调控中心设置监测平台，监测1个500kV变电站、2个220kV变电站和1个地区调控中心，组网拓扑见图6。选择一个220kV变电站，举行远程和本地二种监测方式的对比。时钟监测网主站系统采用高性能服务器和实时时间监测管理软件搭建，负责采集、存储、统计分析时钟检测单元的监测数据，并供给干脆直观的界面呈现数据，便于运维人员了解该监测站点的时钟精度，为下达切实的调度信息供给依据。

4.3监测结果图7为变电站时间监测装置一级组网就地测量数据。从图7可以看出，