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電力系統(tǒng)時間同步管理問題分析論文
摘要：電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)在應(yīng)用過程中需要建立時間同步管理應(yīng)用機制實現(xiàn)時間同步性的閉環(huán)分析，目的旨在監(jiān)視時間同步系統(tǒng)中授時設(shè)備及所有被授時系統(tǒng)和設(shè)備的時間同步工作狀態(tài)，通過各種數(shù)據(jù)應(yīng)用手段對系統(tǒng)工作狀況給予最準確的分析和評估。旨在闡述電力系統(tǒng)時間同步管理的基本需求，以及現(xiàn)有資源情況下如何有效開展時間同步管理并確保時間同步系統(tǒng)運行的可靠性。
關(guān)鍵詞：時間同步系統(tǒng)；電力系統(tǒng)；同步管理
時間同步系統(tǒng)是電力系統(tǒng)應(yīng)用的標準配置，為電力系統(tǒng)的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備提供準確的時間同步信號，滿足電力系統(tǒng)時間同步的要求。根據(jù)國家電網(wǎng)公司文件《調(diào)自〔２０１３〕８２號＜國調(diào)中心關(guān)于加強電力系統(tǒng)時間同步運行管理工作的通知＞》的要求，對于已經(jīng)投入運行的時間同步系統(tǒng)需要進行改造升級并同時建立完整的時間同步管理體系。在此應(yīng)用需求范圍內(nèi)，通過對電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)應(yīng)用需求的研究和分析，合理有效地利用電力系統(tǒng)現(xiàn)有資源和條件，建立有效的手段和方法實現(xiàn)時間同步狀態(tài)的監(jiān)視和管理［１－２］。
１電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)概述
電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)由設(shè)在各級電網(wǎng)的調(diào)度機構(gòu)、變電站（發(fā)電廠）等的時間同步系統(tǒng)組成。電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［３］中定義了時間同步系統(tǒng)的典型應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖，如圖１所示。時間同步是各類監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采樣、故障處理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管、信息管理及事故追憶和分析的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)安全運行的重要組成部分［４］。任何參與時間同步的節(jié)點如果發(fā)生時間偏差問題，都可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為了保證用戶能實時掌握系統(tǒng)中北斗／ＧＰＳ時鐘運行狀態(tài)，以及系統(tǒng)中相關(guān)參與時間同步的計算機、服務(wù)器、交換機、智能設(shè)備及相關(guān)其他系統(tǒng)的同步狀態(tài)，建立一套完整的時間同步管理機制是完全必要的。針對電力系統(tǒng)時間同步管理的研究和分析可以解決電力系統(tǒng)時間不同步引起設(shè)備數(shù)據(jù)信息時標誤報及電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)和運維的管理成本問題，通過有效的時間管理手段可以監(jiān)視和管理電力系統(tǒng)時間同步狀態(tài)，對于整個電力系統(tǒng)的時間同步性、時間同步狀態(tài)、時間同步偏差等數(shù)據(jù)，降低電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)隱患，確保數(shù)據(jù)記錄的準確性，增加電力運維生產(chǎn)對時間同步問題的準確定位。時間同步管理的范圍不僅針對時間同步系統(tǒng)中的主備時鐘和擴展時鐘，而且必須覆蓋所有二次系統(tǒng)的智能設(shè)備，全面管理任何參與時間同步的所有系統(tǒng)和設(shè)備，其目的就是全面監(jiān)測授時設(shè)備的工作狀態(tài)以及各種被授時系統(tǒng)及設(shè)備的運行工況，實現(xiàn)全面的時間同步狀態(tài)信息預(yù)報和維護，提高全網(wǎng)時鐘同步水平，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
２目前電力系統(tǒng)時間同步管理存在的問題
隨著電力系統(tǒng)對時間同步管理逐步試點投入的開展，涌現(xiàn)出了多樣化的時間管理方法和手段，但在解決問題的同時還不同程度地出現(xiàn)了一些時間管理的誤區(qū)。放置時間測量類儀器設(shè)備監(jiān)視時間輸出信號的方法雖然解決了長期運行過程中對時間信號的測量分析，但由于獨立測量儀器設(shè)備仍然采用獨立衛(wèi)星時間源系統(tǒng)，其準確度及同步性狀態(tài)的監(jiān)測將成為此管理方案的另一個盲點，這種精密設(shè)備的老化維護管理由誰來負責(zé)監(jiān)管無人問津。另外，一個盲點是對時間輸出信號的監(jiān)測結(jié)論說明的是這個時間信號的好壞，不能直接反應(yīng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息時間戳的數(shù)據(jù)變化問題，而電力系統(tǒng)真正關(guān)心的是電力系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)本身的準確性和可靠性。提供非標準化時間管理方法雖然可以有效地監(jiān)視被授時系統(tǒng)和設(shè)備的同步性，但由于電力系統(tǒng)設(shè)備種類和生產(chǎn)廠商眾多，意味著所設(shè)計的設(shè)備及其生產(chǎn)廠商必須進行全面的兼容性測試和升級。對于新建的系統(tǒng)推行實施雖然沒有問題，但對于改造項目就需要完全升級所有設(shè)備，如果不能升級就只能替換，嚴重造成固定資產(chǎn)流失，勢必會造成成本增加問題。如何正確找到解決問題的方法是目前時間同步管理研究過程中的一個主要問題，同時也要求在探討時間同步管理的應(yīng)用過程中必須全面綜合考慮電力系統(tǒng)目前的狀況，任何管理措施必須貼合目前的發(fā)展方向，圍繞目前電力系統(tǒng)的資源進行技術(shù)管理的整合和推陳出新，確保時間管理的可實施性和可操作性。
３電力系統(tǒng)時間同步管理的運行經(jīng)驗和技術(shù)能力
目前電力系統(tǒng)在時間同步領(lǐng)域已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗和技術(shù)能力，時間同步管理實施過程中可以完全利用這些經(jīng)驗和能力，確保時間同步管理研究的正確性。高精度的時鐘源近年來在各種技術(shù)規(guī)范的指引下提高了各種可靠性的指標，狀態(tài)監(jiān)視管理方面已經(jīng)要求實現(xiàn)自檢數(shù)據(jù)的通信通道。通過對自身時間狀態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)布，可以快速準確地掌握設(shè)備目前的工作狀態(tài)，進一步加強并細化高精度時鐘源的時間狀態(tài)數(shù)據(jù)信息可提高時間管理的應(yīng)用水平。目前已經(jīng)要求高精度時鐘源必須支持ＤＬ／Ｔ８６０和ＤＬ／Ｔ６３４．５１０４通信標準規(guī)范實現(xiàn)時鐘源狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)視。強大的自動化監(jiān)控系統(tǒng)的存在對電力系統(tǒng)而言是另一個強大的支撐平臺，時間同步管理處理的也是各種數(shù)據(jù)信息，通過平臺對接即可實現(xiàn)對時間管理數(shù)據(jù)信息的管理，無需增加其他支撐平臺針對性進行獨立管理。隨著自動化程度的不斷提高，電力系統(tǒng)標準化通信協(xié)議和數(shù)據(jù)通道可以保障時間同步管理數(shù)據(jù)的傳輸，標準化的信息可以確保信息之間交互的一致性，減少管理成本。電力系統(tǒng)設(shè)備具備ＤＩ／ＤＯ信號節(jié)點以及ＧＯＯＳＥ虛擬端子，可接收外部觸發(fā)信號，產(chǎn)生狀態(tài)動作時間的ＳＯＥ數(shù)據(jù)記錄，通過ＳＯＥ時標可快速甄別設(shè)備時間同步狀態(tài)。這些資源是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，是經(jīng)過長期驗證的基本資源，如果能夠利用這些資源建立一套完整的時間同步管理方法則其可靠性和安全性是毋容置疑的。
４實施方案
利用電力系統(tǒng)的優(yōu)勢資源，輕松實現(xiàn)一種被動型時間管理體系，如圖２所示。無需增加任何設(shè)備，無需增加新的標準，僅由時間源設(shè)備按照設(shè)定的整點方式周期性發(fā)送觸發(fā)信號，被監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生ＳＯＥ順序事件記錄提交給ＳＣＡＤＡ監(jiān)控系統(tǒng)進行ＳＯＥ時戳分析并計算出時間偏差，驗證時間同步系統(tǒng)的時間同步性。由于被動型時間同步分析結(jié)果與觸發(fā)源不能互通信息，無法建立有效的數(shù)據(jù)溝通機制，無法對當(dāng)前分析結(jié)果進行智能化確認。因此，提出主動式測量機制建立主動型時間同步管理體系，如圖３所示。主動型管理機制可實時計算監(jiān)測結(jié)果，針對不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)可靈活設(shè)定智能化監(jiān)測確認方法進行主動式反復(fù)驗證，確保計算結(jié)果的正確性。主動型通過請求響應(yīng)過程中的四個時戳動態(tài)計算時間偏差，每個回合時間源發(fā)起者即可計算出當(dāng)前被監(jiān)測設(shè)備的時間偏差，通過通信協(xié)議可以提交分析結(jié)果給ＳＣＡＤＡ系統(tǒng)，完成時間同步狀態(tài)的管理。
５結(jié)語
無論是主動型還是被動型時間管理體系，其最大的優(yōu)勢在于完全利用了現(xiàn)有電力系統(tǒng)的資源，不需要增加額外的設(shè)備成本來完成時間同步的管理，解決方案的標準化技術(shù)不會帶給設(shè)備廠商無形的技術(shù)管理成本，同時后期運維也可正常移交相關(guān)自動化管理部門。電力系統(tǒng)生產(chǎn)單位形式多樣化，采用那種管理體系都必須結(jié)合自身的特點來考量，不能一味選擇一種拋棄另一種，往往在某些時候可以為你帶來意想不到的結(jié)果�？傊�，時間同步管理系統(tǒng)的實施必須結(jié)合電力系統(tǒng)的實際情況，在大量的數(shù)據(jù)信息中進行數(shù)據(jù)再加工，各種技術(shù)深層研究的同時加大作業(yè)的規(guī)范化和流程的標準化，通過時間同步管理系統(tǒng)提高電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。
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