时间同步产品

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智能电网时间同步解决方案

智能电网系统时间同步现状

通常,电力不会在实际需要的地方产生,而是从发电厂运输到用户,因此,电力经常在整个电网中进行长距离传输,其中包括中压电力线、变电站、柱上变压器和低压线路。这种电力网络需要广泛的控制技术,如监控和数据采集 (SCADA) 系统以及各种智能电子设备 (IED),如保护继电器、间隔控制器单元等。

电网系统频率随着负载和发电量的变化而变化。因此,实时检测网络范围内频率的变化以防止重大中断非常重要,简单来说,就是为了能够正确、快速检测、识别和了解整个电网问题的位置和时间,电网系统的 IT 网络时间一定要同步。然而传统变电站中,电子设备的时间同步是通过专用总线来实现GPS或IRIG-B信号分发。尽管GPS是日前习以为常的时间同步解决方案,但GPS非常容易受信号干扰与欺骗,在卫星信号不良的地方(比如室内、隧道、高楼林立的城市街区等)很难搜到信号。

智能电网是以特高压电网为骨干网架、以通信信息平台为重大支撑的电力网络,兼具信息化、自动化、互动化特质,涵盖发电、输电、变电、配电、用电和调度等环节,覆盖所有电压等级,可实现“电力流、信息流、业务流”的高度的现代电网。精度和可靠性对于智能电网应用中使用的电力网络节点的时间和频率同步至关重要。准确的同步有助于加速广泛的智能电网操作,例如故障检测和网络、同步相量测量以监控网络稳定性、事件序列时间戳、数据采集、需求侧管理 (DSM)、差动保护、频率偏差测量 ( FDM )、智能计量同步和许多其他应用。

时间同步解决方案
电力行业时间同步解决方案

酷鲨科技授时系统旨在满足现代电网网络的同步要求。模块化方法允许配置为 IED 和 SCADA 系统等不同设备提供所需的同步输出组合。能够选择某些变电站组件所需的 IRIG 时间码输出、脉冲和频率的组合,并且能够添加 NTP/SNTP 以及 PTP 网络同步接口,使得 IMS 平台(智能模块化同步)成为变电站自动化的选择和智能电网应用,如同步相量和事件记录。

根据其配置和模块选择,酷鲨科技授时系统可以发挥不同的作用。通过支持 Meinberg 的 IRSA(智能参考切换算法)技术,时间服务器可以使用北斗、GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou、1PPS 或 IRIG-B 时间码作为其同步源,也可以接受 PTP 甚至 NTP 。

PTP 实施支持 PTP 默认配置文件 (IEEE 1588-Annex J) 以及多个电源配置文件版本,包括 IEEE C37.238-2017,还支持在 IEC 62439-3 附录 B 中标准化的实用程序配置文件。如果需要,可以使用 TSU 模块通过广域网链接将 LANTIME 与远程 Telecom Profile Grandmaster 同步。当作为电源配置文件或实用程序配置文件主时钟运行时,PTP 模块的性能允许数百个 IED 或其他 PTP 从机同步。

IRIG-B和 1PPS 信号通常用于间隔和过程级别的时间同步,需要单独的、昂贵的同轴电缆;酷鲨PTP主时钟使同步在现有的局域网IEEE 1588兼容的PTPv2开关,提供具有准确度的低成本的解决方案,即使在PRP网络。

地面时间同步授时系统

酷鲨科技使用多种时间和频率同步设备产品系列来满足电网苛刻的同步要求。酷鲨科技提供灵活和准确的时间同步解决方案,符合 IEEE 1588 PTPv2、IEEE C.37.238-2011、IEEE C.37.238-2017 Power 和 IEC/IEEE 61850-9-3 Power Utility Profile 以及 IEC 61850 电厂、变电站和用户标准,让整个智能电网总指挥能够可靠地、准确监控整个电力系统。

“地基”(地面时间同步授时系统),相较于“天基”(依靠空中卫星授时)而言,具有以下天然优势:

首先,地面授时抗干扰能力强,安全性高!

其次,地面授时比空中北斗授时精度更高,现阶段普通北斗接收机的授时精度在100纳秒水平,而酷鲨科技地面授时现已成功可达到1纳秒授时精度;

第三,地面授时区域时间一致性会更好,即便主时钟丢了卫星信号,发生了时间偏移,从时钟时间也会紧跟主时钟,能有效确保在当前主时钟下的整体区域时间是一致的。GPS授时因为都跟踪的是卫星,各GPS授时点之间一旦没了卫星信号,时间各自偏移,那相互之间的偏差就无法确定,整个区域内时间也就千差万别,不一致;

第四,地面授时系统,比起卫星授时而言,适用于更多应用场景,比如山洞、矿井、室内等。众所周知,这些区域是没有办法通过卫星接收机来获取时间的。由此,通过网络地面时间同步来实现授时在当先显得尤为紧迫。众所周知,这些区域是没有办法通过卫星接收机来获取时间的,电网室内设备需要授时时,卫星馈线安装过程难于控制,高昂的安装成本更是令众多企业望而却步,此时通过网络的地面时间同步来进行授时就大有用武之地。IRIG-B协议可提供100微秒的精度,这对于记录事件和故障波形的时间序列而言绰绰有余,然而,对于新标准的IEC 61850处理总线或同步相关应用而言,却无法达到亚微秒级的精度。此外,IRIG-B需要借助专用电缆来传输时间信号,该做法不仅成本很高,而且还无法提供冗余机制。

智能电网时间同步涉及者

能源供应商:发电机、可再生能源和优化的存储选项了经济的能源形式。

未来所有率的参与者:有效使用可再生能源可减少化石燃料的消耗和核废料的产生。智能电网基础设施经过优化以实现这些目标。

自动化变电站:监测和控制资源,以确保能源的持续供应。

网络运营:电网运营商从电网社区内的来源接收通信,并将定价和费率信号等数据发送回所有参与者。

终端消费者:配电变电站将电力从传输电压转换为较低电压,用于本地配电到家庭和企业。

消费类设备:接收公用事业定价和费率信号以指导智能能源使用决策。

同步的电力公司:作为智能电网中重要的节点之一,变电站管理网络中电力的优化调节,包括现有发电厂、分布式可再生能源和终端消费者。随着智能双向电网功能齐全,准确的时间同步将发挥更重要的作用。

自动化变电站:变电站自动化中的准确时间同步必须满足电站、间隔和过程级别的不同要求。站点级别的监控系统、PC 和远程设备需要毫秒范围内的精度,这可以通过现有 LAN 网络上的 NTP 或 SNTP 时间协议提供。间隔和过程级别的 IED(智能电子设备)和 MU(合并单元)需要 1μs 的精度,基于 IEEE 1588 PTPv2 协议实现,并从过程级别应用 PTP 兼容开关。

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