智能变电站时钟同步系统分析

admin管理员组

文章数量:1531935

2024年6月12日发(作者：)

智能变电站时钟同步系统分析

摘要：时钟同步系统是智能变电站的重要组成部分，在故障监测、变电站运

维方便发挥着重要作用。本文运用文献法、调查法等对智能变电站时钟同步系统

的作用、关键技术及运维要点等展开探究论述，提出几项观点建议，以供借鉴参

考。

关键词：智能变电站；时钟同步系统；时钟同步技术

时间同步系统为我国电网各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等提供

统一的时间基准，以满足各种系统和时钟装置及时钟同步系统对时间同步的要求，

确保数据采集时间的一致性

【1】

。下面结合实际，对智能变电站时钟同步系统做

具体分析。

1智能变电站时钟同步系统作用

时钟同步技术是随着智能变电站发展与成熟起来的一项重要技术。传统变电

站不需要时钟同步技术，这是因为，在传统变电站中，二次侧通常采用电磁式互

感器采集电流电压模拟量，再由电缆并行送入保护、测控等二次时钟装置及时钟

同步系统，这样保护装置就能直接同步采集多路模拟量，故而变电站对时钟的同

步性无过高要求。但智能变电站与传统变电站不同，智能变电站中采用了许多传

统变电站所没有的先进技术，如故障定位技术、事件顺序记录技术、故障录波技

术、电网同步相量测量技术等，这些技术的运用，大大提高了电网运行的稳定性、

安全性与可靠性，但也对电网的时钟同步提出了更高要求。在智能变电站中，时

钟同步技术与上述几种技术同等重要，只有时钟同步技术正常发挥作用，故障定

位、故障录波等技术才能发挥作用。可以说智能变电站的安全稳定运行离不开时

钟同步技术

【2】

。

智能变电站以数字化变电站为基础，在站内二次侧采用数字报文进行信息的

传递。智能变电站内二次回路从信号采样到动作跳闸，其数据流经过以下几个环

节：合并单元的同步采集信号由电子式互感器接收→合并单元接收到模拟量信号

（模拟量信号经过采样、调理与转换处理）→多路同步采样值由合并单元接收→

合并单元进行相位差补偿、内同步、打时标处理→合并单元按采样值报文格式将

数据组帧发送给交换机网络→数据组帧经过交换机处理在网络中传播（按通信规

约）→保护装置获得数据包对数据包进行处理（包括解包、数据分析）→保护装

置将含有跳闸命令的GOOSE报文发送回交换机网络→GOOSE报文被智能终端获取

并得到解析→智能终端按照解析到信息将相应开关跳开。在以上环节中，数据的

传送、报文的传递都需要有精准的时间刻度，因此智能变电站中必须要有时钟同

步系统，且时钟同步性的精度必须达到一定要求，这样变电站才能得到有效的监

测与保护，变电站甚至整个电网才能安全稳定运行。

智能变电站中的过程层网络分为以下几种：网采网跳、直采直跳、网采直跳

与直采网跳。直采，是指保护装置直接通过光纤得到SV报文，网采，指保护装

置接收到的报文先由合并单元发出，再经过交换机传输。当变电站采用直采的组

网方式时，变电站对合并单元时钟的同步精度没有过高要求，但当变电站采用的

组网方式为网采时，合并单元时钟的同步精度就必须达到一定要求，因为一旦合

并单元之中不同步，两端采样波形就会因此出现相位差，变电站的运行也会受到

影响

【3】

。

2智能变电站中时钟同步技术的应用

智能变电站中时钟同步系统的精度受以下两大因素影响：对时网络、时钟源。

目前我国多地的智能变电站采用卫星时钟，使用中国北斗卫星导航系统与美

国的GPS。变电站中所采用的卫星时钟，是一种通过地面接收机对卫星的授时报

文进行解析，从而输出秒信号的时钟。卫星时钟的特点是误差无累积效应，有较

高的授时精度，综合优势比晶振时钟明显。装置中的晶振时钟，通常需要采用晶

振为自身的数字电路提供高频脉冲，但晶振在使用过程中会出现老化、磨损等问

题，所以晶振的频率无法恒久保持一致，晶振的标称频率与实际频率之间通常会

有偏差，这种长时间存在的偏差会导致长时间的计时误差，从而不利于电力系统

的安全稳定。在变电站中，如果晶振时钟精度下降，就需运用卫星时钟通过对时

网络给各个装置校时，以保证站内所有装置的时钟同步

【4】

。

随着技术的发展与进步，时钟同步技术也更加成熟，时钟同步系统更加智能

先进。被许多变电站采用的T5100-S智能时间同步系统，功能丰富，支持多种信

号接入（包括IRIG-B电/光信号、GPS、SDH网络Bits信号、北斗二代信号、PTP

网络电/光信号），并能按照相关要求对外部是件源进行多源判据，确保输出信

号平滑、精准、安全可靠。该智能时钟同步系统可与GPS卫星信号/北斗二代卫

星信号结合使用，共同构成最大冗余结构，做到天地互补，从而使授时的稳定性

与精确度达到最大化，使电力系统的安全稳定运行得到保障

【5】

。T5100-S智能

时间同步系统不仅授时稳定精准，而且守时性能也非常强大，在变电站内的扩展

时钟装置或主时钟装置失去所有外部时间源后，系统能做到连续72小时守时。

3智能变电站时钟同步系统运维要点

对智能变电站时钟同步系统，需通过前、中、后期的检修运维来保证系统性

能与精度，保障时钟装置及时钟同步系统的正常稳定运行。变电站要制定运维检

修制度，定期进行大检与小检，通过检查及时发现故障隐患并进行处理，避免时

钟同步系统出现问题。

在使用时钟装置及时钟同步系统前，工作人员应先做好检查、校对等工作，

避免在使用过程中出现任何问题。

平时，做好基础的运维与保养工作，对站内时钟装置及时钟同步系统定期检

查清洁，防止积垢在时钟装置内部累积。结合实践经验可知，积垢会损坏时钟装

置，当时钟装置及时钟同步系统内部结垢过多时，就会出现许多运行问题、精度

也会明显下降。因此，在时钟装置及时钟同步系统使用期间必须高度重视卫生清

洁工作，要安排人员及时清除时钟装置及时钟同步系统内外积尘，保持时钟装置

清洁。

另外，应用现代检修技术构建更智能的检修运维体系，有效提升时钟装置及

时钟同步系统运维管理水平，提高时钟装置及时钟同步系统工作能力。如在当前

背景下变电站可应用物联网、人工智能、传感器及软件等构建智能化时钟装置及

时钟同步系统监测平台与系统，对时钟装置及时钟同步系统运行过程进行智能化

监测与数字化控制，做好数据采集、传输及分析工作，以得到更加可靠的时钟装

置及时钟同步系统运行数据。智能化时钟装置及时钟同步系统监测系统采用实时

远程监控技术，可实现远程监控。采用物联网监控技术，在时钟装置及时钟同步

系统监测系统内布设无线传感网络，使用定位技术、视频识别技术等，对时钟装

置及时钟同步系统工作现场情况进行捕捉记录，将时钟装置及时钟同步系统运行

过程进行动态监测与详细记录。在互联网背景下，可分阶段逐步打造一套覆盖变

电站的无线局域网络，实现对各时钟装置及时钟同步系统的联网监测与智能化管

理。

4 结语

综上所述，时钟同步系统是智能变电站的重要组成部分，在变电站内发挥着

重要作用。随着科技的发展，智能变电站时钟同步系统也更加成熟先进，现在的

T5100-S等智能时间同步系统不仅授时稳定，而且守时能力强，为变电站的安全

稳定运行提供了有力保障。尽管时钟同步系统功能强大，可靠性高，但变电站依

然要重视并做好对系统的运维，通过规范完善的运维进一步优化系统性能，让时

钟同步系统在变电站中发挥出更大的作用。

参考文献

[1]宋昱辰. 面向远距离时钟同步的电力系统时钟系统研制[D].电子科技大

学,2020.

[2]孙晓明,孙中尉,牛得存.基于PTP的时间同步系统可用性分析及优化策略

[J].电工电气,2017(04):61-67.

[3]陈超,周天宇,戴则维,成华义.智能变电站时钟同步系统分析[J].湖州师

范学院学报,2017,39(S1):35-38.

[4]蔡日海.智能变电站时钟同步检验系统设计与实现研究[J].科技

风,2016(24):125.

[5]李俊刚,刘星,张爱民,张杭,耿英三,魏勇.智能变电站IEEE1588时钟同步

冗余技术研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(20):97-101.

本文标签： 时钟系统变电站智能技术