配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估及時間同步監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

謝 鳳

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211102)

配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估及時間同步監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

謝 鳳

(江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211102)

主要介紹了配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估及時間同步監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法及途徑，該系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，快速輔助問題定位，保證配電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

配網(wǎng)設(shè)備；同步監(jiān)測；協(xié)調(diào)；控制

0 引言

配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估及時間同步監(jiān)測系統(tǒng)利用現(xiàn)有配電GIS系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)中的各種實(shí)時信息以及相關(guān)靜態(tài)參數(shù)信息，對配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與潮流進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，快速輔助問題定位，幫助調(diào)度人員了解和掌握配網(wǎng)運(yùn)行狀況，并提供針對配網(wǎng)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的分析建議，保證配電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

1 配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估

配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是通過研制智能化終端來實(shí)現(xiàn)的，主要通過解決如下幾個關(guān)鍵的技術(shù)問題得以實(shí)現(xiàn)。

1.1 設(shè)備狀態(tài)信息搜集

狀態(tài)的分析評估需要大量描述設(shè)備狀態(tài)及其演變過程的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，首先利用綜合管理模塊管理、存儲所有設(shè)備資產(chǎn)清單、設(shè)備臺賬圖紙、設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)備安裝狀況及系統(tǒng)圖、維修歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備變更與維修記錄、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷數(shù)據(jù)、事故及異常記錄、測點(diǎn)設(shè)置、設(shè)備可靠性狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等，以搜集足夠的信息用于分析與決策。

1.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

智能終端的狀態(tài)監(jiān)測部分能夠基于資產(chǎn)管理系統(tǒng)的配網(wǎng)設(shè)備臺賬信息，結(jié)合SCADA系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)等監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，按設(shè)備類型對各類設(shè)備進(jìn)行限制比較、縱向及橫向比較，以判斷設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)是否正常。

1.3 智能化診斷

智能化診斷用專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，既能對單一數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，也能對多種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合診斷。單一診斷用產(chǎn)生式專家系統(tǒng)，將規(guī)程規(guī)定和專家知識存儲在知識庫，可以隨時更新、修改。綜合診斷用人工神經(jīng)元BP網(wǎng)絡(luò)，功能模塊之間用狀態(tài)驅(qū)動，每一個層次的數(shù)據(jù)都可以維護(hù)、查詢，有利于程序的模塊化設(shè)計(jì)。

基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的綜合診斷：其目的是學(xué)習(xí)和模仿人腦的信息處理方式。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)把知識變成網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，并分布存儲在整個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之中。在確定了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、神經(jīng)元特性和學(xué)習(xí)算法之后，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的知識表達(dá)是與它的知識獲取過程同時進(jìn)行、同時完成的。

1.4 檢修決策、檢修計(jì)劃

檢修決策和檢修計(jì)劃分別由不同的管理模塊來實(shí)現(xiàn)，主要根據(jù)不同運(yùn)行方式和檢修方式，運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法對檢修費(fèi)用、效益進(jìn)行評估，給出對該設(shè)備來說最佳的檢修時間、檢修措施和檢修項(xiàng)目，并形成檢修決策報告。

2 時間同步監(jiān)測

隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模、覆蓋區(qū)域和容量日益增大，電網(wǎng)因斷電導(dǎo)致事故蔓延，有可能使事故范圍擴(kuò)大至全網(wǎng)，涉及多個電廠、變電站等。而分析事故過程需要綜合全網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)，如果各個電廠、變電站所記錄時間及數(shù)據(jù)的時間標(biāo)記不同步，不可以相互參考，則可能無法綜合分析這些寶貴信息，給事故分析帶來極大困難。為解決這個問題，電力企業(yè)通過研制時間同步監(jiān)測裝置來實(shí)時監(jiān)測GPS的運(yùn)行狀態(tài)信息，及時反映給調(diào)度，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時間同步。

2.1 GPS時間同步裝置

GPS時間同步裝置適合各級調(diào)度分層分級的管理模式，為電網(wǎng)調(diào)度二次系統(tǒng)高級應(yīng)用的統(tǒng)一時鐘提供技術(shù)支撐，為電網(wǎng)重大事故的事后分析提供可靠的時間標(biāo)志，為事故時各電網(wǎng)信息形成可信的時間斷面提供依據(jù)，能有效地提高江蘇省全網(wǎng)GPS實(shí)時信息監(jiān)測的水平，為一些基于時間同步裝置高精度時鐘的電力二次系統(tǒng)高級應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，同時也為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

該裝置通過GPS廠家的串口規(guī)約加分/秒脈沖方式或IRIG -B碼通信接口獲得GPS的時間與運(yùn)行狀態(tài)信息，站端監(jiān)測裝置可以最多同時監(jiān)測6個GPS，各地區(qū)當(dāng)?shù)卣{(diào)度中心后臺系統(tǒng)作為NTP協(xié)議的客戶端，周期性詢問現(xiàn)場監(jiān)測裝置所監(jiān)測GPS的當(dāng)前時間，監(jiān)測裝置作為一個NTP服務(wù)器，通過NTP協(xié)議將現(xiàn)場GPS時間發(fā)給客戶端。后臺獲得被監(jiān)視GPS的當(dāng)前時間后與中心站GPS標(biāo)準(zhǔn)源比較得出各個GPS的相對時間誤差，并從監(jiān)測裝置獲得GPS運(yùn)行信息。后臺可以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約或文本方式輸出GPS的相關(guān)運(yùn)行信息，主站監(jiān)測系統(tǒng)可提供Web查詢功能。監(jiān)測實(shí)施后，便于對GPS信息進(jìn)行分層管理，在各個地區(qū)調(diào)度中心監(jiān)控本地區(qū)GPS運(yùn)行信息，省調(diào)度中心對全省各個地區(qū)GPS信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。

NTP協(xié)議全稱為“網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議”(Network Time Protocol)，其目的是在國際互聯(lián)網(wǎng)上傳遞統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時間?？蛻?服務(wù)器模式：客戶端周期性地向服務(wù)器請求時間信息，服務(wù)器用來同步客戶端但不能被客戶端同步?？蛻舳耸紫认蚍?wù)器發(fā)送一個NTP包，其中包含了該包離開客戶端時的時間戳，當(dāng)服務(wù)器接收到該包時，依次填入包到達(dá)時的時間戳、交換包的源地址和目的地址、包離開時的時間戳，然后立即把包返回給客戶端?？蛻舳嗽诮邮盏巾憫?yīng)包時再填入包返回時的時間戳?？蛻舳擞眠@些時間參數(shù)就能夠計(jì)算出2個關(guān)鍵參數(shù)，即包交換的往返延遲和客戶端與服務(wù)器之間的時鐘偏移。本系統(tǒng)中，不校對客戶端時間而只是比較出客戶端時間標(biāo)準(zhǔn)源與現(xiàn)場監(jiān)測GPS的時間偏差。

2.2 基于IEEE1588的精密時間同步裝置

精密時間同步裝置，構(gòu)建一個以當(dāng)?shù)卣{(diào)度時鐘為主時鐘，所有220 kV變電站內(nèi)時鐘為從時鐘的地面時間同步網(wǎng)，保證一個地區(qū)的時間統(tǒng)一性，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、計(jì)費(fèi)確立統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，為電力系統(tǒng)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2.1 調(diào)度主站側(cè)

調(diào)度主站的時間同步設(shè)備作為地面時間同步網(wǎng)的主時鐘，時鐘源來自于GPS衛(wèi)星授時。2個以太網(wǎng)接口均接入電力系統(tǒng)二區(qū)網(wǎng)絡(luò)路由，一個接入時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，用于時鐘設(shè)備監(jiān)視，而另一個則作為地面時間同步網(wǎng)接口，用于接收和發(fā)送IEEE1588報文包。

2.2.2 變電站側(cè)(以下簡稱“從站”)

從站端的主時間同步設(shè)備以衛(wèi)星時間為主，地面時間同步網(wǎng)時間為輔，2種工作模式自動切換，接口定義如下：

(1) 以太網(wǎng)接口：從站端主時間同步設(shè)備同樣具有2個以太網(wǎng)接口，一個接入時間同步監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)視從站主GPS時鐘設(shè)備的時間精度，另一個以太網(wǎng)接口支持IEEE1588，用于接收和發(fā)送IEEE1588報文包。

(2) 擴(kuò)展同步口：從站端主時間同步設(shè)備具有光纖擴(kuò)展同步接口，該接口向從站端擴(kuò)展時鐘發(fā)送IRIG-B碼同步報文，為擴(kuò)展時鐘提供時間基準(zhǔn)源。

地面時間同步網(wǎng)中時鐘設(shè)備的2種工作模式(GPS模式與IEEE1588模式)切換過程如下：

(1) 時間同步裝置的各個PTP端口通過接收和發(fā)送IEEE1588報文，判斷各個端口所在網(wǎng)絡(luò)區(qū)的最佳主時鐘的時鐘類。

(2) 選擇所有端口中最佳的一個時鐘類與時鐘同步裝置的時鐘類進(jìn)行比較，若端口最佳時鐘類低于時鐘同步裝置的時鐘類，則時鐘同步裝置處于主時鐘；若端口最佳時鐘類高于時鐘同步裝置的時鐘類，則時鐘同步裝置處于從時鐘。

(3) 當(dāng)時鐘同步裝置處于從時鐘時，時間同步裝置開始不斷地調(diào)整自身時間，直到與主時鐘時間一致。

(4) 時間同步裝置作為從時鐘：當(dāng)時間與主時鐘同步時，IEEE1588模塊向CPU模塊發(fā)送脈沖信號，CPU模塊根據(jù)時間質(zhì)量選擇是否接收地面時間同步網(wǎng)時間。

3 結(jié)語

配網(wǎng)自動化以當(dāng)?shù)卣{(diào)度時鐘為主時鐘，所有220 kV變電站內(nèi)時鐘為從時鐘，形成地面時間同步網(wǎng)，為電網(wǎng)重大事故的事后分析提供可靠的時間標(biāo)志，為事故時各電網(wǎng)信息形成可信的時間斷面提供依據(jù)，保證一個地區(qū)的時間統(tǒng)一性，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、維護(hù)、計(jì)費(fèi)確立統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，為電力系統(tǒng)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)打下良好的基礎(chǔ)。

[1]江蘇方天電力技術(shù)有限公司.關(guān)于配網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測智能終端說明書

[2]江蘇方天電力技術(shù)有限公司.精密時間同步設(shè)備說明書

2014-06-09

謝鳳(1979—)，女，江蘇南京人，電氣工程師，主要從事電網(wǎng)、供電站、電廠設(shè)備檢測與調(diào)試工作。