黑科技！衛(wèi)星時(shí)鐘同步服務(wù)器在電力系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用
電力系統(tǒng)時(shí)鐘同步系統(tǒng)是利用全球定位系統(tǒng)GPS（北斗）時(shí)鐘對(duì)電廠、變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、測(cè)控裝置、線路微機(jī)保護(hù)裝置、故障錄波裝置、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 等進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)時(shí)，這些自動(dòng)化設(shè)備的內(nèi)部都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，但是也有可能因?yàn)槎喾N原因產(chǎn)生誤差，如初始值設(shè)備的不準(zhǔn)確、石英晶體振蕩頻率誤差及其頻率振蕩的溫度漂移和老化漂移、電路中電容量的變化等。
因此需要實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的電子鐘進(jìn)行校準(zhǔn)， 當(dāng)前主要是利用GPS和北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)取得時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成各種自動(dòng)化設(shè)備需要的時(shí)間信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備的時(shí)間統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電廠、變電站的時(shí)鐘完全統(tǒng)一，提高整體電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的效率。
一、時(shí)間同步系統(tǒng)的組成
時(shí)間同步系統(tǒng)有多種組成方式，其典型形式有兩種，分別如下：
*單主鐘時(shí)間同步系統(tǒng)
由一臺(tái)主時(shí)鐘、多臺(tái)從時(shí)鐘和信號(hào)傳輸介質(zhì)組成，用以為被授時(shí)設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要和技術(shù)要求，主時(shí)鐘可留有接收上一級(jí)時(shí)間同步系統(tǒng)下發(fā)的有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的接口。
*雙主鐘時(shí)間同步系統(tǒng)
由兩臺(tái)主時(shí)鐘、多臺(tái)從時(shí)鐘和信號(hào)傳輸介質(zhì)組成，用以為被授時(shí)設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)時(shí)。根據(jù)實(shí)際需要和技術(shù)要求，主時(shí)鐘可留有接收上一級(jí)時(shí)間同步系統(tǒng)下發(fā)的有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的接口。
二、時(shí)間同步系統(tǒng)的配置
*單主鐘時(shí)間同步系統(tǒng)
北斗+GPS，適用于小型發(fā)電廠、35kV及以下變電站。
*雙主鐘時(shí)間同步系統(tǒng)
雙北斗+雙GPS，適用于各級(jí)調(diào)控中心、大型發(fā)電廠、110kV及以上變電站。
01、 系統(tǒng)構(gòu)成
授時(shí)方案設(shè)計(jì)了5個(gè)模塊：導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)接收模塊、時(shí)間解碼模塊、晶振計(jì)數(shù)模塊、模擬秒脈沖產(chǎn)生模塊、顯示模塊。
02、 系統(tǒng)原理
由導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)接收模塊接收衛(wèi)星信號(hào)，輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖和時(shí)間碼至FPGA時(shí)間解碼模塊，F(xiàn)PGA解出時(shí)間信息并根據(jù)通訊協(xié)議發(fā)送給顯示模塊。晶振輸出脈沖至FPGA，晶振計(jì)數(shù)模塊記錄標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖每個(gè)周期內(nèi)晶振脈沖數(shù)。當(dāng)記錄時(shí)間達(dá)到30min，計(jì)算這組數(shù)據(jù)的均值和方差。導(dǎo)航衛(wèi)星失聯(lián)后，根據(jù)前30min計(jì)算的均值和方差動(dòng)態(tài)設(shè)置晶振計(jì)數(shù)模塊的脈沖產(chǎn)生計(jì)數(shù)器閾值以產(chǎn)生高精度的模擬秒脈沖。
三、方案技術(shù)需求實(shí)現(xiàn)
性能：NXP i.MX6UL Cortex-A7 主頻528MHZ
電源保障：雙電源供電，互為主備
LCD：顯示屏，人機(jī)交互
Key：前面板的按鍵
SPI：接FPGA。與FETMX6UL-C做信息交互
串口：接GPS模塊和北斗模塊
GPIO：控制中斷
網(wǎng)口：2路，做通訊授時(shí)
平臺(tái)優(yōu)勢(shì)：
FETMX6UL-C核心板基于NXP i.MX6UltraLite Cortex-A7 架構(gòu)處理器設(shè)計(jì)，主頻528MHz，核心板采用兩組優(yōu)質(zhì)進(jìn)口80P板對(duì)板連接器設(shè)計(jì)，獨(dú)特的電源管理架構(gòu)相比ARM9系列的核心板功耗更低。嚴(yán)酷的溫度等級(jí)測(cè)試確保核心板在-40℃~+85℃環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，最大支持8路UART、2路以太網(wǎng)、2路CAN等工業(yè)級(jí)總線接口。
行業(yè)發(fā)展貼士：
“四統(tǒng)一”時(shí)間同步裝置
調(diào)自〔2013〕82號(hào)文《國(guó)調(diào)中心關(guān)于加強(qiáng)電力系統(tǒng)時(shí)間同步運(yùn)行管理工作的通知》要求“實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的時(shí)間同步狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)功能”。
調(diào)自〔2014〕53號(hào)文《國(guó)調(diào)中心關(guān)于強(qiáng)化電力系統(tǒng)時(shí)間同步監(jiān)測(cè)管理工作的通知》要求“電力系統(tǒng)時(shí)間同步監(jiān)測(cè)遵循分級(jí)管理的原則，各級(jí)調(diào)度控制中心監(jiān)測(cè)管理直調(diào)廠站和下級(jí)調(diào)度的時(shí)間同步狀況，廠站監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理站內(nèi)主要二次設(shè)備的時(shí)間同步狀況。通過(guò)分級(jí)時(shí)間同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)時(shí)間同步的閉環(huán)管理”。
2015年，國(guó)調(diào)中心自動(dòng)化處組織8個(gè)省市調(diào)、中國(guó)電科院、南瑞集團(tuán)及國(guó)內(nèi)10多個(gè)主要自動(dòng)化設(shè)備廠家，以提高變電站自動(dòng)化設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化程度和功能性能為目標(biāo)，開(kāi)展了時(shí)間同步裝置的“四統(tǒng)一、四規(guī)范”工作（簡(jiǎn)稱(chēng)“四統(tǒng)一”），統(tǒng)一外觀接口、信息模型、通信服務(wù)、監(jiān)控圖形，規(guī)范參數(shù)配置、應(yīng)用功能、版本管理、質(zhì)量控制，制定《Q／GDW11539-2016 電力系統(tǒng)時(shí)間同步及監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。
主要解決了以下問(wèn)題：
1. 各廠家裝置使用界面、菜單面板指示燈和參數(shù)設(shè)置項(xiàng)存在明顯差異，不便于運(yùn)維。
2. 大部分裝置不支持時(shí)間同步狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)功能，部分裝置多事件源切換功能存在缺陷，同時(shí)信息模型存在一定差異。
3. 裝置型號(hào)命名無(wú)明確規(guī)則，缺乏軟件版本管理手段。
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