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【摘 要】电网运行过程中一旦出现故障，必须要第一时间采取错失才能有效降低电网故障影响，因此各变电站为加强反应速度而应用了GPS时钟技术进行监控。在本文的研究中，主要针对智能便店长GPS时钟同步准确性与稳定性进行研究，指出了技术应用存在的问题并给出相应对策。
【关键词】智能变电站;GPS源;时钟同步
引言
智能电网是电网发展的必然之路，当前世界电网的发展动向都是围绕建设智能电网展开的。但是在智能变电站投入运行以后，暴露出来很多问题，尤其是在时钟同步一项上。目前与主要采用的同步方案包括PPS、SNTP、IEE 588与IRIG-B码等方式。对智能变电站而言，时钟同步非常重要，直接决定着主变差动保护是否可以采取正确动作、SOE分辨率是否清晰等。因此，加强智能变电站GPS时钟同步准确性与稳定性研究意义重大，对于保障电网运行稳定性有着非常重要的现实意义。
1.智能变电站GPS存在的时钟同步问题
时钟同步系统在运行过程中存在很多问题，分析其原因包括很多方面，例如系统制造商制造工艺存在问题、系统么硬件元件选取不合理、软件程序设定存在漏洞等等，由这些因素导致的时钟同步问题也非常明显，包括GPS源与北斗源之间没有办法进行正常转换、对时系统存在时间跳变情况、对时系统对时不精准、时钟扩展板与其他扩展板在同一时刻下输出时间存在误差、稳定性差等问题[1]。
合并单元厂家在处理采样值的时候是绝度依赖对时系统，即如果对时系统出现时间跳变的情况下，合并单元采样SmpCnt也会随之出现跳变情况。网络采样中差动保护适应性较低，如果一侧时间同其他侧之间存在差异的时候，也会导致SmpCnt位出现不同的情况，从而出现角差，这样就会造成保护误动。
2.智能变电站精准时钟同步的实现
2.1时钟同步方案整体设计
智能变电站时钟同步系统架构为双主时钟冗余备份，双主时钟的构成包括两个组成部分，分别是主时钟A和B;扩展时钟的组成部分包括由时钟1到n，全部扩展时钟都选取A作为标准时间源，如果A失效以后，才会全部切换到B，从而保证智能变电站时间同步信号时间源一致[2]。将北斗时间源当做主时钟A，将GPS时间源当做主时钟B，并且需要按照具体情况进行GPS、北斗与B码等时间源的先后顺序，B码时间源在该系统中是主时钟与备用时钟之间的联系信号，利用图1中的①和②进行传输。当前系统先后顺序为先是北斗时间源，其次是B码时间源，最后是GPS时间源，从而就可避免当AB两者间由于某些原因而出现偏差，从而造成装置不同步。
各扩展时钟都需要配置铷原子钟。一旦外部时间源确定准确并稳定以后，对铷原子钟加以控制，保证两者之间同步，这样就会保证输出时间同步信号与外部事件源两者一直。若外部时间源出现问题以后，各扩展钟可根据铷原子钟保证守时的精准性，从而确定输出稳定。在转换时间源的过程中，若AB两者之间偏差比较大，系统会用400ns步长调整铷原子钟，保证其和外部时间源一致，确保输出信号在400ns步长范围间进行跳变[3]。
2.2GPS源与北斗源转换
AB在进行转换的时候会存在一定几率出现没有办法转换或者跳变的情况，没有办法转换是工程建设中没有落实调试工作的问题，因此能够避免。然而跳变的原因是GPS与北斗时间在进行转换的时候没有对守时时钟源时间进行识别，只是根据绝对卫星时间进行转换而导致的。为避免这种情况的出现，保证对时系统时间稳定性，可采取无缝切换策略，具体如图2所示。
如果北斗卫星信号没有符合时间提取计算要求，对GPS卫星信号此项进行识别，如果其不符合时间提取计算要求，那么识别双时钟源守时时间有未超出门槛值，若处于门槛值，那么输出时间信号，若未处于门槛值，则闭锁警告。在转换的时候引入双时钟源守时时间进行判断，当守时时间大于或小于卫星时间门槛值以上，定守时时间为基准，并且采取步进方式对卫星时间进行跟踪，当两者相同时输出信号。在门槛值设置上建议采用1μs～10μs之间，最佳选择为5μs。
2.3差动保护处理与合并单元连接优化
为避免合并单元产生假同步或出现对时跳变，造成采用同步不一致，出现角差，进而引起差流而出现差动误动[4]。所以，差动保护在网络采样的过程中必须要加入不同合并单元同一计数器采样到达时刻的识别，如果同一计数器出现采样到达时刻时间差与正常状态下到达时间差之间的误差在2ms以上时，那么就可以判断系统出现失步或采样不正常的问题，则立即进行闭锁差动保护同时发出警告。
通常情况下，合并单元和对时系统之间通过光纤IRIG-B码进行连接，为不使对时系统出现输出板异常而造成差动误动的问题，应注意以下两点：第一，各主变保护三侧合并单元的过程中使用相同时钟扩展板进行对时;第二，如果保护形式为双重化配置的情况下，合并单元A、B套沒有办法同时采用相同时钟扩展板。
3.结语
针对当前智能变电站时钟同步系统问题，提出智能变电站精准时钟同步的实现方案，介绍了整体设计、GPS源与北斗源转换方案与差动保护处理与合并单元连接优化方案。
参考文献：
[1]郑翊.基于IEEE1588的高精度时间同步技术分析[J].无线电工程，2019，49（06）：545-550.
[2]王创，郑宾.交互式多模型IEEE 1588时钟同步算法[J].自动化技术与应用，2019，38（04）：13-17.
[3]王頲，徐小权，唐晓铭，黄庆卿，李永福.工业物联网中的精确时钟同步：网络化控制理论观点[J/OL].自动化学报：1-20[2019-06-17].https：//doi.org/10.16383/j.aas.c180811.
[4]沈鑫，曹敏，王昕，刘清蝉.智能变电站的时钟同步准确性及稳定性研究[J].电子器件，2015，38（03）：655-660.
（作者单位：嘉善恒兴电力建设有限公司供用电服务分公司）
【关键词】智能变电站;GPS源;时钟同步
引言
智能电网是电网发展的必然之路，当前世界电网的发展动向都是围绕建设智能电网展开的。但是在智能变电站投入运行以后，暴露出来很多问题，尤其是在时钟同步一项上。目前与主要采用的同步方案包括PPS、SNTP、IEE 588与IRIG-B码等方式。对智能变电站而言，时钟同步非常重要，直接决定着主变差动保护是否可以采取正确动作、SOE分辨率是否清晰等。因此，加强智能变电站GPS时钟同步准确性与稳定性研究意义重大，对于保障电网运行稳定性有着非常重要的现实意义。
1.智能变电站GPS存在的时钟同步问题
时钟同步系统在运行过程中存在很多问题，分析其原因包括很多方面，例如系统制造商制造工艺存在问题、系统么硬件元件选取不合理、软件程序设定存在漏洞等等，由这些因素导致的时钟同步问题也非常明显，包括GPS源与北斗源之间没有办法进行正常转换、对时系统存在时间跳变情况、对时系统对时不精准、时钟扩展板与其他扩展板在同一时刻下输出时间存在误差、稳定性差等问题[1]。
合并单元厂家在处理采样值的时候是绝度依赖对时系统，即如果对时系统出现时间跳变的情况下，合并单元采样SmpCnt也会随之出现跳变情况。网络采样中差动保护适应性较低，如果一侧时间同其他侧之间存在差异的时候，也会导致SmpCnt位出现不同的情况，从而出现角差，这样就会造成保护误动。
2.智能变电站精准时钟同步的实现
2.1时钟同步方案整体设计
智能变电站时钟同步系统架构为双主时钟冗余备份，双主时钟的构成包括两个组成部分，分别是主时钟A和B;扩展时钟的组成部分包括由时钟1到n，全部扩展时钟都选取A作为标准时间源，如果A失效以后，才会全部切换到B，从而保证智能变电站时间同步信号时间源一致[2]。将北斗时间源当做主时钟A，将GPS时间源当做主时钟B，并且需要按照具体情况进行GPS、北斗与B码等时间源的先后顺序，B码时间源在该系统中是主时钟与备用时钟之间的联系信号，利用图1中的①和②进行传输。当前系统先后顺序为先是北斗时间源，其次是B码时间源，最后是GPS时间源，从而就可避免当AB两者间由于某些原因而出现偏差，从而造成装置不同步。
各扩展时钟都需要配置铷原子钟。一旦外部时间源确定准确并稳定以后，对铷原子钟加以控制，保证两者之间同步，这样就会保证输出时间同步信号与外部事件源两者一直。若外部时间源出现问题以后，各扩展钟可根据铷原子钟保证守时的精准性，从而确定输出稳定。在转换时间源的过程中，若AB两者之间偏差比较大，系统会用400ns步长调整铷原子钟，保证其和外部时间源一致，确保输出信号在400ns步长范围间进行跳变[3]。
2.2GPS源与北斗源转换
AB在进行转换的时候会存在一定几率出现没有办法转换或者跳变的情况，没有办法转换是工程建设中没有落实调试工作的问题，因此能够避免。然而跳变的原因是GPS与北斗时间在进行转换的时候没有对守时时钟源时间进行识别，只是根据绝对卫星时间进行转换而导致的。为避免这种情况的出现，保证对时系统时间稳定性，可采取无缝切换策略，具体如图2所示。
如果北斗卫星信号没有符合时间提取计算要求，对GPS卫星信号此项进行识别，如果其不符合时间提取计算要求，那么识别双时钟源守时时间有未超出门槛值，若处于门槛值，那么输出时间信号，若未处于门槛值，则闭锁警告。在转换的时候引入双时钟源守时时间进行判断，当守时时间大于或小于卫星时间门槛值以上，定守时时间为基准，并且采取步进方式对卫星时间进行跟踪，当两者相同时输出信号。在门槛值设置上建议采用1μs～10μs之间，最佳选择为5μs。
2.3差动保护处理与合并单元连接优化
为避免合并单元产生假同步或出现对时跳变，造成采用同步不一致，出现角差，进而引起差流而出现差动误动[4]。所以，差动保护在网络采样的过程中必须要加入不同合并单元同一计数器采样到达时刻的识别，如果同一计数器出现采样到达时刻时间差与正常状态下到达时间差之间的误差在2ms以上时，那么就可以判断系统出现失步或采样不正常的问题，则立即进行闭锁差动保护同时发出警告。
通常情况下，合并单元和对时系统之间通过光纤IRIG-B码进行连接，为不使对时系统出现输出板异常而造成差动误动的问题，应注意以下两点：第一，各主变保护三侧合并单元的过程中使用相同时钟扩展板进行对时;第二，如果保护形式为双重化配置的情况下，合并单元A、B套沒有办法同时采用相同时钟扩展板。
3.结语
针对当前智能变电站时钟同步系统问题，提出智能变电站精准时钟同步的实现方案，介绍了整体设计、GPS源与北斗源转换方案与差动保护处理与合并单元连接优化方案。
参考文献：
[1]郑翊.基于IEEE1588的高精度时间同步技术分析[J].无线电工程，2019，49（06）：545-550.
[2]王创，郑宾.交互式多模型IEEE 1588时钟同步算法[J].自动化技术与应用，2019，38（04）：13-17.
[3]王頲，徐小权，唐晓铭，黄庆卿，李永福.工业物联网中的精确时钟同步：网络化控制理论观点[J/OL].自动化学报：1-20[2019-06-17].https：//doi.org/10.16383/j.aas.c180811.
[4]沈鑫，曹敏，王昕，刘清蝉.智能变电站的时钟同步准确性及稳定性研究[J].电子器件，2015，38（03）：655-660.
（作者单位：嘉善恒兴电力建设有限公司供用电服务分公司）