CN110209044A - 一种利用电网工频分量周期值比对的配电终端对时方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用电网电压的工频分量周期值作为参考量进行对时的方法，能够提高配电线路上的不同配电终端之间的对时精度，其特征在于：电网的工频分量周期值是实时变化的，并且在不同的地点采集计算的工频分量周期值都是相同的，利用这一特点，通过工频分量周期值比对，实现时钟同步，减少时钟同步的误差。通过本发明，能够提高同一配电线路上不同配电终端之间的对时精度。

Description

一种利用电网工频分量周期值比对的配电终端对时方法
技术领域
一种利用电网工频分量周期值进行比对，计算时钟偏差，实现配电终端之间时钟保持一致的方法，属于电力***自动化领域。适用于同一配电线路上的所有配电终端或者同一母线上的不同配电线路上的配电终端之间保持时钟同步。
背景技术
配电网馈线自动化***属于一种在集成化通信网络基础上构建的配电装置, 通过测量技术、自动控制技术和传感器达成保证电网运行安全的目的, 可切实提升配电网的实际工作效率和质量。安全性高、稳定性强和耗能少是配电网馈线自动化的基本特征，所以说配电网馈线自动化***属于现代先进技术的重要产物。当前阶段随着我国信息技术水平的提升, 各类自动化信息控制技术被积极应用于配电网馈线自动化***之中, 电力资源的利用率大幅度提升, 而且有利于成本的降低。现阶段我国配电网馈线自动化***主要借助重合器和分段的反复动作实现识别和检测馈线故障的目的。
配电网馈线自动化***正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作。在故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。其中故障定位、隔离和自动恢复对提高供电的可靠性和缩短非故障区的停电时间有重要意义，是馈电自动化的一项主要功能。为了实现馈线自动化，需要在配电线路（馈线）上分段开关处安装配电终端装置（FTU），监视馈线的电流、电压情况，并实现对分段开关的分闸合闸远程控制。不同配电终端的时钟保持一致，对于配电线路的故障判断、隔离和供电恢复都有重要的影响。
为了使同一配电线路上配电终端时钟保持一致，通常的做法是在变电站安装GPS或者北斗时钟提供标准的时钟信号，由变电站配电终端负责配电线路上终端的时钟同步，将标准时钟信号发送到馈线上的配电终端，配电线路上的配电终端根据收到的标准时钟对本地的时钟进行调整。常用的对时方法包括IEC 60870-5-101/104的对时方法、简单网络时间协议SNTP、IEEE 1588对时协议等。其中采用IEC 60870-5-101/104的对时命令进行配电终端的对时，网络的延时难以计算，对时误差比较大，通常在秒级。SNTP协议采用客户/服务器工作方式，服务器通过接收GPS信号作为***的时间基准，客户机通过定期访问服务器提供的时间服务获得准确的时间信息，并调整自己的***时钟，达到网络时钟同步的目的。在馈线自动化的网络环境中，SNTP对时误差超过10ms。IEC 61588同时使用硬件和软件配合，获得更精确的定时同步，可以实现微秒级的对时精度。但IEC 61588需要路由器、交换机的支持，在馈线自动化的网络环境内难以实施。
发明内容
发明目的是提出一种对时的方法，利用电网工频分量周期值是时刻变化的、不同地点同一时刻的电网工频分量周期值相同这一特点，以电网工频分量周期值作为配电终端时钟调整的参考量，从而提高配电终端对时的精度，实现配电终端之间对时误差小于1ms。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种利电网电压的工频分量周期值作为参考量的配电终端对时方法，其实现***包括同一配电线路上的配电终端（FTU）和通信***，如图 1所示。配电终端通过通信***进行信息交换。
所述的配电终端（FTU）包括位于变电站母线处的FTU和配电线路上分段开关处的FTU。变电站母线处的FTU监测变电站母线的电压信息。配电线路上的FTU监视和采集配电线路运行的电流、电压信息、开关的分合动作信息，依据采集的线路信息进行线路故障判断。同时接收对时信息，对FTU本地的时钟进行调整。
所述通信***为各配电终端FTU之间的通信提供通道。
FTU0 为监测变电站母线电压的配电终端，安装在变电站，FTU0与变电站的GPS或者北斗***相连，作为标准时钟源。FTU11、FTU12、FTU13安装在配电线路1（馈线1）上分段开关处的配电终端，FTU11、FTU12、FTU13需要与FTU0保持时钟一致。
所有的配电终端都能采集同相别的电压工频信号（以AB线电压为例）。
对时的时间戳采用64位无符号浮点数组成，整数部分为头32位，小数部分为后32位，单位为秒，时间相对于1900年1月1日零点。
整个***对时的流程如图 2所示：FTU0向同一配电线路上的上所有的配电终端（FTU11、FTU12、FTU13）发送广播消息，告知FTU0为本区域的标准时钟源，线路上的配电终端FTU11、FTU12、FTU13以FTU0为标准时钟进行时钟同步。
FTU11向FTU0发送对时请求命令，同时FTU11开始采集电压（以AB线电压为例）信号并计算工频分量周期值，每个周波计算一次，记录每个周波的开始（0°相位）时刻。
FTU0收到对时请求命令后，开始采集电网的电压（以AB线电压为例）信号并计算工频分量周期值，每个周波计算一次，记录第1个周波开始（0°相位）的时刻T0和连续的5个周波的开始时刻。5个周波后，停止计算。
连续5个周波的周期值计算完成后，FTU0向FTU11发送对时响应命令，命令信息包含第1个周波的起始时刻和连续5个周波的起始时刻。
FTU11收到FTU0发送的对时应答命令后，停止周期值计算。
FTU11根据收到的对时应答信息计算FTU0采集的周波的周期数值。利用相邻两个周波的起始时刻，计算出周期值t0i，t0i=T0i-T0i-1，i从1开始。
FTU11根据本地的周波的起始时刻，计算出周期值t1i，t1i=T1i-T1i-1，i从1开始。
FTU11从本地的第1个周期值开始与FTU0采集的周期值进行比对，一直到到第N-5个周期值，分别计算：
上式中t1 (i+k-1) 表示FTU11记录的周期值，t0 （i） 表示FTU0记录的周期值，k表示FTU11记录的第k个周期值，k从1开始。选取ρ值最小对应的k，以FTU11第k个周波开始对应的时刻T1k-1与FTU0返回的时刻T0相同，则时钟偏差为Toffset= T0- T1k-1。
FTU11进行时钟校正
T = T+Toffset
FTU12等其他FTU的对时过程同FTU11，步骤与[0014] ~ [0021]相同。
附图说明
图 1是馈线自动化***的结构图；图 2是配电终端对时通信过程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方案如图2所示，但不限于此一实例。
FTU0是位于变电站的馈线线路出口开关处的FTU，变电站GPS为FTU0提供标准时钟。FTU0作为馈线线路上FTU11、FTU12等的标准时钟。FTU11为馈线线路上分段开关处的FTU，FTU11需要与FTU0保持时钟一致。
FTU0、FTU11等具备检测馈线线路上电压、电流的功能。
FTU0、FTU11等通过通信网络相连。

Claims (5)

1.一种利用电网工频分量周期值作为参考量的配电终端对时方法，其特征在于，以变电站母线处的配电终端作为标准时钟源，利用电网工频分量周期值时刻变化并且同一时刻不同配电终端检测到的电网工频分量周期值相同这一特点，通过工频分量周期值比对，计算配电终端之间的时差，进行对时，以提高对时的精度。
2.根据权利要求1所述，其特征在于，位于变电站的标准时钟源配电终端与配电线路上分段开关处配电终端选取同相（如AB线）的电压工频信号进行电网工频分量周期值的采集和计算，以电网电压相角处于0°的时刻为每个周波的起始时刻。
3.根据权利要求1、2所述，其特征在于，线路上的配电终端（从时钟），发送对时请求命令后，立即启动电压信号的工频分量周期值计算，并记录每个周波的起始时刻，计算其工频分量周期值。
4.根据权利要求1、2所述，其特征在于，变电站的配电终端（主时钟），接收到对时请求命令后，启动电压信号的工频分量周期值计算，并记录第1个周波的起始时刻和连续的5个周波的起始时刻，发送对时响应命令，其命令信息包括第1个周波的起始时刻和连续的5个周波的起始时刻。
5.根据权利要求1、2、3、4所述，其特征在于，主从时钟通过工频分量周期值比对，找出主从时钟的周波对应关系，计算时钟偏差。
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