基于智能变电站合并单元守时误差测试方法研究

　　摘要：智能变电站是新时期保证电力系统安全稳定运行的关键。为了确保智能变电站的功能得到有效发挥，文章从智能变电站合并单元守时误差测试方法背景入手，概述了合并单元的时间同步原理，进一步分析了智能变电站合并单元守时误差测试的方法。

　　当前，我国电力系统的建设规模和传输容量不断增加，导致传统的电磁式电流和电压互感器无法适应时代的需求，进而被时代淘汰，并逐渐被智能变电站合并单元取代，目前已经成为电力系统中不可或缺的一部分。但是，在实际应用时合并单元存在守时误差，因此，需要选择合适的测试方法进行优化，保证电力资源的平稳供应。

　　1　研究的背景及意义

　　电子式互感器具备模拟信号功率低、传输距离短的特点，传输时需要利用数字化或通过光纤传输的方式进行。合并单元是一种采集电流、电压数据并且进行时间相关结合的物理单元，是智能变电站运行的关键设备。新型智能变电站有电子式、光纤式和磁光玻璃式，其合并单元接收采集器以及远端采集器的数字模拟信号可以通过光纤设备进行传输。合并单元使其应用前景十分广泛，其性能和电力系统的继电保护息息相关。

　　电力系统继电保护需要用到电压、电流的时间函数，不少保护装置在原理上需要同一时刻的电压、电流采样值，这对合并单元具有较高的要求。通常合并单元的本地时钟和站内主时钟之间的偏差需要满足要求，当信号丢失时需要合并单元具备较好的进度，使本地时钟和标准时钟的偏差可以满足要求，以保证电力系统继电保护系统的正确运行。由此可见，在合并单元投入现场运行之前必须进行相应的守时误差测试。

　　目前，最常见的误差测试方法是秒脉冲测试法，指的是利用合并单元自带的秒脉冲输出接口进行测试，但在具体应用时此方式存在较明显问题。因此，在实际应用中还需具备报文合并单元计算的方式。本文就智能变电站合并单元守时误差测试方法进行深入研究。

　　2　合并单元的时间同步原理

　　以国家相关部门制定的DL/T11001标准为依据，变电站内的时间同步精度和设备密切相关，即不同的设备在时间同步进度要求上存在差异。无论单个合并单元还是多个合并单元，与数据采集器均需要在时间上同步。通过对上文的实际情况进行分析发现，时间同步与电力系统继电保护装置的正常运行密切关联。以某电力系统的合并单元为例，合并单元和12路通道相连接，将通道划分为电流和电压信号通道，在主时钟信号源发出信号同步之后会与其他的合并单元同步响应，同时，电流和电压信号通道内互感器在接受同步信号之后会进行数据采集，然后将数据上传到合并单元，在收到信号后对这些信号进行及时破译组帧。在此过程中合并单元会遵循标准格式，最后信号需要由保护设备接收，从而实现同步采样。过程中要重点关注同步信号频率要和采样的要求相符合，可以根据自身的实际需求对频率进行自定义。

　　在科学技术快速发展的背景下，变电站已经实现了智能化发展及建设，在信号丢失的情况下依旧可以做出继电保护动作。因此，实际应用时需要在合并单元失去同步信号之后依旧可以保持原有的守时精度。

　　3　守时误差测试方法

　　在进行守时误差测试时，合并单元的守时精度要符合国家标准，具体数值是：同步时钟信号丧失10min之内，合并单元的守时误差量应≤0.4m/s。因此，要对守时误差测试的方法进行研究，保证区域内的电力系统稳定运行，进而实现区域内部电力资源的平稳供应。守时误差测试方法有两种：秒脉冲守时误差测试法和报文测试法。

　　3.1　基于PPS秒脉冲守时误差测试方法

　　秒脉冲守时误差测试方法应用广泛，其工作原理是通过对合并单元脉冲输出孔的应用实现对守时误差的测试。具体测试时，需要将时钟同步信号与合并单元相连接，并将GPS时钟测试仪的连接对象作为合并单元秒脉冲输出口，在保证时钟信号同步存在的基础上，对输出的脉冲与GPS时钟测试仪的标准误差进行准确对比。技术人员可以根据自身的实际需求自动以时钟信号丢失的时间，和在此基础上对输出秒脉冲和GPS时钟测试误差进行比较，在计算完成后确定合并单元的守时误差。但此方法在应用时存在效率较低、误差较大的缺点，容易导致后续工作存在明显问题。因此，在信息化技术不断发展的背景下需要对实际情况进行进一步创新与优化，由此一种全新的基于报文的守时误差测试方法衍生而出。

　　3.2　基于报文的守时误差测试方法

　　3.2.1　基于报文的守时误差测试方法的概念

　　计算时，对合并单元输出的报文进行利用并且电压电流量无需在MU前添加，仅需要将时钟同步信号和MU实现对接。测试时要保证报文输出的稳定性，并且要使时钟同步信号被合并单元守时误差测试装置所接受，同时还要进行报文的接受。之后，将时钟同步的绝对时间传达到所接受的报文之中，即可实现对标号0报文的检索。在进行检索的过程中，如果存在同步信号，需要对0标号报文和标准秒沿时刻进行测量，并且在计算时得到最小偏差。如果同步信号不存在，在进行偏差测量时需要设定相应的时间间隔，并且通过计算得到最大偏差值，因此，可以利用对最大偏差值以及最小偏差值对基于报文的守时误差测试方法进行分析，从而得到具体的应用效果。

　　整个系统在正常状态下，可以利用数字对各种偏差进行表示，其中外部准确对时的合并单元守时误差检测装置记录本地时间。在这种信号的基础上可以将其作为偏差测量的主要依据。报文和同步时钟信号丢失相对应的时刻，主要记录的是采样脉冲和误差测试装置分别接收报文的时刻，由此可以发现在传输延时的前提下，发生的条件为报文需要在合并单元和测试装置之间传输，进而可以发现具体测试时存在两种现象：外部同步信号存在或丢失。并且时间不会轻易发生变化，在经过计算后可以取得守时误差，并能优化具体的应用效果。

　　这种基于报文的守时误差测试方法相较于传统测试方法具有更高的可行性，且在实际应用过程中不需要对电压电流的模拟信号进行加载，可以简化测试过程。可见，此方法能够解决一些变电站运行过程中存在的问题，以保证电力系统的运行质量。

　　3.2.2　可行性测试

　　本文测验时需要根据某地电力系统的实际情况进行分析，因此在可行性测试时要对现场的具体情况进行测试。其中具有12路常规互感器通道。

　　实际测试时，通过基于报文的守时误差测试方法计算出其中的守时误差为0149μs。为保证整个系统运行的准确度需经多次现场测试并核对，发现误差不大，且在具体应用时，此测试方法符合国家标准的相关规定。因此，这是一种合理可行的误差测试方案，可以有效改进传统误差测量方法中的缺陷，提升计算的准确度，是保证继电保护动作顺利进行及电力资源平稳供应的关键，具有较好的应用前景。

　　4　结语

　　随着我国经济发展和技术水平的提升，电力资源在新时期具有十分重要的意义。为保证电力系统的稳定运行，需要选择正确的智能变电站合并单元守时误差测试方法，可以有效解决智能变电站运行过程中存在的问题，推进电力资源的智能化发展，保障电力资源的稳定供应及电力系统的运行质量。

　　作者简介：焦志强（1973-），男，甘肃靖远人，国网甘肃省电力公司白银供电公司工程师，研究方向：电力设备运检管理。

　　参考文献

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　　（责任编辑：周羿廷）

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