电力系统中的时钟同步技术是确保电力自动化设备高效、可靠运行的关键。电力系统作为一个时间相关系统,各种电气参数的变化都依赖于时间轴上的波形分析。随着超临界和超超临界机组并网,以及大区域电网互联和特高压输电技术的发展,对时间同步的需求变得更为迫切。时钟同步对于继电保护装置、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统和生产信息管理系统等设备的统一运行至关重要,以满足同步采样、故障定位、故障分析和事故反演的时间一致性要求。
目前,电力系统中的时间同步通常依赖GPS,但不同设备间可能存在不一致,降低了系统的可靠性。因此,建立集中和统一的电力系统时间同步系统是必要的,该系统应该能够基于多种授时源进行时间同步,并且互相备份,以提高全电网的时钟同步水平。
电力系统对时间同步精度的需求差异很大,主要分为四个级别:
1. 不大于1μs的精度,适用于线路行波故障测距、同步相量测量装置等。
2. 不大于1ms的精度,适用于故障录波器、SOE装置等。
3. 不大于10ms的精度,适用于微机保护装置、馈线终端装置等。
4. 不大于1s的精度,适用于电能量采集装置、负荷/用电监控终端等。
目前,电力系统设备采用的主要对时方式有:
1. 脉冲对时,利用1PPS或1PPM信号,精度高但只能校准到秒。
2. 串行报文对时,通过RS-232或RS-422/485接口传递时间数据,全面但精度较低。
3. 时间编码方式对时,如B码,结合脉冲对时的准时沿和串行报文对时的数据,提供高精度和全面信息。
为了充分利用各种方式的优点,通常会结合使用脉冲对时和串行报文对时,形成一种混合对时方法,如B码,以实现高精度和无需人工预置的优点。
未来,随着数字电力技术的发展,时间同步的重要性将进一步增强,对时技术的创新和完善将是保证电力系统安全、稳定、高效运行的关键因素之一。同时,考虑到网络安全和抗干扰能力,研究和应用更加安全可靠的授时技术也是行业面临的重要课题。