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電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的重要性 調(diào)度自動化對同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀 基于IEEE1588的調(diào)度自動系統(tǒng) IEEE1588同步時鐘系統(tǒng) 環(huán)型光纖網(wǎng) 星型網(wǎng) 調(diào)度自動化采用IEEE1588的優(yōu)勢及技術(shù)關(guān)鍵點 介紹內(nèi)容 混合網(wǎng) 調(diào)度自動化發(fā)展趨勢—IEC61850的應(yīng)用 CSE6000 IEEE1588時鐘系統(tǒng)的特點及應(yīng)用

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1、 現(xiàn)在很多變電站自動化系統(tǒng)都按無人值班設(shè)計、運行，所有信息都集中于調(diào)度端，因此，整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的事件分辨率就顯得尤為重要。 2、由于系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘不同步會造成一些較為特殊的故障，如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機甚至系統(tǒng)癱瘓。 3、高精度同步系統(tǒng)的事件信息更有利于事故分析、故障定位及隱患排查。 1、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的重要性

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1、 目前電力調(diào)度自動化系統(tǒng)幾乎都采用GPS 對時，GPS主要采用RS232、PPS(秒、分 脈沖)、 IRG-B嗎輸出。 2、調(diào)度自動化系統(tǒng)采用NTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有，但 還不多。 3、對GPS而言，GPS模塊原始輸出信號為RS232、 PPS信號，GPS時鐘輸出的其余信號都是廠家 二次開發(fā)輸出信號， 誤差不確定。 4、目前，調(diào)度端、變電站端GPS獨立設(shè)置，系 統(tǒng)的時鐘同步精度差。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化時鐘系統(tǒng)組成： 系統(tǒng)分為廠站端系統(tǒng)和主站端系統(tǒng)，實現(xiàn)全網(wǎng)時鐘同步按三部分進(jìn)行：    ①主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對時；    ②各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對時；    ③各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對時。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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主站端系統(tǒng)對時：---作用 主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對時的目的，是保證數(shù)據(jù)發(fā)生增加、更改、刪除等操作時全網(wǎng)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)的不一致和殘缺會造成主備系統(tǒng)切換或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲時，不能正確識別數(shù)據(jù)的一致性和完整性，從而造成信息和數(shù)據(jù)的丟失，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。由于各工作站和服務(wù)器的晶振芯片長時間運行后，會出現(xiàn)由于漏電或其他原因造成的時鐘不準(zhǔn)問題，因而需采取相應(yīng)的對時方式來實現(xiàn)主站端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對時。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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主站端系統(tǒng)對時：---結(jié)構(gòu) 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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主站端系統(tǒng)對時：---結(jié)構(gòu)選擇 主站端系統(tǒng)對時方式一般不采用圖1的方式，因為GPS時鐘裝置一般只提供一個網(wǎng)絡(luò)接口，另外為了要實現(xiàn)與GPS對時，各服務(wù)器、工作站和前置機都需要運行對時進(jìn)程，從而浪費系統(tǒng)資源。采用圖2的對時方式，只需前置機運行對時進(jìn)程定期與GPS時鐘裝置進(jìn)行對時，并定期對服務(wù)器和工作站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播對時命令，從而可以方便地實現(xiàn)全系統(tǒng)的對時，因而主站端系統(tǒng)對時方式一般采用圖2的方式 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---作用 各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對時，及各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對時的目的，是保證各間隔智能單元實時采集的數(shù)據(jù)信息，在主站系統(tǒng)經(jīng)過處理后，能正確重演數(shù)據(jù)或信息發(fā)生的時間、先后順序和邏輯關(guān)系。調(diào)度員、集控員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)和信息，實時掌握電網(wǎng)一次系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而保證經(jīng)濟調(diào)度、安全調(diào)度。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---作用 有些無人值班變電站廠站端系統(tǒng)安裝有GPS時鐘裝置，因而無須與主站端系統(tǒng)對時。沒有安裝GPS時鐘裝置的廠站端系統(tǒng)，通過主站端前置機廣播對時命令進(jìn)行對時，由于無須進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以對時周期可設(shè)較長時間如30分鐘。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---結(jié)構(gòu) 有些無人值班變電站廠站端系統(tǒng)安裝有GPS時鐘裝置，因而無須與主站端系統(tǒng)對時。沒有安裝GPS時鐘裝置的廠站端系統(tǒng)，通過主站端前置機廣播對時命令進(jìn)行對時，由于無須進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以對時周期可設(shè)較長時間如30分鐘。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---結(jié)構(gòu)（1） （早期）廠站端接入GPS的對時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---結(jié)構(gòu) 安裝有GPS時鐘裝置的廠站端系統(tǒng)與各間隔智能單元的對時方式可以如圖3、圖4所示的方式：    圖3的對時方式采用專門的對時網(wǎng)絡(luò)，雖然可以提高對時精度，但增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時增加了間隔智能單元的資源負(fù)擔(dān)。較為常用的對時方式是圖4所示，由GPS時鐘裝置通過總控單元接入網(wǎng)絡(luò)的方式?？偪貑卧cGPS時鐘裝置對時后，通過對網(wǎng)絡(luò)廣播對時命令，實現(xiàn)與各間隔智能單元對時，對時周期可以設(shè)定為30分鐘 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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廠站端對時：---結(jié)構(gòu)（2） 目前的高電壓等級廠站端對時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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站級監(jiān)控 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)互連 CSF CSF 主變保護(hù) 主變測控 CSF 線路測控 CSF 線路測控 通訊處理 其它廠家智能設(shè)備 通訊處理 其它廠家智能設(shè)備 雙以太網(wǎng) 分布式或集中式 如：母差保護(hù)，900、11系列保護(hù)，交直流設(shè)備，電度表等 GPS 遠(yuǎn)動 上級調(diào)度 撥號遠(yuǎn)程維護(hù) 脈沖對時 站內(nèi)測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 路由器

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目前調(diào)度自動化時鐘系統(tǒng)的主要問題： 1、GPS重復(fù)設(shè)置：主站端、廠站端分別設(shè)置GPS 2 、不同廠家、不同型號GPS 時間誤差 3、同一廠家、同一型號GPS的PPS誤差 4、不同GPS的IRG-B嗎誤差更不確定 5、目前廠站端自身通過硬連接，間隔層裝置對時精度達(dá)到1ms 是可能的，整個系統(tǒng)對時精度至多達(dá)到秒級。 6、主站與廠站通過SNTP網(wǎng)絡(luò)對時，廠站端與間隔層通訊對時，整個系統(tǒng)對時精度至多達(dá)到秒級就不錯了。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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結(jié)論： 1、從調(diào)度主站端看整個系統(tǒng)，時間同步系統(tǒng)的精度 很差，導(dǎo)致一些高精度同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如同步相量測量系統(tǒng)只能獨立設(shè)計，無法納入整個調(diào)度系統(tǒng)中。 2 、隨著技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)IEC61850的體系結(jié)構(gòu)和IEC61850的一些新的技術(shù)動向，廠站自動化與調(diào)度自動化會形成一個更密切的一個整體，基于工業(yè)實時以太網(wǎng)技術(shù)的信息共享、信息同步采集會越來越強烈,對整個調(diào)度系統(tǒng)=>廠站自動化系統(tǒng)的時間同步性將會越來越高。顯然，目前的分散式GPS對時系統(tǒng)無法完成此重任。 3、調(diào)度自動化系統(tǒng)采用新的、精確對時系統(tǒng)是下一步技術(shù)發(fā)展的必然要求。 2、電力調(diào)度自動化同步時鐘系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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IEC61850調(diào)度通信方案 3、調(diào)度自動化技術(shù)發(fā)展趨勢： IEC61850的應(yīng)用

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IEC61850調(diào)度通信方案優(yōu)點：與IEC61970具有一定的互操作性，正在制定的IEC61850+可以實現(xiàn)主站與變電站的無縫?？梢蕴峁┱{(diào)度端應(yīng)用對變電站信息的直接訪問減少了數(shù)據(jù)瓶頸和規(guī)約轉(zhuǎn)換的信息損失 IEEE1588 是新的IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)之一。 3、調(diào)度自動化技術(shù)發(fā)展趨勢： IEC61850的應(yīng)用

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4、IEEE1588同步時鐘系統(tǒng)

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1588同步時鐘系統(tǒng)的作用

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1588同步時鐘系統(tǒng)的作用—傳輸延遲

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1588同步時鐘系統(tǒng)的作用—傳輸延遲的不確定

校時原理—主從對時 :

校時原理—主從對時

校時原理—校正通道延遲 :

校時原理—校正通道延遲

精確的時間戳 :

精確的時間戳

端-端時鐘傳送 :

端-端時鐘傳送 E2E TCs cancel queuing and processing delays

點到點時間傳送 :

點到點時間傳送 P2P TCs cancel queuing, processing and propagation delays

IEEE1588和其它對時協(xié)議的對比 :

IEEE1588和其它對時協(xié)議的對比 IEEE1588: 面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（少量子網(wǎng)） NTP: (Network Time Protocol)：面向基于以太網(wǎng)的自動化系統(tǒng) GPS: (Global Positioning System): 面向宇航和廣泛的分布式系統(tǒng). TTP(Time-Triggered Protocol):安全關(guān)鍵（Safety-Critical)領(lǐng)域內(nèi)的分布式高速實時總線系統(tǒng)，面向汽車和宇航應(yīng)用

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5、基于IEEE1588的調(diào)度自動化系統(tǒng)

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(1)、采用IEEE1588先決條件—網(wǎng)絡(luò)化 調(diào)度主站與各變電站端基本上都實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的通訊，隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖價格的進(jìn)一步降低，在不太長的時間內(nèi)，基本上都要形成以光纖為主的通訊網(wǎng)絡(luò)。因此具備采用1588對時的硬件條件。 (2)、IEEE1588的適用性 PTP是針對更穩(wěn)定和更安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計的，所以更為簡單，占用的網(wǎng)絡(luò)和計算資源也更少。 PTP主要針對于相對本地化、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)，子網(wǎng)較好，內(nèi)部組件相對穩(wěn)定，特別適合于工業(yè)自動化和測量環(huán)境。調(diào)度自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)屬于此類。 NTP協(xié)議是針對于廣泛分散在互聯(lián)網(wǎng)上的各個獨立系統(tǒng)的安全描述。。

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(3)、定時精度 PTP定義的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以使自身達(dá)到很高的精度，設(shè)定冗余的網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)入PTP協(xié)議的非激活狀態(tài)。 與SNTP和NTP相反，時間印章更容易在硬件上實現(xiàn)，并且不局限于應(yīng)用層，這使得PTP可以達(dá)到微秒以內(nèi)的精度。此外，PTP模塊化的設(shè)計也使它很容易適應(yīng)低端設(shè)備 。 (4)、數(shù)據(jù)、通訊合一的光纖網(wǎng)絡(luò)的影響 當(dāng)數(shù)據(jù)、通訊合一的光纖網(wǎng)絡(luò)時，意味著可分配給IEEE1588校時網(wǎng)的帶寬受限，比如為2M帶寬。對IEEE1588校時而言。只要保證校時信號傳輸時間的一致性，對校時就不會產(chǎn)生原理性的誤差。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)帶寬變窄，影響單位時間內(nèi)的校時次數(shù)，當(dāng)要求很高校時精度時，就會有些影響，但在誤差范圍內(nèi)。

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主站與廠站端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 1、光纖自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 2、星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 3、混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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主站與廠站端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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100 MBit/s 以太網(wǎng)站級總線， 符合IEC 61850-8-1 IEC 61850-9-1 點對點連接 繼電保護(hù) A 合并單元 繼電保護(hù) B 控制裝置 A 繼電保護(hù) C 繼電保護(hù)D 控制裝置 B IEC 61850-9-2 以太網(wǎng)過程總線 主站1588時鐘 (主時鐘) 合并單元 1588時從時鐘 1588時從時鐘 1588時從時鐘 1588時從時鐘

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100 MBit/s 以太網(wǎng)站級線， 符合IEC 61850-8-1 IEC 61850-9-1 點對點連接 繼電保護(hù) A 合并單元 繼電保護(hù) B 控制裝置 A 繼電保護(hù) C 繼電保護(hù)D 控制裝置 B IEC 61850-9-2 以太網(wǎng)過程總線 主站1588時鐘 (主時鐘) 合并單元 1588時從時鐘 1588時從時鐘 1588時從時鐘 1588時從時鐘

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1、各廠站端從時鐘實際上起著邊界時鐘的作用 2、各廠站對旗下的各間隔層具有1588的智能單元對時

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1、開放的標(biāo)準(zhǔn) IEEE1588的一大優(yōu)點是其標(biāo)準(zhǔn)非常具有代表性，并且是開放式的。由于它的開放性，現(xiàn)在已經(jīng)有許多控制系統(tǒng)的供應(yīng)商將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到他們的產(chǎn)品當(dāng)中了。而且不同設(shè)備的生產(chǎn)商都遵循同樣的標(biāo)準(zhǔn)，這樣他們的產(chǎn)品之間也可以保證很好的同步性。 2、比GPS、NTP校時更為精確 3、技術(shù)趨勢：所有自動化系統(tǒng)融入一個統(tǒng)一的工業(yè)以太 網(wǎng)，數(shù)據(jù)共享要求數(shù)據(jù)同步性能更高。 4、在以太網(wǎng)環(huán)境下，IEEE1588同步時鐘系統(tǒng)將逐步成為標(biāo)準(zhǔn) 5、在滿足高精度時鐘系統(tǒng)綜合費用較低 調(diào)度自動化采用IEEE1588的優(yōu)越性

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（1）、高穩(wěn)定的、多源絕對時鐘的IEEE1588主時鐘 6、調(diào)度自動化采用IEEE1588的技術(shù)關(guān)鍵點 （2）、和1588硬件完美結(jié)合的同步時鐘軟件系統(tǒng) （3）、高性能交換機及保證交換機傳輸時間的一致性的技術(shù)手段：同步報文優(yōu)先級、虛擬網(wǎng)(VLAN)、端口聚合…………… （4）、1588時鐘同步系統(tǒng)的綜合成本

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CSE6000 IEEE1588 時鐘系統(tǒng)的特點： A、多源外部時鐘 GPS(RS232、PPS) 北斗(RS232) 外部銫鐘輸入 所有信號進(jìn)入FPGA,通過一定算法，判別外部時鐘源的可信度，并加以切換。 7、CSF6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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CSE6000 IEEE1588 時鐘系統(tǒng)的特點： B、高性能的IEEE1588主、輔時鐘 采用硬件支持IEEE1588的高性能CPU 保證內(nèi)部晶體穩(wěn)定的多種措施：溫補、濕補 為保證IEEE1588時鐘的準(zhǔn)確性，充分利用1588的硬件資源 按IEEE1588V2 標(biāo)準(zhǔn)，集成了相關(guān)算法 1588時鐘輸出PPS信號，方便測試 采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)：VxWorks6.6 7、CSF6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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CSE6000 IEEE1588時鐘系統(tǒng)的特點： C: IEEE1588時鐘和高性能交換機 2種交換機板： 都帶有一個E1口和網(wǎng)管232口 (a） 4個1000M光纖以太網(wǎng)接口 4個1000M電以太網(wǎng)接口 (b) 8個1000M光以太網(wǎng)口 1個1000M電口 7、CSE6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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CSE6000 IEEE1588時鐘系統(tǒng)的特點： C: IEEE1588時鐘和高性能交換機 交換機功能： (a)、VLAN功能 (b)、端口聚合、端口鏡像 (C)、 流量控制、優(yōu)先級控制 (D)、環(huán)網(wǎng)自愈 (E)、生成樹協(xié)議、SNMP網(wǎng)管 一體化設(shè)計不僅降低了時鐘系統(tǒng)的成本，最主要的是提高了時鐘系統(tǒng)的性能（） 7、CSE6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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交換機板 IEEE1588核心板 同步時鐘 7、CSE6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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IEEE1588和調(diào)度自動化系統(tǒng)的通訊設(shè)備有2種接口方式 A: 用CSE6000時鐘系統(tǒng)上的E1口和調(diào)度通訊網(wǎng)絡(luò)上的E1口相連 B、用備用光芯和CSE6000 的光纖接口相連，作為校時、數(shù)據(jù)通訊用。 對第一種方式，建議E1口作為專用校時通訊用。有條件的地方，建議采用第二種方式。 7、CSE6000 IEEE1588在的特點及應(yīng)用

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8、IEEE1588廠站端驗證

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8、IEEE1588驗證--廠站端驗證

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8、IEEE1588驗證--廠站端驗證 比較不同終端采樣信號的同步性

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8、IEEE1588驗證—系統(tǒng)驗證 采用專用工具軟件測試主從端1588時鐘的對時精度