一种利用电压工频信号的配电终端对时方法和系统与流程

一种利用电压工频(50hz)信号的相角作为参照，使连接于同一变电站同一母线的所有配电线路上的配电终端之间时钟保持一致的方法和系统，属于电力系统自动化领域。适用于同一配电线路上的所有的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间同步。

背景技术：

馈线自动化是配电自动化的重要组成部分，利用安装在配电线路(也称作馈线)上的配电自动化终端(简称配电终端，ftu)，监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障，隔离故障，并进行供电恢复。其基本原理为：将环网结构开环运行的配电网线路通过分段开关分成多个供电区段，当某个区段发生故障时，及时将分段开关跳开，隔离故障区段，随后，通过闭合联络开关，将非故障区段迅速恢复供电，从而避免了整条线路连续失电，减少了停电范围，缩短了停电时间，提高了供电可靠性。为了实现馈线自动化，需要在馈线上分段开关处安装配电终端装置，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需要保持一致，从而便于了解整条配电线路的运行情况，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。

为了保持配电终端的时间的一致性，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间信号，由变电站配电终端负责配电线路上终端的时间同步，将标准时间发送到配电线路上的其它配电终端，配电线路上的配电终端根据收到的标准时间对本地的时间进行调整。常用的对时方法包括iec60870-5-101/104的对时方法、简单网络时间协议sntp、ieee1588对时协议等。其中采用iec60870-5-101/104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10ms～50ms之间。sntp协议采用客户/服务器工作方式，服务器通过接收gps信号作为系统的时间基准，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，并调整自己的系统时钟，达到网络时间同步的目的。在馈线自动化的网络环境中，sntp的对时误差一般小于10ms。ieee1588则进一步利用了通信网络底层的协议以减少对时的误差。sntp协议和ieee1588都假定对时网络中传输路径是对称的，即报文由主时钟到从时钟所用的时间与报文由从时钟到主时钟所用的时间相同，通过不断的校正网络延迟和时钟偏差，从而实现时钟同步。

技术实现要素：

发明目的

本发明的目的是提出一种改进的sntp的对时方法，利用配电线路同相别的电压相角相同这一特点，将其作为配电终端时间调整的参考量，从而提高配电终端时钟对时的精度，实现配电终端之间对时误差由10ms降低到1ms。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现

一种利用电压工频信号的配电终端对时方法，其实现系统包括同一变电站母线上所有配电线路上的配电终端(ftu)和通信系统，如图1所示。配电终端通过通信系统进行信息交换。

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。ftu监视和采集馈线运行的电流、电压信息、开关的分合信息，依据采集的馈线信息进行馈线故障判断。同时ftu发送或者接收对时信息，对ftu本地的时钟进行调整。

所述通信系统为各配电终端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连接，作为配电线路上其它ftu的标准时钟源。ftu11、ftu12、ftu13为安装在配电线路1(馈线1)上分段开关处的配电终端，ftu21、ftu22、ftu23为安装在配电线路2(馈线2)上分段开关处的配电终端，ftu11、ftu12、ftu13、ftu21、ftu22、ftu23与ftu0保持时钟一致。

ftu0、ftu11、ftu12、ftu13、ftu21、ftu22、ftu23等都选择监测到交流电压信号相位为0°的时刻发送命令报文。

整个系统对时的流程如图2所示：

ftu0在监测到电压工频信号相角为0°的时刻t0，向同一配电线路上的上所有的配电终端(ftu11、ftu12、ftu13、ftu21、ftu22、ftu23)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、ftu21、ftu22、ftu23以ftu0为标准时钟进行时间同步；

ftu11检测到ab线电压工频信号相位为0°的时刻t1，向ftu0发送对时请求命令；

ftu0在t2时刻收到ftu11的对时请求，ftu0在t2时刻之前检测到ab线电压相角为0°的最近时刻t3；

ftu0检测到ab线电压工频信号相角为0°的时刻t4，向ftu11发送对时请求命令；

ftu11在t5时刻收到ftu0的对时反馈信号，ftu11在t5时刻之前检测到电压信号相角为0°的最近时刻t6；

校正ftu0到ftu11之间的传播时间，

若|(t2-t3)-(t5-t6)|＜10ms无需校正，

若|(t2-t3)-(t5-t6)|≥10ms，若(t2-t3)>10，t6＝t6-20ms

若(t5-t6)>10，t3＝t3-20ms

计算ftu11的时间偏差toffset

toffset＝[(t6-t4)+(t1-t3)]/2

ftu11进行时间校正

t＝t-toffset

ftu21的对时过程同ftu11，步骤与(2)～(9)相同。

附图说明

图1是馈线自动化系统的结构图

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是位于变电站母线处，变电站gps为ftu0提供标准时钟。ftu0作为馈线线路上ftu11、ftu21等的标准时钟。ftu11为馈线1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的功能。

ftu0、ftu11等通过通信网络相连。

技术特征：

技术总结
一种利用电压工频(50Hz)信号相角提高同一配电线路或者连接于同一变电站母线上的不同配电线路上的配电终端之间对时精度的方法，利用电压工频信号的相角作为对时的参考量，其特征在于：连接于同一变电站母线的配电线路上所有配电终端采集的同相别(如A相、B相、C相、AB线、BC线、CA线、零序等)的电压工频信号的相角相同，利用同相别(如AB线)的电压工频信号相角同时处于0°的时刻校正时间误差，实现时钟同步。通过本发明，能够提高同一配电线路上不同配电终端之间对时的精度。

技术研发人员：韩国政;李镇宇;剧晶晶
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2018.12.11
技术公布日：2019.02.15