一种利用信号注入法的配电终端对时方法与流程

一种利用注入的电压信号使配电终端之间时钟保持一致的方法，属于电力系统自动化领域。适用于同一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(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，隔离故障区间，并实现非故障区间的供电恢复。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，及时将该区段两侧的分段开关跳开，实现故障区段的隔离，随后，将联络开关闭合，将因线路发生故障而失电的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，需要在配电线路(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。

为了保持同一配电线路上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的对时误差在超过10ms。iec61588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。不过iec61588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。

技术实现要素：

发明目的是提出一种时间对时的方法，利用变电站注入的零序电压信号作为配电终端时间调整的参考量，提高了配电终端时钟对时的精度，实现配电终端之间对时精度达到1ms。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现

一种利用短时注入电压信号作为参考量的配电终端的对时方法，其特征在于，在变电站通过变压器中性点或者接地变压器中性点短时注入零序电压信号，利用同一电源点的配电终端同时检测到注入的电压信号的特点进行对时，其实现系统包括安装于变电站的配电终端和同一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)包括位于变电站的ftu和配电线路上分段开关处的ftu。变电站的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，ftu21、ftu22、ftu23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。

变电站的注入设备在整点时，注入与工频50h及其谐波不同的电压信号(如220hz)，信号持续5个周波。1秒钟后，再次注入电压信号，持续5个周波。2秒钟后，再次注入电压信号，持续5个周波。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。

整个系统对时的流程如图2所示：

ftu0在检测到注入的交流电压信号后，记录下当前时刻t0，发送对时命令报文，对时报文中包含当前的时刻t0。

ftu11检测到注入的电压信号，记录下当前的时刻t1，准备开始对时；

ftu11在t2时刻收到ftu0的对时命令，取出ftu0的发送时刻t0，如果t2-t1<0.5秒，记录下有效时差toffset1＝t0-t1；

ftu0在检测到注入的交流电压信号后，记录下当前时刻t3，发送对时命令报文，对时报文中包含当前的时刻t3；

ftu11检测到注入的电压信号，记录下当前的时刻t4

ftu11在t5时刻收到ftu0的对时命令，取出ftu0的发送时刻t3，如果t5-t4<0.5秒，记录下有效时差toffset2＝t3-t4；

ftu0在检测到注入的交流电压信号后，记录下当前时刻t6，发送对时命令报文，对时报文中包含当前的时刻t6。；

ftu11检测到注入的电压信号，记录下当前的时刻t7

ftu11在t8时刻收到ftu0的对时命令，取出ftu0的发送时刻t6，如果t8-t7<0.5秒，记录下有效时差toffset3＝t6-t7；

经过10秒后，ftu11，没有检测到注入的电压信号，开始计算时差，ftu11取收到的有效时差的平均值toffset；

ftu11进行时间校正

t＝t-toffset

ftu12等的对时过程同ftu11，步骤与(2)～(11)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。

技术特征：

技术总结
一种利用短时注入零序电压信号提高配电线路上的不同配电终端之间对时精度的方法，其特征在于：在固定的时刻，通过变压器的中性点短时注入一个恒定频率(如220Hz)的交流电压信号，该电压信号会在配电线路上产生一个零序电压信号。利用同一电源点配电线路上可同时检测到这一注入信号的特点，实现时钟同步。通过本发明，能够提高同一电源点的配电线路上不同配电终端的对时精度。

技术研发人员：韩国政;李镇宇;张传哲
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