摘要：时间同步系统是智能变电站重要的二次设备，它的运行状况可能会造成站内二次设备的异常报警或测控装置的遥测数据，进而影响EMS系统的自动发电控制功能。本文分析一次闰秒发生时，因时间同步系统主时钟信源接收模块故障所导致变电站内二次设备，如时间同步系统，同步相量采集装置，智能终端等，多个二次设备异常告警事件。
关键词：闰秒；时间同步系统；同步相量系统；智能终端
引言
随着变电站自动化水平的提高，电力系统对时间同步系统统一对时的要求愈来愈迫切，有了统一精确的时间，既可实现全站各系统在统一时间基准下的运行监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。对于智能变电站而言，时间同步系统显得更为重要，它的异常状态可能会造成站内二次设备的异常报警或测控装置的遥测数据，进而影响EMS系统的自动发电控制功能，本文分析一次闰秒所引发的智能变电站二次设备异常告警事件。
1 事故经过
2017年1月1日8：00 某变电站运维人员发现该站监控系统后台机报出“时间同步装置异常、同步相量系统异常”，随后通知检修人员现场处理。二次检修人员现场检查发现公用设备小室内2台同步相量集中器报警，且现场无法复归，随后查看后台机，发现：
8：00：09 时间同步装置异常动作
8：00：20 同步相量系统异常动作
根据后台机报文显示及现场装置运行状况，判断分析为时间同步装置异常造成同步相量装置异常报警，依次重启站内时间同步装置；15：50：01，重启继保一室时间同步系统主时钟装置后，该时钟装置始终无法恢复正常运行，随即后台机报出“500kVI母智能终端装置异常、500kVII母智能终端装置异常”告警信号。根据现场时间同步装置运行状况，分析为该站继保一室主时钟装置CPU板故障，在更换该主时钟CPU板后，该主时钟装置运行正常后，后台机显示“时间同步装置异常、同步相量测量装置异常、500kVI母智能终端装置异常、500kVII母智能终端装置异常”同时复归。
2 时间同步系统介绍
变电站时间同步系统由时间同步装置、时间信号传输通道、时间信号用户设备接口（扩展装置）组成。时间同步装置包括主时钟和扩展时钟，主时钟包括标准机箱、接收模块、接收天线、电源模块、时间信号输出模块等。根据主时钟冗余程度的不同，有两种配置方式：
2.1 主时钟单一时源
两台主时钟冗余运行，每台主时钟分别为单接收模块，即每个主时钟仅能接收GPS或北斗授时信息。根据时间信息源的不同，两台主时钟的组合有三种组合，分别为“GPS＋GPS”或“GPS＋北斗”或“北斗＋北斗”。
2.2 主时钟冗余时源
两台主时钟冗余运行，每台主时钟内配置冗余接收模块。此种配置模式下，每台主时钟的时源是冗余的，可以采取“GPS、北斗、同步网”的组合式输入；其次，两台主钟又是相互冗余的。这样形成多重冗余结构，提升了系统的可靠性。如图1所示
图1 主时钟冗余来源示意图
本站时间同步系统采用主时钟冗员来源配置模式，且主时钟启动运行需要多源判决机制，即当主时钟装置无法接收到北斗2代或GPS时间信源时，主时钟装置会不断循环自检，直至主时钟装置本身时间调整为与标准时间一直才会对其余二次设备装置进行授时。
3 异常现象分析
3.1 时间同步装置异常原因分析
根据国际地球自转和参考系统服务地球定向中心公告可知，北京时间2017年1月1日7时59分59秒后，将出现一个正闰秒，即增加1秒，本站因CPU板上的GPS接收模块故障无法接收标准授时，8：00：09，后台机报出“时间同步装置异常动作”。二次检修人员根据正常检修处理流程，试图通过重启时间同步主时钟使装置恢复正常运行，但该站时间装置具备国网最新要求的站内时间同步装置应具备多源判决机制，当缺少北斗2或GPS时间源时，该站主时钟装置会循环检测是否收到另外一种缺失的时间源，只有当两种时间源均正常的情况下，该时间同步主时钟才能正常启动，该站因CPU板上的GPS接收模块故障主时钟无法正常启动。
3.2 同步相量系统异常原因分析
该站同步相量采集系统网络结构图如图2所示，该系统由两台数据集中器（类似于监控系统中的远动装置）和三台数据测量装置（类似于监控系统中的测控装置，其中一台未使用）两部分组成。现场报警的是两台同步相量数据集中器，其中一台与省调主站通信，一台与网调主站通信。
同步相量采集系统对时间精度要求很高，数据测量装置时间与标准时间相差1ms，所计算出的相量角度已相差18ｏ。该站同步相量测量装置采用了时钟同步与频率跟踪采样解耦的算法，要求同步时标均匀分布。因500kV继保一室的主时钟故障，造成测量装置1收到的对时报文与标准时间存在偏差，500kV继保二室的测量装置2收到的对时报文与标准时间相同，两台测量装置均上传测量数据与两台数据集中器，数据集中器抽取并比较测量数据中的时间标签，当检测到时间标签不一致后，数据集中器便会发出同步相量系统异常告警信号。
图2 该站同步相量采集系统网络示意图
3.3 智能终端告警异常原因分析
8：00：09 时间同步装置异常动作
15：50：01 500kVI母智能终端装置异常、500kVII母智能终端装置异常
通过上述后台机报警信息可见，上午发出时间同步装置异常报警信息，下午才发出智能终端异常报警信息，其原因在于智能终端无法检测接收的时间报文是否正确，只要接受到时间同步系统发过来的时间报文便不会发出异常报警，当重启500kV继保一室的主时钟后，该装置未能正常启动，智能终端无法接收时间同步系统的时间报文信息，智能终端发出异常告警。
4 结束语
本文通过对一次闰秒引起的智能变电站二次设备异常告警事件进行分析讨论，可见时间同步系统的正常运行对于智能变电站二次设备的正常运行有重要意义，对于检修人员也是一种警示，同时也需要转变思路与观念，在日常巡视与维护中，把时间同步系统作为重要二次设备对待。
参考文献：
[1]曹团结.智能变电站继电保护技术与应用.北京：中国电力出版社，2013
[2]国家电网公司基建部.智能变电站建设技术.北京：中国电力出版社，2011
[3]福建省电力有限公司.变电站综合自动化系统实用技术.北京：中国电力出版社，2013
[4]国电调[2013]82号文国调中心关于加强电力系统时间同步运行管理工作的通知 2013
作者简介：
张亚斌（1984年—），男，镇江，工程师，从事变电站二次系统检修方面工作。
论文作者:张亚斌1,邱娟2,严勇,费吉,张钰金
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/2
标签：时间论文; 装置论文; 时钟论文; 异常论文; 系统论文; 变电站论文; 终端论文; 《电力设备》2018年第9期论文;