（1.凯里供电局 凯里 556000；2.浙江赛思电子科技有限公司 嘉兴 314300）
摘要:本文设想了IEEE1588v2在电网的2种应用场景，并通过在凯里供电局的应用试点验证了1588v2在电网应用的可行性。
关键词: IEEE1588v2; 凯里供电局
0 引言
凯里供电局是贵州电网公司下属供电面积最大的地区局之一。下辖市区及16个县级供电局和1个以白午为中心的经济产业开发区，供电范围3万余平方千米，供电人口数456万，拥有35kV及以上电压等级变电站180座。凯里局在新技术的应用和推广上一直走在贵州省前列。
IEEE1588是一种基于网络的精密同步协议，其V2版本可以达到亚微秒级精度，完全满足电力系统的同步需求。由于1588V2技术的天然优越性，其在电信业中已经得到广泛应用，而在电力系统的应用还在探索之中。凯里供电局针对1588V2的应用进行了一次大胆的创新，以期找到适合电力系统的同步方案。
1 IEEE1588介绍
IEEE1588协议的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，是通用的提升网络系统定时同步能力的规范，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化系统。
IEEEl588具有以下几个特点：
1）IEEEl588提出了一种包级同步技术，将同步信息封装在数据报文当中，仍然使用原来以太网的数据线传送，无需额外的时钟线，简化了组网连接，降低了成本。
2）IEEEl588协议为消除或削弱分布式网络系统各个设备的时钟误差和数据在网络中的传输延迟提供了有效途径。只要按照这个规范去策划和设计网络系统，就可以在不增加网络负荷的情况下，实现整个系统的高精度时钟同步，从而可以有效解决分布式系统的实时性问题，进而改善和提高系统的精度。
3）IEEEl588是一种开放的、通用的精确时钟同步技术协议，只要设备制造商都遵循同样的标准，不同厂家生产的设备也能实现很好的时钟同步。
4）IEEEl588是基于以太网的精确时钟同步技术，但是IEEEl588不仅仅局限于以太网，只要其它网络或总线具有群发和点对点的数据传输能力，就能实现IEEEl588功能。
综上，IEEEl588在高精度同步组网方面有着天然的优势。
2 IEEE1588v2在电网的应用研究
2.1 电网时间同步需求
电力系统是时间相关系统,无论电压、电流、相角、功角变化,都是基于时间轴的波形。电力自动化设备对时间同步精度有不同的要求。一般而言,电力系统授时精度大致分为4类:
(1)时间同步准确度不大于1μs:包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电定位系统、电子式互感器的合并单元等。
(2)时间同步准确度不大于1ms:包括故障录波器、SOE装置、电气测控单元、RTU、功角测量系统(40μs)、保护测控一体化装置、事件顺序记录装置等。
(3)时间同步准确度不大于10ms:包括微机保护装置、安全自动装置、馈线终端装置(FTU)、变压器终端装置(TTU)、配电网自动化系统等。
(4)时间同步准确度不大于1s:包括电能量采集装置、负荷,用电监控终端装置、电气设备在线状态检测终端装置或自动记录仪、控制,调度中心数字显示时钟、火电厂和水电厂以及变电站计算机监控系统、监控与数据采集(sCADA),EMS、电能量计费系统(PBS)、继电保护及保障信息管理系统主站、电力市场技术支持系统等主站、负荷监控,用电管理系统主站、配电网自动化,管理系统主站、调度管理信息系统(DMlS)、企业管理信息系统(MlS)等。
2.2 电网时间同步现状
目前,电力系统中的时间同步主要处于变电站内，每个变电站均建立了以GPS为源的统一的时钟装置，为站内各类二次设备提供精确时间同步。
由于需要授时的电力设备种类繁多，设备厂商也各不相同，对时的接口形式各异，很难统一。主要存在的对时格式及技术参数如下表：
不同的对时方式，有可能导致站点设备之间存在一定的累积误差。变电站之间也缺乏有效的同步手段，站与站都是独立对时，一旦某站点主时钟出现异常（如搜星问题、系统故障），则会导致不同变电站之间产生较大的时间偏差，严重时会导致业务中断。
2.3 IEEE1588v2应用研究
基于IEEE1588v2的同步特性，我们设想了2种应用场景：
1）变电站内同步授时；
IEEE1588v2协议的整体架构符合IEC61850的总线工作模式以及数字化变电站的发展趋势，其精度也满足站内设备的所有对时需求。统一采用1588对时具备一定的可行性。整个方案的组网示意如下：
变电站内采用1套1588主时钟作为全站的时钟源，站内所有设备通过局域网同步于该主时钟。该方案的优点有:
完全总线方式
利用站内局域网传输，无需重新布线
基于TCP/IP协议，管理方便.
网络授时精度优于1μs\
数据网设备如路由器、交换机等将适应PTP对时
方案实现难点：
需要站内各设备支持1588对时
2）变电站之间组网授时。
在某一区域内设置1套1588主时钟作为该区域的Master，在该区域内下辖的变电站内设置支持1588的二级节点时钟，作为Slave。主时钟与二级节点时钟之间通过专用传输通道进行1588同步，提供亚微秒级的授时精度。
二级节点时钟设置GPS天线，平时主用GPS卫星源，备用上级1588时钟信号。当GPS故障时，仍可通过上级源提供的同步信号，继续为电网提供精确可靠的时间信息。
该方案的优点有：
变电站时钟除了天基的卫星源之外，增加了地面源输入，真正实现了“天地互备”；
区域内可实现准同步，避免变电站之间的误差；
采用总线型组网，方便管理。
方案实现难点：
需要解决通过现网SDH通道传输1588信号引入的不对称时延；
选择合适性价比的1588时钟。
3 凯里供电局1588v2应用情况
2017年2月—3月，在凯里供电局进行了1588时钟的试点部署。由于站内同步相对简单，只要支持1588的节点即可互通并同步，在各种项目中均有过测试，本项目不作考虑。本项目主要验证了变电站之间1588时钟组网授时方案。
我们选取了3个变电站作为测试试点，在舟溪变设置1588主时钟，在鸭塘变和翁郎变设置1588从时钟，通过SDH传输通道来进行时钟传递与同步。鸭塘变与舟溪变之间传输链路较短，中间经过2个SDH网元；翁郎变距离较远，中间经过10个SDH网元。系统组织见下图：
4 结语
通过凯里供电局的试点，验证了IEEE1588v2在电网中的应用场景，为1588在电网的部署提供了借鉴。
参考文献：
[1]吴维农，唐夲，卓灵. IEEE1588v2时间同步技术在新一代电力骨干网中应用研究. 《计算机测量与控制》, 2014, 22(8).
[2]林德风. 1588v2时间同步组网研究.《信息通信》，2015, (12).
[3]GB/T 15945—2008 电能质量 电力系统频率偏差[S]. 北京: 中国电力出版社, 2008.
作者简介：
刘嵩（1981- ） ，工程师 从事自动化及变电运行管理工作
杨芳林（1969- ），工程师 从事变电运行维护工作
朱显华(1981-)， 工程师 从事授时及时钟同步技术研究
许文（1966- ）， 高级工程师 从事授时及时钟同步技术研究
叶泂涛（1974- ），工程师 从事授时及时钟同步技术研究
黄群丹（1984-10-），讲师 高等教育行业
论文作者:刘嵩¹,杨芳林¹,黄群丹¹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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