[发明专利]在数字化变电站内合并单元中设置多时钟的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及数字化变电站的技术领域，更具体地说，涉及一种数字化变电站内同步单元多时钟的设置方法及其应用。

背景技术

随着智能电网的发展，变电站自动化技术进入了数字化新阶段。在数字化变电站使用电子式互感器的环境下，线路光纤差动保护将面临很多新的问题。合并单元MU主要功能是同步采集线路保护需要的三相电流电压的数字信息并汇总按照一定的格式输出给二次保护控制设备。保护设备通过过程层交换机从合并单元MU获取所需数据，进行判据后实现相应保护。

数字化变电站目前大多数被设计成了A、B双网结构，双网是互为备份的，原则上会被设计成功能和数据完全相同的两个独立网络，每台MU都会连接到A、B双网上，并且是隔离的。A、B网因为功能相同，采用对时方案时，可能会存在两个相同但独立的对时域，由于双网结构的要求，因此数字化变电站内合并单元MU的采样时钟的设计将面临时钟域选择和切换的问题。

数字化变电站间的纵差保护基本原理是对被保护的交换线路两侧的模拟量进行同步采样，比较两侧的电流电压的大小和方向以决定线路是否发生短路，从而正确执行保护动作。纵差保护的动作的准确性直接取决于同步采样的精度。而同步采样的精度则依赖于它使用的时钟的精度。因此站间的时钟精度的同步在站间纵差保护中具有非凡的意义。如何设计站间采样MU的时钟同步成了最关注的重点，同时由于采样MU还承担本站采样值的采样，而站间时钟的不同步，使MU需要同时知道两站间的时钟，提供分别基于两站时钟的同步采样值。目前可采用基于乒乓原理的时钟信号同步的采样同步调整方案。但是乒乓算法的精度只能达到微秒级别。

因此，现有数字化变电站中MU时钟的优化和应用还存在广阔的提升空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种在数字化变电站内合并单元中设置双时钟的方法及其在站内和站间的几种应用：在站内可以解决两个时钟域时间不一致的问题；在站间可以实现线路纵差保护的数据采集同步，使数字化变电站间的对时精度可达到亚微秒级别，可更好地实现数字化变电站间采样同步问题，从而提高纵差保护的灵敏度，对电力系统的稳定运行具有重要作用。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种在数字化变电站内合并单元中设置多时钟的方法，其特征在于：在一个合并单元内部设置两个以上网卡，每个网卡内部设置一个IEEE1588时钟；所有网卡均与CPU相互信号连接，所有网卡内的IEEE1588时钟通过设置在CPU内的1588协议栈进行误差频率和Offset调节，使时钟和站端保持高度同步；在任意一个网卡内：网卡的PHY(物理层)接口连接以太网，晶振脉冲连接网卡的输入以驱动网卡内的IEEE1588时钟，PHY接口与报文识别器相互信号连接，报文识别器与MAC(介质访问控制)接口相互信号连接，网卡输出脉冲用于同步采样。

作为优选，在一个合并单元内部设置两个相同的网卡。

上述合并单元在数字化变电站中的应用，其特征在于：采用最佳主钟算法来将其中一个网卡内的IEEE1588时钟设置为主时钟，将另一个网卡内的IEEE1588时钟设置为从时钟。

上述合并单元在数字化变电站中的另一应用，其特征在于：两个网卡内的IEEE1588时钟各自独立使用，互为备份。

上述合并单元在数字化变电站间实现数据采集同步的应用，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，在两个变电站内各设置一个主时钟用于站内同步，每个变电站的合并单元内设置两个时钟：变电站一中设置时钟1A和时钟1B，变电站二中设置时钟2A和2B；

第二步，将变电站一中时钟1A用于站内与主时钟对时，时钟1B用于和变电站二进行同步；变电站二中两个时钟2A、2B均与本站主时钟对时，时钟2A用于本站；时钟2B作为主时钟，周期性的向对端变电站一中的时钟1B发送同步，时钟1B作为从时钟；同时主时钟2B接收从时钟1B发送过来的报文，使从时钟1B的时钟变化率与主时钟2B的变化率一致，实现主从时钟的调谐；

第三步，当变电站一在时间t1时刻采样，采用时间补偿方法，变电站二取时刻为t2＝t1+ΔT的采样值，即可实现采样值同步，当线路故障时，实现站间纵差保护；变电站一与变电站二之间采样值时间差ΔT按式(1)计算得出：

ΔT＝Offset+Delay+Δt    (1)

式中，Offset为从时钟与主时钟之间的偏移，Delay为网络延迟时间，Δt为时钟1B与1A之间的时钟偏差。