崔继栋
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摘要：阐述智能变电站通信网络和系统的时间性能概念及其重要性，为智能变电站通信网络和系统的运行维护提供可测量、可分析的方法和手段。依据智能变电站通信网络和系统标准定义的一致性测试方法和范围，研究讨论其测试方法的重要性，通过测试手段和方法的分析和描述为智能变电站通信网络和系统定义基本的时间性能要求。同时阐述评估智能变电站通信网络和系统的时间性能指标，为更好地掌握智能变电站通信网络和系统的时间性能提供全面的分析方法和检测依据。
关键词：智能变电站；时间性能；GOOSE；SMV9-2；PTP
引言
智能变电站首先采用了国内标准DL/T860作为其数据信息传输的标准[1]，而国际上采用的标准为IEC61850，两者没有大的区别，国内标准是对国际标准的补充，主要是为了适合中国电力系统的特殊性，增加了更多的逻辑设备类型，方便标准在国内的实施，标准中为变电站各种应用对象定义了相关的模型数据信息，通过模型的管理和配置为整个变电站的管理提供了快速方便和信息共享的途径，同时为数据对象的互操作带来了方便，简化了数据访问的复杂性。
1 概述
智能变电站的典型结构如图1所示。智能变电站的整体结构一般划分为三层结构，即站控层、间隔层及过程层。时间同步系统也是智能变电站实施的关键环节，目前站控层大都使用NTP方式进行同步，而间隔层和过程层根据不同的设计组网方式较为普遍采用全IRIG-B方式或者全PTP方式或者IRIG-B和PTP混合模式，不同的设计模式充分利用对时信息传输特点进行有效的布局和管理。间隔层和过程层的智能设备包括合并单元、智能终端、保护装置、测控装置、计量表计等，设备接收时间同步信息成为了智能变电站稳定运行的基石，而信息通信组网的组网模式对通信数据信息带来的时间性能变化成为了智能变电站稳定运行的关键考核参数。
智能变电站实施标准的一致性测试(DL/T 860.10)中定义了时间性能的概念，即包括时间准确度也包括时间的传输延迟。而现实中我们很多人员在理解上都只停留在时间准确度上，即大家现在一般听到的关于时间信号的测试精度、守时特性等，而且相应的测试仪也只简单对各种物理接口的时间信号进行测试。但这些都是智能变电站的基本，而由智能设备连接构造的整个通信网络的时间传输特性却是整个变电站稳定运行的工作通道，这个通道的可测量、可研究性才是电力系统需要重点抓的问题环节之一。
智能变电站实施改造的部分恰恰是传统变电站不需要关心和处理的关键数据，而电力用户必须重新审视智能变电站中数据信息传输的稳定性和时间延迟特性。任何一个传输环节的不确定性都可以对时间特性造成不同程度的破坏，如交换机、智能设备等，而这种时间特性的破坏力对于智能变电站来说是一个灾难，比如GOOSE网络信息的延迟带来故障的慢速隔离，SMV9-2采样数据不均匀及延迟传输带来的保护失效等关键问题都会引起变电站的重大事故。
2 时间性能要求
不同的时间信号有着不同的传输介质，时间信号的准确度也决定着智能变电站的时间性能，目前一般要求的时间信号准确度如表1所示。
DL/T860标准根据通信信息片通信要求的不同，在整个智能变电站需要多种联络传输报文协调通信信息片的属性，不同的报文类型规定不同的性能要求。DL/T860标准定义了7种报文类型，其属性范围由性能类建立，每种报文对应不同性能类具有不同的时间性能要求。
对于控制和保护性能类定义为P1/P2/P3，P1一般用于配电线间隔或者其他要求较低的间隔，P2一般用于输电线间隔或用户未另外规定的地方，P3一般用于输电线间隔，具备满足同步和断路器分合时间差的最好性能。
时间性能包括时间准确度和传输时间两个方面，既然定义了不同的参数指标，对设备是否符合规范的时间性能定义，只有通过测试才能明确检测和分析。因此目前时间测试不能只停留在时间准确度的测试上，必须要深入到传输时间的测试内。时间的准确度只能说明设备的时间是可靠的，但智能变电站是一个设备与设备协调工作的整体，设备和设备之间传输时间的变化将直接影响到智能变电站的稳定性，毕竟变电站的安全稳定运行才是电力系统的重点，因此时间准确度是基石，而传输时间是系统工作的保障。
3 时间性能测试
通过对智能变电站数据报文传输延迟测试技术的研究和分析，目的在于如何在智能变电站的测试和日常维护中为智能变电站的稳定运行提供有力的测试设备和依据，解决电力用户对智能变电站数字化信息的准确把握。
电力系统分为发电、输电、变电、配电、用电等五大环节。变电站是变电环节的重要部分，它实质是一个转换电压的枢纽，实现不同电压等级的电力转换。所有变电站的一次设备的工作状况都是通过二次设备之间的通信网络来完成。二次设备利用自身设备的功能实现测控、保护、计量等工作，然后通过通信网络将变电站的数据信息送到本地或远程监控系统实现电力系统的数据采集和监控。通信是一个基于信号的交流渠道，为了增加变电站通信交互双方对信号的识别能力，变电站内的各个设备都必须工作在同一时刻，也就是说需要在变电站内设置时间同步系统来完成设备的时间同步，确保设备时标一致，信息识别度能清晰，应用处理能简约化，其中对传输延迟的测试是必不可少的部分。
电力系统的快速发展，对时间同步的要求也越来越高。任何一个变电站都需要准确、安全、可靠的时钟源，为电力系统各类运行设备提供精确的时间基准。高性能的时钟源可以为电力系统变电站提供统一的时间基准，满足变电站各种系统（监控系统、能量管理系统、调度自动化系统）和设备（继电保护装置、智能电子设备、时间顺序记录SOE、厂站自动化故障测距、安全稳定控制装置、故障录波器）对时间系统的要求，确保实时数据采集时间一致性，提高系统运行的准确性，从而提高电网运行效率和可靠性。
4 结语
目前电力系统从国网、南网到每个省的电科院都设置了关于时间的工作组，相关的测试标准也已经具备，但是国内专业的测试机构只对规约报文的一致性进行分析和测试，不针对时间性能做检测，没有制定详细可操作的方法或者手段。
综上所述，智能变电站时间性能的分析研究和检测对于智能变电站的实施和投运后的安全运行将有很大帮助，因此我们每一个从事电力事业的工作人员都需要清楚地认识时间性能的概念，它全面覆盖整个智能变电站时间的准确度和智能变电站应用信息的传输时间定义。希望在电力行业所有工作人员的共同努力下，尽快成立针对时间性能检测的专业的机构，并制定详细的可操作方法和手段。推动智能变电站健康稳定的发展，为我们的国家和社会做出更多的贡献。
参考文献：
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HUANG Yi-zhuang. Smart substation is the further objective of SAS[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(2): 45-48.
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DL/T860.10:2006/IEC61850-10: 2005. communication networks and systems in substations, part 10: conformance testing[S].
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