Q GDW 11202.5-2014 智能变电站自动化设备检测规范 第5部分 时间同步系统及编制说明.pdf
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1、Q/GDW11202.52014IICS 29.240 Q/GDW国 家 电 网 公 司 企 业 标 准Q/GDW11202.52014智能变电站自动化设备检测规范第5部分:时间同步系统ThetestspecificationsforautomationequipmentinsmartsubstationPart5:Timesynchronismsystems2014-11-15发布 2014-11-15实施国家电网公司 发布Q/GDW11202.52014I目 次前言I1 范围12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 符号、代号和缩略语.25 送检设备要求.26 检测环境及检测设备要求.
2、37 检测方法及要求.48 检测规则.20编制说明23Q/GDW 11202.52014II前 言智能变电站自动化设备检测规范标准分为9个部分:第1部分:检测规范总论;第2部分:多功能测控装置;第3部分:保护测控集成装置;第4部分:工业以太网交换机;第5部分:时间同步系统;第6部分:同步相量测量装置;第7部分:智能辅助综合监控系统;第8部分:电能量采集终端;第9部分:数据通信网关机。本部分为智能变电站自动化设备检测规范标准的第5部分。本部分由国家电力调度控制中心提出并解释。本部分由国家电网公司科技部归口。本部分起草单位:中国电力科学研究院,国网重庆市电力公司,国网电力科学研究院,成都可为科技发
3、展有限公司本部分主要起草人:杨威 刘洋 李劲松 许智 陈心灿 王永福 陶洪铸 张金虎 李睿宜 赵蔚娟卞宝银 李秀彩 杨孟娟 张海燕本部分首次发布。Q/GDW11202.520141智能变电站自动化设备检测规范第5部分:时间同步系统1 范围本部分规定了智能变电站时间同步系统检测的试验条件、检测项目、检测方法、检测结果判定方法和检测周期的要求。本部分适用于智能变电站的时间同步系统的检测,可以作为电力系统时间同步类产品的研制、生产和检测部门检测的依据,建设和运行单位的现场检测也可以参照执行。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是
4、不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2423.10 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)试验GB/T17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验GB/T17626.9 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验GB/T17626
5、.10 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T17626.12 电磁兼容 试验与测量技术 振荡波抗扰度试验GB/T19520.3 电子设备机械结构 486.6 mm(19in)系列机械结构尺寸 第3部分:插箱及其插件GB/T25931 网络测量和控制系统的精确时钟同步协议DL/T1100.1 电力系统的时间同步系统 第1部分:技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1时间同步系统 timesynchronizationsystem时间同步系统是由多台时间同步装置组成的,具有冗余备份并可扩展多种时间同步信号输出的系统。3.2时间同步装置 timesynchroni
6、zationdevice时间同步装置又称时钟装置,能同时接收至少两种外部时间基准信号,具有内部时间基准,按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。包括主时钟和从时钟。3.3主时钟 masterclock能同时接收至少两种外部时间基准信号(其中一种应为无线时间基准信号),具有内部时间基准(晶振或原子频标),按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。Q/GDW11202.5201423.4从时钟 slave clock能同时接收主时钟通过有线传输方式发送的至少两路时间同步信号,具有内部时间基准(晶振或原子频标),按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装
7、置。3.5锁定状态 lockedmode时间同步装置处于至少与一路外部时间基准信号保持同步的状态。3.6守时保持状态 timekeepingmode时间同步装置处于非锁定状态,即与所有外部时间基准信号失去同步,通过内部频标保持时间信息的状态。3.7脉冲宽度 pulsewidth脉冲信号从上升沿50处到下降沿50处所经历的时间。3.8上升时间 risetime脉冲幅值的从10%到90%所经历的时间。3.9脉冲周期 pulseperiod脉冲信号从上升沿50处到下一个上升沿50处所经历的时间。4 符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。UTC 世界协调时间(CoordinatedUn
8、iversal Time)BD 北斗卫星导航系统(BeiDou/Compass)GPS (美国)全球定位系统(Global PositioningSystem)GNSS 全球导航卫星系统(Global NavigationSatelliteSystem)5 送检设备要求送检设备应满足下述要求:a) 提供时间同步设备体系结构描述和主要性能指标参数;b) 提供时间同步设备的关键部件参数,至少应包括:软件版本号、主要元件型号(GPS、BD接收元件、频率元件)、接口配置、信号类型等;c) 提供保证时间同步设备正常连接和运行的模块、软件及相关连接设备、天线、馈线;d) 整机性能检测按实际应用进行最大化配
9、置;e) 时间同步装置应具有两路独立电源供电;f) 被测设备在缺省配置下应满足本部分基本性能检测条件;g)送检时间同步系统完整配置为主、备、从整组系统,最小配置为主备配置。Q/GDW11202.5201436 检测环境及检测设备要求6.1检测环境条件除另有规定外,试验应在正常试验大气条件下进行。正常试验大气环境条件:a) 环境温度:+15+35;b) 相对湿度:45%75%;c) 大气压力:86kPa106kPa。基准条件为:a) 环境温度:202;b) 相对湿度:45%75%;c) 大气压力:86kPa106kPa。6.2检测仪表设备要求6.2.1标准时间源检测采用的标准时间源应满足以下要求
10、:a) 检测工作使用的时间源,应经国家授权机构量值传递并标定准确度;b) 标准时间源相对UTC时间的时间准确度应不大于被测装置标称的时间准确度的四分之一,应具有秒脉冲输出。6.2.2时间频率测试仪检测采用的时间频率测试仪应满足以下要求:用于测量待测装置输出的各种类型时间同步信号的时间准确度和时间同步信息的正确性的仪器。a) 时间频率测试仪应能检测以下类型(但不限于)时间同步信号:1)脉冲信号(1PPS、1PPM、1PPH、可编程脉冲等);2)IRIG-B信号;3)串行口对时信号;4)网络对时信号。b) 时间频率测试仪的时间分辨率应优于10ns,如果内置标准时间源和频率源,则它们的精度应优于被测
11、装置标称的时间准确度的四分之一;c) 应支持GB/T25931网络测量和控制系统的精确时钟同步协议。6.2.3基准频率源检测采用的基准频率源应满足以下要求:a) 具有10Mhz正弦和方波信号输出;b) 开机30分钟后频率准确度优于5E-11(无校准)、1E-12(GPS校准);c) 频率稳定度优于3E-11(月);d) 相位噪声优于90 dBc;6.2.4时间间隔频率计数器检测采用的时间间隔频率技术器应满足以下要求:a) 可测量两路输入脉冲信号上升沿之间的时间差;b) 时间分辨率应优于10ns,测量精度应优于被测装置标称的时间准确度的四分之一。6.2.5卫星信号模拟器检测采用的卫星信号模拟器应
12、满足以下要求:a) 可以同时模拟北斗(1代、2代)、GPS等卫星信号;b) 时间基准可与外部时间源同步;c) 所模拟的每个卫星系统有独立的时间基准,可人工设置不同时间;Q/GDW11202.520144d) 射频信号输出应覆盖相对各个系统的额定灵敏度-6dB+ 84dB的功率范围;e) 输出频点应满足其模拟的各个系统的常用民用频点。6.2.6示波器检测采用的示波器应满足以下要求:a) 信号输入2路;b) 带宽100MHz;c) 采样率1.25G/s。6.2.7网络交换机检测采用的网络交换机应满足以下要求:a)至少具有12个以上的100M网口;b)支持GB/T25931 版本协议及互操作能力;c
13、)时标误差优于0.1s,时标处理容量优于400组/s;d)抗电磁干扰性能高于IV级。6.2.8网络测试仪检测采用的网络测试仪应满足以下要求:a) 至少具有24个以上的100M网口;b) 能够产生可控流量的单播/组播/广播流量;c) 抗电磁干扰性能高于IV级。6.2.9网络损伤测试仪检测采用的网络损伤测试仪应满足以下要求:a) 具有2个以上100M网口;b) 可产生变化的数据包延迟;c) 可产生错误数据包。7 检测方法及要求7.1外观检查外观结构应符合GB/T 19520.3 所规定的要求。时间同步装置所配置的核心部件应做拍照和记录,包括卫星接收模块,主晶振的类型,品牌,制造商,型号。7.2时间
14、同步装置功能性能检测7.2.1状态指示功能检测检查时间同步装置各种信号状态的指示,状态指示应满足DL/T1100.15.2中的i)条款要求:a) 电源状态指示:观察装置面板上电源状态指示,应与电源供电状态一致。b) 时钟同步信号输出指示:时间同步装置同步于标准源,观察面板上时钟同步信号输出指示;去掉外部时间基准信号,让装置失步,观察指示是否正确。c) 外部时间基准信号指示:观察装置外部时钟基准信号指示是否正常,去掉外部时间基准信号,观察装置是否正确指示。d) 当前使用的时间基准信号指示:观察装置当前使用的时钟基准信号指示是否正常,切换外部时钟基准信号,观察装置是否正确指示。e) 年、月、日、时
15、、分、秒(北京时间)指示:观察装置北京时间的年、月、日、时、分、秒显示是否正常,并与标准时钟对比,观察显示是否正确。Q/GDW11202.520145f) 状态监测的实时信息:观察装置的状态监测实时信息的显示,应包括各路时间源信号状态、当前接收到卫星颗数、天线状态、卫星接收模块状态、时间跳变侦测状态、钟差测量值、时间源选择、守时晶振状态、初始化状态、电源模块状态等。g) 事件记录日志:检查装置的事件记录日志,日志内容应符合表1要求。表1日志应提供的查询功能序号 条目名称 主(备)时钟 从时钟1. 当前选择的时间源 2. GPS信号异常 3. GPS信号恢复 4. BD信号异常 5. BD信号恢
16、复 6. B码输入信号异常 7. B码输入信号恢复 8. GPS天线状态异常 9. GPS天线状态恢复 10. BD天线状态异常 11. BD天线状态恢复 12. GPS卫星接收模块状态异常 13. GPS卫星接收模块状态恢复 14. BD卫星接收模块状态异常 15. BD卫星接收模块状态恢复 16. 时间跳变侦测状态异常 17. 时间跳变侦测状态恢复 18. 守时功能状态异常 19. 守时功能状态恢复 20. 初始化状态异常 21. 初始化状态恢复 22. 电源模块状态异常 23. 电源模块状态恢复 24. 用户登录记录 7.2.2时间源选择功能检测被测时间同步设备对时间源的选择应符合图1所
17、示的选择流程。Q/GDW11202.520146多源选择见(表3) 时源切换各独立时源a状态判断见(表2) 关联时源b状态判断见(表2)独立时源1GPS 独立时源2BD 独立时源n地面有线 关联时源(备钟热备信号)连续性判断见(表4)时源选择见(表5) 抽象层物理层独立时源1独立时源2独立时源n关联时源状态信息 信号输出a 独立时源:时间参考或传递体系不同的时源,例如,GPS输入相对于BD输入,互为独立时源;b 关联时源:时间参考或传递体系相同的时源,例如,备钟热备信号输入相对BD输入,当备钟选择BD时,它的参考和传递体系也来自BD。图1 时钟装置多源选择与选择流程7.2.2.1 各个时源状态
18、判断功能检测装置应依据时间源提供的状态标志对其状态进行判断,各个时源状态的判断结果应符合表2的要求。 表2状态判断条件表信号源 判断依据 测试用例 正确响应的状态量BD BD卫星接收模块相关标志位正常为有效 BD卫星信号中断 BD时源信号状态1BD卫星信号恢复 BD时源信号状态0GPS GPS 卫星接收模块相关标志位正常为有效 GPS卫星信号中断 GPS时源信号状态1GPS卫星信号恢复 GPS时源信号状态0地面有线 IRIG-B品质位正常为有效若为其他标准的信号,相关标志位报告正常为有效 地面有线信号中断或IRIG-B品质位无效或IRIG-B校验位无效 地面有线时源信号状态1地面有线信号恢复或
19、IRIG-B品质位有效或IRIG-B校验位有效 地面有线时源信号状态0热备信号 IRIG-B品质位高于本钟 IRIG-B品质位高于本钟 热备信号时源信号状态1IRIG-B品质位小于或等于本钟 热备信号时源信号状态0Q/GDW11202.520147非有效的状态逻辑上都置位为无效,不允许存在不定态。自身状态判断为正常的时源,才可参与到下一个步骤的运算。7.2.2.2 多时源状态判断与选择功能检测装置应依据时间源提供的状态标志选择相应的时间源,多时源状态选择的结果应符合表3、表4和表5的要求。表3未穷举到的逻辑关系缺省为以下处理方式:无结果,产生时间跳变侦测状态信号。 表3独立时源的多源选择逻辑有
20、效独立外部时源路数 钟差阈值的时源数量* 钟差阈值的时源数量* 测试用例 初始化阶段正确响应的输出 正常工作阶段正确响应的输出3 4 0 模拟4:0的源差 正常外部源中选择 正常外部源中选择3 1 模拟3:1的源差 正常外部源中选择 正常外部源中选择2 2 模拟2:2的源差 无结果 无结果0 4 模拟0:4的源差 无结果 无结果2 3 0 模拟3:0的源差 正常外部源中选择 正常外部源中选择2 1 模拟2:1的源差 正常外部源中选择 正常外部源中选择0 3 模拟0:3的源差 无结果 无结果1 2 0 模拟2:0的源差 无结果 正常外部源中选择0 2 模拟0:2的源差 无结果 无结果0 0 1
21、模拟0:1的源差 无结果 无结果注1:本地时源计入时源总数。注2:钟差是以本地时源作为参考点,测量某输入的相对时间差。注3:阈值区间为5s,即两两间钟差的差值都(与关系)小于5s的时源,则认为这些时源的时间是相同的。 表4 关联时源连续性状态的判断关联时源钟差* 测试用例 正确响应的输出阈值 设置时间测试信号源的两个时源钟差5s 可用阈值 设置时间测试信号源的两个时源钟差5s 无结果注1:钟差是以本地时钟作为参考点,测量某输入的相对时间差。注2:阈值区间为5s。Q/GDW11202.520148表5 独立时源与关联时源的选择优先级 测试用例 初始化阶段正确响应的操作 正常工作阶段正确响应的操作
22、高 独立时源多源选择有结果且关联时源连续性判断有结果 选择独立时源多源选择的结果 选择独立时源多源选择的结果中* 独立时源多源选择无结果且关联时源连续性判断有结果 选择关联时源多源选择的结果 选择关联时源多源选择的结果低 独立时源多源选择无结果且关联时源连续性判断无结果 不输出 选择本地时钟(守时)注1:如关联时源有多个时,应在所在的优先级层次内嵌套优先级。7.2.2.3 时间源切换功能检测在初始化阶段,上电后应禁止输出,当根据多源判断与选择逻辑得到要跟踪时源后,快速跟踪选定的时源,直至达到标称准确度指标后输出。在正常工作阶段,当发生超过标称准确度范围的调整场景,从守时恢复锁定或时源切换时,不
23、应采用瞬间跳变的方式跟踪,而应逐渐逼近要调整的值,滑动步进0.2s/s(标称准确度范围内需要的微调量可小于该值)。检测方法:在时间同步装置进入正常工作状态后,中断外部时间源,使装置进入守时,再设置测试仪,使测试仪输出与初始时间相差24s(模拟守时一天的最大积累误差),装置判断完时间源有效恢复同步后,时间源切换的调整时间应在1205s内注,期间连续记录时间同步装置的输出,输出调整过程应均匀平滑,相应的时间质量位应同步逐级收敛。注:调整时间按照滑动步进计算而来:7.2.3时间同步管理功能检测7.2.3.1 通信规约与模型检测被测时间同步装置应具有状态在线监测功能,在智能变电站中,通过DL/T860
24、规约上送状态信息。自检状态信息应以虚遥信方式,采用MMS报文在间隔层和站控层间传输。其信息点应至少包括表6所列内容。Q/GDW11202.520149表6 时钟设备自检状态信息定义表LCSM ClassDataName CDC Explanation T 主时钟(备)M/O/C 从时钟M/O/CLNName逻辑节点名称 Shall beinherited from Logical-NodeClass(see DL/T860-7-2)应从逻辑节点类继承(DL/T860-7-2)Common Logical NodeInformation 通用逻辑节点信息Mod INS 模式 M MBeh INS
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