Q GDW 11539-2016 电力系统时间同步及监测技术规范.pdf
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1、 Q/GDW 115392016 电力系统 时间同步 及监测技 术规范 The technical specifications for time synchronization and monitoring of power system 2016 -12 - 28 发布 2016 - 12 - 28 实施 国家电网公司 发 布 ICS 29.240 Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q/GDW 115392016 I 目 次 前言 . II 1 范围 1 2 规范性引用文 件 1 3 术语和定义 1 4 缩略语 2 5 总则 2 6 时间同步技术 要求 2 6.1 时间同步装置 基本组 成
2、 2 6.2 时间同步装置 功能要 求 3 6.3 时间同步装置 性能要 求 3 6.4 时间同步输出 信号 3 6.5 守时精度 3 6.6 多时钟源选择 判据 3 6.7 闰秒处理 7 7 时间同步监测 技术要 求 . 7 7.1 时间同步监测 模块技 术要求 . 7 7.2 对时偏差监测 方式 7 7.3 时间同步监测 工作技 术要求 . 8 7.4 自检状态信息 技术要 求 9 8 时间同步装置 运行要 求 . 9 8.1 运行环境 9 8.2 电源要求 . 10 8.3 接收机和天线 . 10 8.4 版本管理 . 10 8.5 面板布局 . 10 8.6 菜单配置 . 11 8.7
3、 前面板常态界 面信息 . 11 附录A (规范 性附录 )时间 同步装置 日志记 录事件 12 附录B (规范 性附录 )管理 信息定义 13 附录C (规范 性附录 ) GOOSE监测报文定 义 15 附录D (规范 性附录 )自检 状态信息 动作返 回条件 及初 始化状态 . 19 附录E (资料 性附录 )时间 同步装置 外观要 求及端 子排 布置示意 图 . 21 附录F (资料 性附录 )时间 同步装置 面板指 示灯内 容及 定义 . 23 附录G (资料 性附录 )时间 同步装置 各级菜 单内容 规范 . 24 附录H (资料 性附录 )时间 同步装置 故障触 发条件 26 附录
4、I (资料 性附录 )时间 同步装置 告警触 发条件 27 编制说明 28Q/GDW115392016 II 前 言 为规范 电力 系统 时间 同步 装置的 结构 尺寸、端子 、外观接口 和 通信接 口 的 类型 与数量 , 以及 装置 的 功能要 求及 性能 指标 , 满足主站 及厂 站各 个系 统及 装置对 时间 准确 度的 要求 , 实现 对站 内设 备的时间同 步监测 ,制 定本 标准 。 本标准 由国 家电 网公 司国 家电力 调度 控制 中心 提出 并解释 。 本标准 由国 家电 网公 司科 技部归 口。 本标准 起草 单位 : 中 国电 力科学 研究 院、 国家 电力 调度控 制
5、中 心、 国网 山东 省电力 公司 、 国网吉林 省电力 公司 、 国 网浙 江省 电力公 司、 国网 安徽 省电 力公司 、 国网 江苏省 电力 公司电 力科 学研 究院、 国网 冀北电 力有 限公 司、 国网 天津市 电力 公司 、 国 网福 建省电 力公 司、 国网 北京 市电力 公司 、 国电南瑞科技 股份有 限公 司、 南京 南瑞 继保电 气有 限公 司。 本标准 主要 起草 人: 许洪 强、张 金虎 、王 永福 、王 余全、 常乃 超、 白英 伟、 杨威、 李劲 松、 汪 鹤 、 杨松、 杜奇 伟、 黄少 雄、 张小易 、江 凡、 陈建 、陈 志刚、 王化 鹏、 刘筱 萍、 孙驰、
6、 陈心 灿、 李亚 蕾。 本标准 首次 发布 。 本标准 在执 行过 程中 的意 见或建 议反 馈至 国家 电网 公司科 技部 。 Q/GDW 115392016 1 电 力系统 时间同步 及监测 技术规范 1 范围 本标准 提出 了电 力系 统时 间同步 装置 的基 本组 成、 配置及 组网 的一 般原 则, 规定了 电力 系统 时 间 同 步及监 测技 术的 术语 、定 义、技 术要 求, 以及 装置 运行要 求。 本标准 适用 于时 间同 步装 置的研 制、 设计 以及 各级 电力调 度机 构、 发电 厂、 变电站 的建 设和运行。 2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应
7、 用是必 不可 少的 。 凡 是注 明日期 的引 用文 件, 仅注 明日期 的版 本适 用 于 本 文件。 凡是 不注 明日 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/T 28872011 计算 机场地通 用规 范 GB/T 93612011 计算 机场地安 全要 求 GB/T 19520.122009 电 子设备机 械结构482.6mm(19in)系 列机械 结构尺 寸第3-101部 分:插 箱及 其插件 DL/T 634.51042009 远动设备及系统第5 104 部分:传输规约采用标准传输协议集 的 IEC60870-5-101 网络 访
8、问 DL/T 860( 所有 部分 )电 力自动 化通 信网 络和 系统 DL/T 1100.12009 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 北斗卫 星导 航系 统BeiDouNavigation Satellite System 由中国 研制 建设 和管 理的 卫星导 航系 统。 为用 户提 供实时 的三 维位 置、 速度 和时间 信息 。 3.2 全球定 位系 统 Global Positioning System 由美国 研制 建设 和管 理的 一种全 球卫 星导 航系 统, 为全球 用户 提供 实时
9、的三 维位置 、 速度和 时间信 息。 3.3 协调世 界时 universal time coordinated 以世界 时作 为时 间初 始基 准,以 原子 时作 为时 间单 元基础 的标 准时 间。 3.4 主时钟 master clock Q/GDW115392016 2 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。 3.5 从时钟 slave clock 能同时 接收 主时 钟通 过有 线传
10、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 置。 3.6 闰秒 leap seconds 协调世 界时 时刻 与世 界时 时刻之 差保 持在 0.9 秒 之 内,必 要时 用阶跃 1 整秒的方式 来调 整。 这个 1 整秒, 称为 闰秒 。 3.7 预热时 间 preheating time 装置从上电 开机 到达 标称 守时精 度 所需要 的 时间 称 为预热 时间 。 4 缩略语 下列缩 略语 适用 于本 文件 。 UTC:协调 世界 时间 (Univ
11、ersal Time Coordinated ) BDS:北斗 卫星 导航 系统 (BeiDou Navigation Satellite System) GPS: 全球 定位 系统 (Global Positioning System ) NTP:网络 时间 协议 (Network Time Protocol ) 1PPS:秒脉 冲(1 Pulse Per Second ) IRIG-B :B 类串 行时 间交 换码(Inter-range Instrumentation Group-B) MMS:制造 报文 规范 (Manufacturing Message Specification)
12、GOOSE :通 用面 向变 电站 对象事件 (Generic Object Oriented Substation Event) 5 总则 5.1 电力系 统时间 同步 装置应 具有为 调度机 构、 变电站 、发电 厂内的 被授 时设备 提供高 精度时 间信 号 的 能力, 同时 具备 对被 授时 设备时 间同 步状 态监 测的 功能。 5.2 电力系 统时 间同 步装 置时 钟源应 采用 以天基授 时为 主 ,地基授 时为 辅的 模式 。 5.3 天基授 时应 采用 以北 斗卫 星导航 系统 (BDS )为主 ,全球定 位系 统(GPS )为 辅的单向 方式 。 5.4 地基授 时宜 充分
13、 利用 现有 通信系 统的 频率 信号 作为 地基授 时的 时钟 源。 5.5 时间同 步监 测应 采用 NTP 、GOOSE 方式实 现对 被授 时设备 的时 间 同步 监测。 5.6 调度机 构、 变电 站、 发电 厂内的 被授 时设 备应 支 持NTP 时间同 步监 测方 式或 GOOSE 时间 同步 监测 方 式。 6 时间同 步技 术要 求 6.1 时间同 步装 置基 本组 成 Q/GDW 115392016 3 时间同 步装 置主 要由 接收 单元、 时钟 单元 、输 出单 元和监 测单 元组 成。 6.2 时间同 步装 置功 能要 求 时间同 步装 置的 功能 见DL/T 110
14、0.12009 ,其 它要 求如下 : a) 应具备 本地 日志 保存 功能,且 存储 不少 于200 条,日志内 容应 正确 记录 附录A 所要求 的事 件; b) 状态信 息宜 采用DL/T 860标准 建模 ,管 理信 息定 义参见 附录B管理信 息的 定义; c) 应具备 运行 、告 警、 故障等指 示灯 ; d) 装置应 支持 多时 钟源 选择判据 机制 ,详 见本 标准 章节6.6 ; e) 装 置应 具备 闰秒 、闰 日 的处理 功能 ,能 接受 上级 时源给 出的 闰秒 预告 信号 并正确 执行 和输 出; f) 装 置应 具备 时间 同步 监 测功能 , 装 置应 使用 独立
15、 的板卡 实现 该功 能, 具体 技术要 求见 本标 准第7 章。 6.3 时间同 步装 置性 能要 求 时间同步装 置的环境 条件、 电源性能 、绝缘性 能、耐 湿热性能 、机械性 能、电 磁兼容性 能见DL/T 1100.12009 。 6.4 时间同 步输 出信 号 时间同 步输 出信 号有 脉冲 信号、 IRIG-B码、 串行口 时间报文 、 网络时 间报 文等 几种, 技术要 求 见DL/T 1100.12009。 6.5 守时精 度 预热时 间不 应超 过两 小时 ,在守 时12 小时 状态 下的 时间准 确度 应优 于1s/h 。 6.6 多时钟 源选 择判 据 6.6.1 主时
16、钟 多源 选择 6.6.1.1 多源选 择流 程 主时钟多源 选择旨 在根据外 部独立时 源的信 号状态及 钟差从外 部独立 时源中选 择出最为 准确可 靠 的时钟 源,参 与判 断的典 型时源 包括本 地时 钟、北 斗时源 、GPS 时源、 地面 有 线、热 备信号 。多 时钟 源 选择流 程示 意图 见图1。 Q/GDW115392016 4 多时间源可用有效性检测 独立时间源 基本有效性检测 关联时间源 基本有效性检测 多时间源选择 时间源切换 内部时钟 北斗时源 BDS GPS时源 GPS 地面有线 热备信号图1 多时 钟源 选择 流程 示意图 6.6.1.2 时间源 有效 性判 断
17、参与多 源选 择逻 辑判 断的 时钟源 信号 应为 有效 信号 , 依据时 间源 提供 的状 态标 志对其 状态 进行 有 效 性判断 ,具体 判断 方式见 表1。非 有效 的逻辑 都置 为 无效, 不允许 存在 不定态 。各个 时源自 身状 态判 断 为正常 的, 才可 参与 到下 一个步 骤的 运算 。 表1判断 条件 表 信号源 判断依据 产生的状态量 北斗 北斗模块相关标志位正常为有效 外部时源信号状态 GPS GPS 模块相关标志位正常为有效 地面有线 IRIG-B 时间质量正常为有效 若为其他标准的信号,相关标志位报告正常为有效 热备信号 IRIG-B 时间质量高于本钟 6.6.1
18、.3 外部独 立时 源优 先级 主时钟 外部 独立 时间 源信 号优先 级应 可设 ,默 认优 先级为 :BDSGPS地面有 线。 Q/GDW 115392016 5 6.6.1.4 初始化 及守 时恢 复多 源选 择逻辑 主时钟 开机 初始 化及 守时 恢复多 源选 择不 考虑 本地 时钟, 仅两 两比 较外 部时 源之间 的时 钟差 , 时钟 差测量 表示 范围 应覆 盖年 月日时 分秒 毫秒 微秒 纳秒 ,具体 选择 逻辑 见表2所示。 表2 主时 钟开 机初 始化 及 守时恢 复多 源选 择逻 辑表 BDS 信号 GPS 信号 有线时 间基准 信号 BDS 信号与 GPS 信号的时 间
19、差 BDS 信号与有 线时间基准信 号的时间差 GPS 信号与有线时间基 准信号的时间差 基准信号选择 有效 有效 有效 小于 5 s 无要求 无要求 选择 BDS 信号 大于 5 s 小于 5 s 无要求 选择 BDS 信号 大于 5 s 大于 5 s 小于 5 s 选择 GPS 信号 大于 5 s 大于 5 s 大于 5 s 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 BDS 信号 有效 有效 无效 小于 5 s 选择 BDS 信号 大于 5 s 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 BDS 信号 有效 无效 有效 小于 5
20、 s 选择 BDS 信号 大于 5 s 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 BDS 信号 无效 有效 有效 小于 5 s 选择 GPS 信号 大于 5 s 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 GPS 信号 有效 无效 无效 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 BDS 信号 无效 有效 无效 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择 GPS 信号 无效 无效 有效 连续进行不少于 20 分钟的 有效性判断后, 若保持当前 条件不变则选择有线时间 基准信
21、号 无效 无效 无效 保持初始化状态或守时 注: 连续进行不少于20 分钟的 有效性判断内,满足表中其它条件时,按照所满足条件的逻辑选择出基准时源。 Q/GDW115392016 6 6.6.1.5 运行状 态多 源选 择逻 辑 主时钟 运行 状态 的多 源选 择逻辑 应考 虑本 地时 钟, 两两比 较各 个时 源之 间的 时钟差 , 时钟差 测量表 示范围 应覆 盖年 月日 时分 秒毫秒 微秒 纳秒 ,具 体选 择逻辑 见表3所示。 表3 主时 钟运 行状 态的 多源选 择逻 辑表 有效独立外 部时源路数 时源钟差区间分布比例 (每 5s 为一个区间) 热备信号 基准信号选择 3 4 : 0
22、 无要求 从数量为 4 的区间中按照优先 级选出基准信号 3 : 1 无要求 从数量为 3 的区间中按照优先 级选出基准信号 2 : 2 无要求 选择 BDS 信号 2 : 1 : 1 无要求 从数量为 2 的区间中按照优先 级选出基准信号 1 : 1 : 1 : 1 无要求 连续进行不少于 20 分钟的有效 性判断后, 选择 BDS 信 号 2 3 : 0 无要求 从数量为 3 的区间中按照优先 级选出基准信号 2 : 1 无要求 从数量为 2 的区间中按照优先 级选出基准信号 1 : 1 : 1 无要求 连续进行不少于 20 分钟的有效 性判断后,按照优先级 选出基准信号 1 2 : 0
23、无要求 从数量为 2 的区间中按照优先 级选出基准信号 1 : 1 无要求 连续进行不少于 20 分钟的有效 性判断后,按照优先级 选出基准信号 0 有效 选择热备信号作为基准信号 无效 无选择结果,进入守时 注 1 : 本地时源计入时源总数 。 注 2 : 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 时源在一个区间内。 注 3 : 选择热备信号为基准信 号时,本地时钟输出时间信号的时间质量码应在热备信号的时间源质量码基础上增加 2 。 6.6.2 从时钟 时源 选择 从时钟 外部 输入 IRIG-B 码信号主 时钟 信号 优先 级高 于备时 钟信 号,
24、具体 时源 选 择逻辑 如 表 4 所示。 表 4 从时 钟时 源选 择逻 辑表 主时钟信号 备时钟信号 初始化或守时状态 基准信号选择 运行状态 基准信号选择 有效 有效 选择主时钟信号作为基准信号。 选择主时钟信号作为基准信号。 有效 无效 选择主时钟信号作为基准信号。 选择主时钟信号作为基准信号。 无效 有效 选择备时钟信号作为基准信号。 选择备时钟信号作为基准信号。 无效 无效 无法完成初始化 保持守时状态 Q/GDW 115392016 7 6.6.3 时源切 换 依 据时间源 提供的状 态标 志对其状态 进行判断,若 在正常工作 阶段或从 守时 恢复锁定或 时源切 换 时, 不 应
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- GDW 11539 2016 电力系统 时间 同步 监测 技术规范
