阅读说明：本技术 一种利用电网频率值比对的配电终端对时方法 (Power distribution terminal time synchronization method using power grid frequency value comparison ) 是由 韩国政 剧晶晶 赵文青 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：一种利用电网电压的工频频率值作为参考量进行对时的方法,能够提高配电线路上的不同配电终端之间的对时精度,其特征在于：电网的工频频率值是实时变化的,并且在不同的地点采集计算的频率值都是相同的,利用这一特点,通过频率值比对,实现时钟同步,减少时钟同步的误差。通过本发明,能够提高同一配电线路上不同配电终端之间对时的精度。(A method for carrying out time synchronization by using a power frequency value of a power grid voltage as a reference quantity can improve the time synchronization precision between different power distribution terminals on a power distribution line, and is characterized in that: the power frequency value of the power grid is changed in real time, the frequency values acquired and calculated at different places are the same, and by utilizing the characteristic, clock synchronization is realized through frequency value comparison, and the error of clock synchronization is reduced. By the method and the device, the time synchronization precision between different power distribution terminals on the same distribution line can be improved.)

一种利用电网频率值比对的配电终端对时方法

技术领域

一种利用电网频率值进行比对，计算时钟偏差，实现配电终端之间时钟保持一致的方法，属于电力系统自动化领域。适用于同一配电线路上的所有配电终端或者同一母线上的不同配电线路上的配电终端之间保持时钟同步。

背景技术

馈线自动化是配电自动化的重要组成部分，利用安装在配电线路（馈线）上的配电自动化终端（简称配电终端，FTU），正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作。在故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。其中故障定位、隔离和自动恢复对提高供电的可靠性和缩短非故障区的停电时间有重要意义，是馈电自动化的一项主要功能。其基本原理为：由分段开关将环网结构开环运行的配电网线路分成多个供电区段，在馈线发生永久性故障时，自动对故障进行定位，通过开关设备的顺序动作实现故障隔离；在环网运行或环网结构但开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。在发生瞬时性故障时，通常切断故障电流后，故障自动消失，可以由断路器自动重合而恢复对负荷的供电。从而减少了停电范围，缩短了停电时间，提高了供电可靠性。为了实现馈线自动化，需要在配电线路（馈线）上分段开关处安装配电终端装置，监视馈线的电流、电压情况，并实现对分段开关的分闸合闸远程控制。因此不同配电终端的时钟保持一致，对于配电线路的故障判断、隔离和供电恢复都有重要的影响。

为了使同一配电线路上配电终端时钟保持一致，通常的做法是在变电站安装GPS或者北斗时钟提供标准的时钟信号，由变电站配电终端负责配电线路上终端的时钟同步，将标准时钟信号发送到馈线上的配电终端，配电线路上的配电终端根据收到的标准时钟对本地的时钟进行调整。常用的对时方法包括IEC 60870-5-101/104的对时方法、简单网络时间协议SNTP、IEEE 1588对时协议等。其中采用IEC 60870-5-101/104的对时命令进行配电终端的对时，网络延时难以计算，对时误差较大，通常在秒级。SNTP协议采用客户/服务器工作方式，服务器通过接收GPS信号作为系统的时间基准，客户机通过定期访问服务器提供的时间服务获得准确的时间信息，并调整自己的系统时钟，达到网络时钟同步的目的。在馈线自动化的网络环境中，SNTP对时误差超过10ms。IEC 61588同时使用硬件和软件配合，获得更精确的定时同步，可以实现微秒级的对时精度。但IEC 61588需要路由器、交换机的支持，在馈线自动化的网络环境内难以实施。

发明内容

本发明的目的是提出一种对时方法，利用电网的频率值是时刻变化的、不同地点同一时刻的电网频率值相同这一特点，以电网的频率值作为配电终端时钟调整的参考量，从而提高配电终端对时的精度，实现配电终端之间对时误差小于1ms。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种利用电网电压的频率值作为参考量的配电终端对时方法，其实现系统包括同一配电线路上的配电终端（FTU）和通信系统，如图 1所示。配电终端通过通信系统进行信息交换。

所述的配电终端（FTU）包括位于变电站母线处的FTU和配电线路上分段开关处的FTU。变电站母线处的FTU监测变电站母线的电压信息。配电线路上的FTU监视和采集配电线路运行的电流、电压信息、开关的分合动作信息，依据采集的线路信息进行线路故障判断。同时接收对时信息，对FTU本地的时钟进行调整。

所述通信系统为各配电终端FTU之间的通信提供通道。

FTU0 为监测变电站母线电压的配电终端，安装在变电站，FTU0与变电站的GPS或者北斗系统相连，作为标准时钟源。FTU11、FTU12、FTU13为安装在配电线路1（馈线1）上分段开关处的配电终端，FTU11、FTU12、FTU13与FTU0保持时钟一致。

所有配电终端都能采集同相别的电压工频信号（以AB线电压为例）。

对时的时间戳采用64位无符号浮点数组成，整数部分为头32位，小数部分为后32位，单位为秒，时间相对于1900年1月1日零点。周波频率值采用32位无符号整数表示，该数字除以1000后，即为频率的真实值，单位为Hz。

整个系统对时的流程如图 2所示：FTU0 向同一配电线路上的所有的配电终端（FTU11、FTU12、FTU13）发送广播消息，告知FTU0为本区域的标准时钟源，线路上的配电终端FTU11、FTU12、FTU13以FTU0为标准时钟进行时钟同步。

FTU11向FTU0发送对时请求命令，同时FTU11开始采集电压（以AB线电压为例）信号并计算频率值，每个周波计算一次，记录周波开始的时刻和频率值。

FTU0收到对时请求命令后，开始采集电网的电压（以AB线电压为例）信号并计算频率值，每个周波计算一次，记录第1个周波开始（0°相位）的时刻T0和连续的5个频率值。5个周波后，停止频率计算。

连续5个周波的频率值计算完成后，FTU0向FTU11发送对时响应命令，命令信息包含第1个周波的起始时刻和连续5个周波的频率值。

FTU11收到FTU0发送的对时应答命令后，停止频率计算。

FTU11开始进行频率值比对。若FTU11从开始发送对时请求到收到对时应答共记录了N个周波的频率值，则从第1频率值f ₁₁ 开始，进行比对，一直到第N-5个频率值，分别计算：

，上式中f1 _(i+k) 表示FTU11记录的频率值，f0 _(i+1) 表示FTU0记录的频率值，k表示FTU11记录的第k个频率值，k从1开始。选取ρ值最小对应的k，以FTU11第k个周波开始对应的时刻T1_k-1与FTU0返回的时刻T0相同，则时钟偏差为T_offset= T0- T1_k-1。

FTU11进行时钟校正：T = T+T_offset

FTU12等其他FTU的对时过程同FTU11，步骤与[0013] ~[0018]相同。

附图说明

图 1是馈线自动化系统的结构图；图 2是配电终端对时通信过程图。

具体实施方式

本发明的具体实施方案如图2所示，但不限于此一实例。

FTU0 是位于变电站的馈线线路出口开关处的FTU，变电站GPS为FTU0提供标准时钟。FTU0作为馈线线路上FTU11、FTU12等的标准时钟。FTU11为馈线线路上分段开关处的FTU，FTU11需要与FTU0保持时钟一致。

FTU0、FTU11等具备检测馈线线路上电压、电流的功能。

FTU0、FTU11等通过通信网络相连。