Đồng bộ hóa thời gian và tần số

Giải pháp cho Lưới điện Thông minh & Tiện ích

Lưới điện hiện đại yêu cầu đồng bộ hóa thời gian giữa các rơle bảo vệ, bộ đo pha (PMU), bộ ghi sự kiện và hệ thống SCADA. Các tiêu chuẩn IEEE C37.118 và IEC 61850 yêu cầu độ chính xác dưới-micro giây để tổng hợp dữ liệu PMU và phân tích lỗi. Hệ thống giám sát diện rộng (WAMS) phụ thuộc vào dấu thời gian chính xác để tương quan với các sự kiện lưới điện trên các trạm biến áp phân tán về mặt địa lý, cho phép người vận hành phát hiện sự không ổn định và ngăn ngừa sự cố xếp tầng.

Thời gian của lưới điện thông minh cũng phải có khả năng phục hồi trước các cuộc tấn công gây nhiễu và giả mạo GPS, vốn đang trở thành mối đe dọa ngày càng tăng đối với cơ sở hạ tầng quan trọng. Kiến trúc định thời mạnh mẽ cung cấp nhiều nguồn tham chiếu, đường dẫn phân phối dự phòng và khả năng lưu giữ mở rộng để duy trì hoạt động trong thời gian ngừng hoạt động của GNSS.

Yêu cầu hệ thống

Hệ thống tính giờ lưới điện thông minh phải cung cấp:

• Thời gian có thể theo dõi UTC{0}}với độ chính xác cao hơn 1 micro giây ở tất cả các trạm biến áp

• Khả năng Grandmaster IEEE 1588v2 (PTP) cho các trạm biến áp IEC 61850

• Đầu ra IRIG-B và 1PPS cho rơ-le bảo vệ cũ và PMU

• Tham chiếu 10 MHz cho thiết bị giám sát tần số

• Nguồn thời gian dự phòng với khả năng chuyển đổi dự phòng tự động

• Thời gian lưu giữ kéo dài (hàng giờ đến hàng ngày) khi GNSS ngừng hoạt động

• Giám sát và quản lý tập trung tất cả tài sản thời gian

Sản phẩm được đề xuất

Máy chủ thời gian GS5500 NTP/PTP

GS5500 đóng vai trò là PTP Grandmaster chính cho mạng LAN trạm biến áp, phân phối thời gian IEEE 1588v2 cho các IED, Bộ sáp nhập và thiết bị PMU qua mạng Ethernet của trạm biến áp. Nó cũng cung cấp NTP cho hệ thống SCADA và máy trạm quản lý.

Máy chủ thời gian Rubidium GS5620B

Với khả năng lưu giữ rubidium cung cấp độ chính xác cao hơn 1 micro giây trong 24 giờ, GS5620B đảm bảo tính thời gian liên tục trong thời gian ngừng hoạt động GNSS kéo dài do gây nhiễu, giả mạo hoặc hỏng ăng-ten.

Máy chủ thời gian GS3100 GPS NTP

Đối với các trạm biến áp của mạng phân phối yêu cầu định thời gian NTP-hiệu quả về mặt chi phí, GS3100 cung cấp NTP đồng bộ hóa GPS-đáng tin cậy với giá trị tuyệt vời cho việc triển khai-quy mô lớn.

Máy chủ đồng bộ hóa thời gian GS5600

GS5600 cung cấp khả năng quản lý thời gian tập trung cho các mạng tiện ích lớn, tổng hợp trạng thái thời gian từ nhiều trạm biến áp và cung cấp khả năng giám sát, quản lý cảnh báo và báo cáo thống nhất.

Đồng hồ Grandmaster GS5210

Đối với các trạm biến áp có thiết bị cũ yêu cầu 10 MHz, 1PPS và IRIG-B, GS5210 tạo ra tất cả các tín hiệu tham chiếu cần thiết từ một nền tảng chuyên môn GNSS{4}} duy nhất.

Thiết bị truyền dẫn sợi quang GS5710

GS5710 cho phép truyền-đường dài theo thời gian từ các trung tâm điều khiển khu vực đến các trạm biến áp từ xa trên cơ sở hạ tầng cáp quang hiện có, loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ thu GPS riêng lẻ tại mỗi địa điểm.

Kiến trúc hệ thống

Tại trung tâm điều khiển khu vực, các thiết bị GS5500 và GS5620B dự phòng cung cấp các tham chiếu thời gian chính và dự phòng. GS5600 tổng hợp trạng thái từ tất cả các trạm biến áp để giám sát tập trung.

Tín hiệu định thời được phân phối đến các trạm biến áp thông qua hai đường dẫn: PTP/NTP qua mạng WAN tiện ích (Ethernet được quản lý) và các liên kết định thời chuyên dụng qua truyền dẫn cáp quang GS5710 cho các hệ thống bảo vệ quan trọng.

Tại mỗi trạm biến áp, các thiết bị GS5500 hoặc GS3100 nhận thời gian và phân phối PTP/NTP trên mạng LAN cục bộ. Các thiết bị GS5210 tạo ra 1PPS, 10 MHz và IRIG{6}}B cho rơle và PMU cũ. Tính năng dự phòng đầu vào-kép đảm bảo tự động chuyển đổi dự phòng giữa đường dẫn thời gian WAN và bộ thu GPS cục bộ.

Nguồn	Loại tín hiệu	Nhà phân phối	Người tiêu dùng tiêu biểu
GS5500	PTP (1588v2)	Chuyển mạng	Ban QLDA, IED, Đơn vị Sáp nhập
GS5500	NTP	Chuyển mạng	SCADA, RTU, máy trạm
GS5210	1 PPS (TTL)	GS6605A	Rơle bảo vệ, ghi sự kiện
GS5210	IRIG-B(DC)	GS6606	PMU kế thừa, trình tự ghi sự kiện
GS5620B	1PPS + 10 MHz	GS5227	Tham chiếu dự phòng cho tất cả thời gian của trạm biến áp

Khuyến nghị tích hợp

• Triển khai các nguồn định thời dự phòng tại mỗi trạm biến áp: chính từ WAN/cáp quang, thứ cấp từ GPS cục bộ

• Định cấu hình chuyển đổi đầu vào tự động với ngưỡng mất 3 xung để tránh chuyển đổi phiền toái

• Sử dụng liên kết sợi GS5710 để bảo vệ-định thời gian cấp, độc lập với mạng WAN

• Giám sát tất cả tài sản định thời thông qua SNMP và tích hợp cảnh báo vào hệ thống SCADA hiện có

• Kiểm tra hiệu suất lưu giữ hàng quý bằng cách ngắt kết nối ăng-ten GNSS trong khoảng thời gian 24 giờ

Phần kết luận

Kiến trúc định thời lưới điện thông minh này cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho các yêu cầu đồng bộ hóa tiện ích. Sự kết hợp giữa định thời mạng PTP/NTP, liên kết định thời sợi quang chuyên dụng, lưu giữ rubidium và quản lý tập trung đảm bảo đồng bộ hóa chính xác, liên tục trên toàn bộ lưới điện, ngay cả khi mất điện GNSS kéo dài. Kiến trúc đáp ứng các yêu cầu của IEEE C37.118, IEC 61850 và NERC CIP về thời gian cơ sở hạ tầng quan trọng.