摘要：文章闡述了淇縣220KV數(shù)字化變電站投運(yùn)的意義，分析了IEEE1588在淇縣220KV數(shù)字化變電站應(yīng)用的主要技術(shù)優(yōu)勢，重點介紹了淇縣220KV數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)對時系統(tǒng)的具體方案，最后簡述了東土科技工業(yè)交換機(jī)同步以太網(wǎng)的技術(shù)特點。
關(guān)鍵詞：工業(yè)交換機(jī) IEEE1588 同步以太網(wǎng) 數(shù)字化變電站 B碼對時
1、淇縣220KV數(shù)字化變電站建設(shè)的意義
淇縣220kV數(shù)字化變電站是國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的試點項目，該變電站也是河南省首座220kV等級的數(shù)字化站，過程層網(wǎng)絡(luò)通過工業(yè)以太網(wǎng)組建GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)，全站通訊成功應(yīng)用IEEE1588精密時鐘對時技術(shù)。淇縣220kV數(shù)字化變電站于2010年12月25日全面投產(chǎn)送電，該站的成功投運(yùn)將為我國智能電網(wǎng)建設(shè)提供更多的參考選擇，為智能變電站建設(shè)提供更多的參考依據(jù)。
2、IEEE1588在淇縣220kV數(shù)字化變電站應(yīng)用的主要技術(shù)優(yōu)勢
IEEE1588對時系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)測量和對時系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其同步精度可以達(dá)到亞微秒級，相對于傳統(tǒng)的B碼對時方式，IEEE1588不但實現(xiàn)了更高的對時精度，而且節(jié)省了大量的人力物力，保證了變電站內(nèi)各個節(jié)點的時鐘同步。傳統(tǒng)的B碼對時需要給對時設(shè)備提供點到點的線纜鋪設(shè)，對時網(wǎng)絡(luò)需要大量的光纜，光纖熔接等工程實施需要耗費大筆的資金，占用大量人力，同時也給后期的檢測和維修帶來了一定困難，由于對時設(shè)備與時鐘的距離不同，對時產(chǎn)生的路徑延遲也各不相同，而采用IEEE1588對時，只需要將對時設(shè)備與IEEE1588工業(yè)交換機(jī)用少量的光纜連接，通過IEEE1588工業(yè)交換機(jī)實現(xiàn)對時網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，即可實現(xiàn)全站對時系統(tǒng)的時鐘同步，由于工業(yè)以太網(wǎng)對時接線簡單，占用資源達(dá)到了最小化，而且采用了獨特的網(wǎng)絡(luò)延遲請求算法，將網(wǎng)絡(luò)延時誤差消除到最小，因此能夠保證對時系統(tǒng)內(nèi)各個節(jié)點的時鐘同步。
3、淇縣220kV數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)方案具體說明：
3.1系統(tǒng)概述:
淇縣220kV數(shù)字化變電站過程層按照不同的電壓等級組建SV網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)，其中220KV和110KV均采用雙母線接線，220KV母線設(shè)備、母聯(lián)間隔、線路間隔以及主變間隔均采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)、IEEE1588對時網(wǎng)三網(wǎng)合一，110KV母線設(shè)備、母聯(lián)間隔、線路間隔采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，35KV部分采用分段接線，按間隔配置交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)對時采用IEEE1588精密對時協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1.
3.2 IEEE1588對時方案具體描述:
淇縣220kV數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設(shè)備涉及到多個裝置廠家，網(wǎng)絡(luò)對時需要各廠家裝置支持IEEE1588協(xié)議。整個過程層網(wǎng)絡(luò)根據(jù)高、中、低三個電壓等級分為三個部分，每一部分網(wǎng)絡(luò)均采用星型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，中心交換機(jī)與分支交換機(jī)采用千兆光口互聯(lián)，分支交換機(jī)與終端設(shè)備之間采用百兆光口互聯(lián)。由于工業(yè)交換機(jī)是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的基本單元，因此在整個對時系統(tǒng)中工業(yè)交換機(jī)起著傳輸時鐘信息的神經(jīng)紐帶作用，整體網(wǎng)絡(luò)采用透明時鐘P2P的對時模式，網(wǎng)絡(luò)對時系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點：
采用IEEE1588 V2透明時鐘P2P對時模式
以太網(wǎng)光電口、PPS、B碼一體化的接口平臺
時鐘信息透傳VLAN的同步方式
全千兆PTP接口選擇
簡潔的中文配置界面
圖2.
東土交換機(jī)PTP配置界面如圖2所示，根據(jù)淇縣220kV數(shù)字化變電站對時系統(tǒng)的配置要求，只需要將對應(yīng)的版本選擇、時鐘類型、網(wǎng)絡(luò)類型和延時測量機(jī)制設(shè)置配置為對應(yīng)模式，將交換機(jī)需要對時的接口配置為使能，就能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)的時鐘同步。
5、同步以太網(wǎng)技術(shù)特點簡介
東土IEEE1588交換機(jī)支持G.8261同步以太網(wǎng)協(xié)議，通過同時啟用同步以太網(wǎng)協(xié)議和IEEE1588V2的精密同步時鐘傳輸協(xié)議，可以使網(wǎng)絡(luò)的對時精度更高。
同步以太網(wǎng)是一種采用以太網(wǎng)鏈路碼流恢復(fù)時鐘的技術(shù),由于以太網(wǎng)的物理層編碼是4B/5B（FE）和8B/10B（GE），平均每4個BIT就要插入一個附加比特，因此此種編碼方式絕對不會出現(xiàn)連續(xù)4個1或者4個0，更加便于提取時鐘。本地時鐘根據(jù)同步以太網(wǎng)時鐘線路碼流中恢復(fù)出的時鐘信息，調(diào)整本地時鐘，實現(xiàn)與上級節(jié)點頻率同步，通過IEEE1588協(xié)議的延時測量算法計算相位偏移，從而實現(xiàn)高精度的時鐘同步。采用同步以太網(wǎng)技術(shù)與IEEE1588技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案，其結(jié)果可以使單級PTP精密時鐘精度達(dá)到±10ns。
6、結(jié)束語：
淇縣220kV數(shù)字化變電站的全面投產(chǎn)送電，不僅標(biāo)志著IEEE1588對時系統(tǒng)在國內(nèi)首次成功應(yīng)用到220KV數(shù)字化變電站中，也將為我國智能電網(wǎng)的發(fā)展提供更多的選擇。東土公司將繼續(xù)發(fā)揮本土企業(yè)的優(yōu)勢，為中國智能電網(wǎng)建設(shè)提供豐富、更加符合實際應(yīng)用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品，同時東土公司希望通過與著名學(xué)府、智能電網(wǎng)組織、研究機(jī)構(gòu)、電力企業(yè)等機(jī)構(gòu)加強(qiáng)交流和合作，共同創(chuàng)造中國堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)，希望通過我們的努力，為智能電網(wǎng)建設(shè)貢獻(xiàn)中國民族企業(yè)的力量。
