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電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)
權(quán)威組織編寫,電力系統(tǒng)時間同步領(lǐng)域的*本專著。
隨著特高壓電網(wǎng)、智能電網(wǎng)和互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展, 我國電網(wǎng)迫切需要在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)下運行, 以滿足電網(wǎng)同步采樣﹑系統(tǒng)穩(wěn)定性判別﹑線路故障定位﹑故障錄波和分析﹑事故反演等應(yīng)用對時間一致性的要求。同時, 隨著電力系統(tǒng)對時間精度的要求越來越高, 電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)也受到了越來越多的關(guān)注。目前, 在我國已經(jīng)投運的智能變電站中出現(xiàn)了不少由時間同步技術(shù)引起的問題, 經(jīng)分析, 這主要是因為對時間同步技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的理解與應(yīng)用存在欠缺。因此, 需要一部系統(tǒng)、全面地介紹電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)的書籍來為時間同步技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。本書圍繞電力系統(tǒng)時間同步技術(shù), 對時間的基本概念及相關(guān)技術(shù)、電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)、時間同步技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、電力系統(tǒng)時間同步檢測技術(shù)、典型工程應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的講述, 最后進(jìn)行了分析與展望。其中第1 章為時間的基本概念及相關(guān)技術(shù), 描述了時間作為一個物理量存在的概念, 以及授時、高精度時間頻率傳遞、定時、守時等相關(guān)技術(shù); 第2 章為電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng), 主要介紹了電力系統(tǒng)常用的授時接口、授時信號、通信協(xié)議、時間同步裝置、時間同步網(wǎng), 并論述了時間同步在線監(jiān)測技術(shù)及時間同步系統(tǒng)的安全性; 第3 章為時間同步技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用, 主要描述了電力系統(tǒng)應(yīng)用時間同步技術(shù)的場合和應(yīng)用方法; 第4 章為電力系統(tǒng)時間同步檢測技術(shù), 主要介紹了與時間同步相關(guān)的裝置的檢測方法、檢測內(nèi)容等; 第5 章為典型工程應(yīng)用, 主要描述了電力系統(tǒng)應(yīng)用時間同步技術(shù)的典型工程, 給出了典型工程的方案及其特點; 第6章為分析與展望, 分析了電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)的性能和安全性, 展望了時間同步技術(shù)的發(fā)展方向及其在其他行業(yè)的應(yīng)用。最后在附錄中對相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡要介紹。本書的編寫人員為我國時間同步技術(shù)領(lǐng)域的專家, 具有堅實的理論功底和豐富的實踐經(jīng)驗, 與國內(nèi)外同行保持著廣泛的技術(shù)交流與合作, 同時也是該技術(shù)領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人員。本書不僅介紹了時間同步相關(guān)技術(shù)和電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識; 而且將電力系統(tǒng)對時間同步技術(shù)的需求進(jìn)行分類, 并分別提出了指標(biāo)要求; 同時介紹了時間同步檢測技術(shù); 最后詳細(xì)描述了典型工程應(yīng)用。因此本書兼具理論參考價值與工程實踐價值, 既可作為電力系統(tǒng)自動化專業(yè)高校師生的參考書, 也可為電力系統(tǒng)自動化專業(yè)的科研人員、技術(shù)管理人員、規(guī)劃設(shè)計人員、運維人員、檢測人員提供參考。編者對關(guān)注本書出版的國網(wǎng)電力科學(xué)研究院原副總工程師、全國電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/ TC82) 原主任委員劉國定先生和中國電力科學(xué)研究院廠站自動化及遠(yuǎn)動室原主任、SAC/ TC82 委員、中國電機(jī)工程學(xué)會電力系統(tǒng)自動化專業(yè)委員會遠(yuǎn)動及廠站自動化專業(yè)副主任陸天健先生表示感謝!最后, 歡迎讀者對本書的疏漏之處給予批評指正!編 者2016 年1 月
張道農(nóng),華北電力設(shè)計院工程有限公司教授級高級工程師。簡介如下:A.1985年至今從事電力系統(tǒng)(電力系統(tǒng)一次、繼電保護(hù)及安全自動裝置、自動化、通信等)設(shè)計工作28年,完成項目工程項目400余項。如華北--華中聯(lián)網(wǎng)工程、東北--華北聯(lián)網(wǎng)工程、中蒙直流工程、陽城電廠及陽城電廠送出工程、托克托電廠及陽城電廠送出工程等;其中:主編并主持華北電網(wǎng)十一五二次系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計,并獲中國設(shè)計協(xié)會二等獎。B.主編或主持十余項國家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)的編寫;C.國家科技部973、863評審專家;中電聯(lián)、電機(jī)工程學(xué)會、國家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團(tuán)公司指定評審專家。D.發(fā)表論文百余篇,入選并參加2010 CIGRE年國際大電網(wǎng)會議(法國巴黎)。E.電氣專業(yè)監(jiān)理工程師任職資格、注冊電氣工程師任職資格、 IPMP C級證書F.《電力系統(tǒng)自動化設(shè)備》雜志、《電力系統(tǒng)保護(hù)與控制》(原繼電器)雜志、賽爾電力自動化雜志編委。G.多屆華北電力技術(shù)院(華北電網(wǎng)有限公司)、華北電力設(shè)計院的特級、A級專家。
前言第1 章 時間的基本概念及相關(guān)技術(shù) 1 1. 1 時間的基本概念 1 1. 1. 1 天文時 2 1. 1. 2 原子時 4 1. 1. 3 協(xié)調(diào)世界時 5 1. 2 現(xiàn)代授時技術(shù) 7 1. 2. 1 短波授時 7 1. 2. 2 長波授時 8 1. 2. 3 低頻時碼授時 9 1. 2. 4 衛(wèi)星授時 12 1. 2. 5 其他授時技術(shù) 23 1. 2. 6 各種授時方法比較 26 1. 3 高精度時間頻率傳遞技術(shù) 27 1. 3. 1 衛(wèi)星雙向法 27 1. 3. 2 衛(wèi)星共視法 29 1. 3. 3 衛(wèi)星全視法 30 1. 3. 4 載波相位法 31 1. 3. 5 搬運鐘法 31 1. 4 定時技術(shù) 32 1. 4. 1 定時原理 32 1. 4. 2 定時終端 32 1. 4. 3 定時誤差分析及處理方法 41 1. 5 守時技術(shù) 45 1. 5. 1 頻標(biāo) 45 1. 5. 2 頻標(biāo)的技術(shù)指標(biāo) 51 1. 5. 3 提高守時能力的方法 53 參考文獻(xiàn) 54第2 章 電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng) 56 2. 1 時間同步簡介 56 2. 2 電力系統(tǒng)時間同步簡介及發(fā)展歷程 57 2. 2. 1 電力系統(tǒng)時間同步簡介 57 2. 2. 2 電力系統(tǒng)時間同步發(fā)展歷程 62 2. 3 電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)常用授時接口 64 2. 3. 1 TTL 直流電平輸出接口 64 2. 3. 2 RS-232 串行輸出接口 64 2. 3. 3 RS-422/485 差分電平輸出接口 65 2. 3. 4 交流輸出接口 66 2. 3. 5 靜態(tài)空接點輸出接口 66 2. 3. 6 光纖接口 67 2. 3. 7 RJ45 以太網(wǎng)接口 67 2. 3. 8 時間同步信號與接口類型的關(guān)系 68 2. 4 電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)相關(guān)授時信號 69 2. 4. 1 脈沖信號 69 2. 4. 2 串行口時間報文 70 2. 4. 3 IRIG-B 碼 72 2. 4. 4 網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議(NTP) 73 2. 4. 5 精確時間同步協(xié)議(PTP) 79 2. 4. 6 DCLS 時碼 89 2. 5 電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)常用通信協(xié)議 90 2. 5. 1 NMEA-0183 90 2. 5. 2 IEC 61850/MMS 通信 95 2. 5. 3 IEC 60870-5-104 規(guī)約 96 2. 6 電力系統(tǒng)時間同步裝置 97 2. 6. 1 時間同步裝置的輸入 97 2. 6. 2 多時間源輸入的選擇 99 2. 6. 3 時間同步裝置的內(nèi)部時鐘 100 2. 6. 4 時間同步裝置的輸出 101 2. 7 電力系統(tǒng)時間同步網(wǎng) 101 2. 8 時間同步在線監(jiān)測 106 2. 8. 1 時間同步在線監(jiān)測系統(tǒng) 106 2. 8. 2 時間同步在線監(jiān)測實施原則 108 2. 8. 3 智能變電站時間同步在線監(jiān)測方案 109 2. 8. 4 常規(guī)變電站時間同步在線監(jiān)測方案 110 2. 9 時間同步系統(tǒng)安全性 110 2. 9. 1 時鐘源安全性 111 2. 9. 2 數(shù)據(jù)流安全性 111 參考文獻(xiàn) 113第3 章 時間同步技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 115 3. 1 電力調(diào)度控制中心時間同步技術(shù) 115 3. 1. 1 時間同步系統(tǒng)構(gòu)成及功能 116 3. 1. 2 應(yīng)用分析 117 3. 2 廠站端時間同步技術(shù) 120 3. 2. 1 常規(guī)變電站時間同步系統(tǒng) 120 3. 2. 2 智能變電站時間同步系統(tǒng) 124 3. 2. 3 電廠時間同步系統(tǒng) 129 3. 3 配電網(wǎng)時間同步技術(shù) 131 3. 3. 1 配電網(wǎng)概述 132 3. 3. 2 配電網(wǎng)中的時間同步應(yīng)用 133 3. 4 時間同步技術(shù)在電力系統(tǒng)故障分析中的應(yīng)用 137 3. 4. 1 利用故障錄波器進(jìn)行故障分析 138 3. 4. 2 利用微機(jī)型繼電保護(hù)裝置進(jìn)行故障分析 139 3. 4. 3 利用廣域保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行故障分析 142 3. 4. 4 利用行波測距進(jìn)行故障分析 144 參考文獻(xiàn) 147第4 章 電力系統(tǒng)時間同步檢測技術(shù) 148 4. 1 時間同步檢測方法 148 4. 1. 1 主要測試設(shè)備 150 4. 1. 2 輸出信號檢測 151 4. 1. 3 守時性能測試 157 4. 1. 4 接收靈敏度測試 157 4. 1. 5 狀態(tài)指示測試 158 4. 1. 6 告警輸出功能測試 158 4. 1. 7 延時補(bǔ)償檢測 159 4. 1. 8 電網(wǎng)頻率測量測試 159 4. 2 時間同步檢測類型 159 4. 2. 1 實驗室檢測 160 4. 2. 2 出廠檢驗 162 4. 2. 3 現(xiàn)場檢測 162 4. 2. 4 安全性檢測 165 4. 3 時間同步測試儀 168 4. 3. 1 基本組成及工作原理 169 4. 3. 2 主要測試功能 171 4. 3. 3 主要性能指標(biāo) 175 4. 3. 4 典型產(chǎn)品 176 參考文獻(xiàn) 177第5 章 典型工程應(yīng)用 178 5. 1 脈沖/編碼同步方式工程應(yīng)用 178 5. 1. 1 上海徐行500kV 變電站時間同步系統(tǒng) 178 5. 1. 2 延安洛川750kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 180 5. 1. 3 哈密南鄭州±800kV 特高壓直流輸電工程時間同步系統(tǒng) 182 5. 1. 4 晉東南南陽荊門1000kV 特高壓交流試驗示范工程時間同步系統(tǒng) 185 5. 2 PTP 網(wǎng)絡(luò)同步方式工程應(yīng)用 188 5. 2. 1 無錫西涇220kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 188 5. 2. 2 遼寧何家220kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 194 5. 2. 3 河北蘇正220kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 198 5. 2. 4 陜西戶縣330kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 200 5. 2. 5 長春南(金城) 500kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 203 5. 3 廣域時間同步方式工程應(yīng)用 206 5. 3. 1 海南電網(wǎng)時間同步系統(tǒng) 206 5. 3. 2 浙江電力時間同步網(wǎng) 210 5. 3. 3 蘇州玉山500kV 智能變電站時間同步系統(tǒng) 216 參考文獻(xiàn) 221第6 章 分析與展望 223 6. 1 時間同步系統(tǒng)性能分析 223 6. 1. 1 時間信號及信息接口的規(guī)范 223 6. 1. 2 電力系統(tǒng)對時間精度的要求 224 6. 1. 3 時間獲取與傳遞的安全性分析 224 6. 2 時間同步技術(shù)展望 224 6. 2. 1 頻標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)展 225 6. 2. 2 天地互備的時間同步網(wǎng) 226 6. 2. 3 統(tǒng)一在線時間監(jiān)測 227 6. 2. 4 智能電網(wǎng)對時間同步的需求 228 參考文獻(xiàn) 230附錄 A 電力系統(tǒng)時間同步技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)簡介 231 A. 1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡介 231 A.1.1 DL/T 1100.12009《電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng) 第1部分:技術(shù)規(guī)范》 231 A. 1. 2 DL/T 1100. 22013《電力系統(tǒng)的時間同步系統(tǒng) 第2 部分:基于局域網(wǎng)的精確時間同步》 232 A. 1. 3 《電力系統(tǒng)北斗衛(wèi)星授時應(yīng)用接口 第1部分:技術(shù)規(guī)范》 233 A. 1. 4 Q/GDW 19192013《基于數(shù)字同步網(wǎng)頻率信號的時間同步技術(shù)規(guī)范》 233 A. 1. 5 《電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng) 第3 部分:基于數(shù)字同步網(wǎng)的時間傳輸技術(shù)規(guī)范》 233 A. 1. 6 《電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng) 第4部分:測試儀技術(shù)規(guī)范》 233 A. 2 檢測標(biāo)準(zhǔn)簡介 234 A. 2. 1 GB/T 268662011《電力系統(tǒng)的時間同步系統(tǒng)檢測規(guī)范》 234 A. 2. 2 《電力系統(tǒng)北斗衛(wèi)星授時應(yīng)用接口 第2 部分:檢測規(guī)范》 234索引 235
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