Synchronizacja częstotliwości i czasu jako niezbędny element nowoczesnych sieci elektroenergetycznych

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Synchronizacja częstotliwości i czasu jako niezbędny element nowoczesnych sieci elektroenergetycznych"

Edward Bronisław Łuczak
6 lat temu
Przeglądów:

1 Synchronizacja częstotliwości i czasu jako niezbędny element nowoczesnych sieci elektroenergetycznych

2 Pojęcia - definicje Stempel czasu Synchronizacja czasu w Energetyce a dokładność 1us to min. czas do określania zdarzeń w sieci S=V*T= km/s*1us=0.3km

Synchronizacja częstotliwości Synchronizacja częstotliwości Proces uzyskiwania przez generator lokalnej podstawy czasu urządzenia synchronizowanego,

Zazwyczaj generator lokalny urządzenia synchronizującego posiada generator o lepszej precyzji i stabilności długookresowej lub co najmniej tej samej.

3 Synchronizacja częstotliwości Synchronizacja częstotliwości Proces uzyskiwania przez generator lokalnej podstawy czasu urządzenia synchronizowanego, częstotliwości generatora nadawczego urządzenia synchronizującego. Zazwyczaj generator lokalny urządzenia synchronizującego posiada generator o lepszej precyzji i stabilności długookresowej lub co najmniej tej samej. Klasy zegara przedstawia tabela poniżej: Klasa (Stratum) Dokładność/ Zakres Regulacji Stabilność PRC (1) 1x10-11 N/A SSU (2) 1.6x10-8 1x10-10/dzień SSU (3E) 1x x10-8/dzień SEC (3) 4.6x x10-7/dzień SEC (4E) 32x10-6 Taki jak dokładność SEC (4) 32x10-6 Taki jak dokładność

Synchronizacja czasu Sychronizacja czasu Proces uzyskiwania czasu UTC (Universal Time Coordinated) przez urządzenie lokalne ze źródła (serwera) czasu lub GPS (Global Positioning System).

4 Synchronizacja czasu Sychronizacja czasu Proces uzyskiwania czasu UTC (Universal Time Coordinated) przez urządzenie lokalne ze źródła (serwera) czasu lub GPS (Global Positioning System). Proces ten pozwala zsynchronizować lokalny czas w urządzeniu jak również oscylator lokalny bazując na precyzyjnym impulsie sekundowym PPS (Pulse Per Second). Możliwe jest pozyskanie TAI (International Atomic Time). Wtedy niezbędną informacją jest UTC offset, która określa różnice pomiędzy czasem UTC i TAI i powinna być przekazywana w łańcuchu synchronizacji. Protokołami sieciowymi do przekazywania czasu i częstotliwości są protokoły NTP (Network Time Protocol) i PTP (Precision Time Protocol). Obecnie PTP występuje w wersji 2 i wkrótce będzie dostępna wersja 3. PRC GPS UTC (TAI +UTC offset) ms us ns UTC TAI UTC offset PPS ms us ns Rubidium Local Oscilator

Systemy synchronizacji i czasu IRIG-B dostarcza stempel czasu i wzorzec częstotliwości dokładność 1us oddzielne wejście fizyczne postać ramki <SOH> DDD: HH: MM: SS

wyłącznie wzorzec częstotliwości razem w medium z danymi brak utraty ramek w innym wypadku jedna ramka/s dla 1Gbps wsparcie sprzętowe 1PPS (Pulse-Per-Second)

stempel czasu i wzorzec częstotliwości w tym samym medium co dane implementowany systemach operacyjnych, z Microsoft Windows NT/2K/XP/2003/VISTA/7/8/10, Android,

5 Systemy synchronizacji i czasu IRIG-B dostarcza stempel czasu i wzorzec częstotliwości dokładność 1us oddzielne wejście fizyczne postać ramki <SOH> DDD: HH: MM: SS <CR> <LF> częstotliwość danych 100Hz co 1s pełna ramka jest przesyłana może być odtworzony z PTP i SyncE wsparcie sprzętowe Synchroniczne Ethernet SyncE dostarcza wyłącznie wzorzec częstotliwości razem w medium z danymi brak utraty ramek w innym wypadku jedna ramka/s dla 1Gbps wsparcie sprzętowe 1PPS (Pulse-Per-Second) dostarcza wyłącznie wzorzec częstotliwości oddzielne wejście fizyczne może być odtworzony z PTP i SyncE dokładność 1us NTP/SNTP (Network-Time-Protocol) dostarcza stempel czasu i wzorzec częstotliwości w tym samym medium co dane implementowany systemach operacyjnych, z Microsoft Windows NT/2K/XP/2003/VISTA/7/8/10, Android, Linux dokładność 1s (SNTP), ~1ms (NTP) PTP (Precision-Time-Protocol) protokół precyzyjnej synchronizacji czasu poprzez sieć Ethernet Wymagana IEEE1588 PTPv2 Ethernet <1us (dostarcza stempel czasu i wzorzec częstotliwości) IEC PTPv2 Power Profile, definiuje profil PTPv.2 użyteczny dla zastosowań w energetyce tj. metody pomiaru opóźnienia i dopuszczalne wnoszone opóźnienia dla elementów BC (Boundary Clock), TC (Transparent Clock) Wymagane wsparcie sprzętowe dla implementacji protokołu PTP v.2

6 Maksymalna niedokładność - IEC PRC GMC UTC (TAI +UTC offset ) m s u s n s <200ns <50ns <50ns UT C GPS TAI PPS UTC offset ms us ns BC TC TC OSC Rubidium Local Oscilator Maksymalna niedokładność czasu (time inaccuracy) <1us

zasilania Predykcyjna i bieżąca lokalizacja usterek Analiza off-line Analiza zdarzeń w celach dochodzeniowych Walidacja modelu

7 Synchrofazory kluczem do niezawodnych sieci energetycznych Bieżąca wizualizacja Wykrywanie oscylacji Monitorowanie kąta fazowego Monitorowanie stabilności napięcia Określanie trendów zmian Odtwarzanie zdarzeń Generowanie alarmów Szacowanie stanu systemu zasilania Predykcyjna i bieżąca lokalizacja usterek Analiza off-line Analiza zdarzeń w celach dochodzeniowych Walidacja modelu (urządzenia, wytwarzanie, system zasilania) Identyfikacja problemów związana z wyposażeniem i niewłaściwą eksploatacją Uruchomienia sprzętu polowego

8 Synchronizacja czasu - aplikacja

9 HYPERION-500 Metody Synchronizacji Synchronizacja IRIGB, moduł do H-500

10 Magnetar - Synchronizacja czasu QUAZAR- Wyniesiony zewnątrzbudynkowy zegar czasu (Master Clock) synchronizowany z GPS i zasilany przez PoE. Wspiera PTPv.2 (Power Profile IEC ), Synchroniczny Ethernet. Zasieg do 100m od obiektu Montaż na maszcie MAGNETAR 200 2x 4G LTE Router L3 z wbudowanym GPS, PTPv.2 PP, Synchroniczny Ethernet, PPS, IRIG-B

PTPv2 Korzyści dla Energetyki Monitorowanie sieci: Technologia Synchrofazorów wykorzystuje jednostki PMU do pomiaru napięć i przebiegów prądowych oraz do wyznaczania wektorów pomiarowych (fazorów).

11 PTPv2 Korzyści dla Energetyki Monitorowanie sieci: Technologia Synchrofazorów wykorzystuje jednostki PMU do pomiaru napięć i przebiegów prądowych oraz do wyznaczania wektorów pomiarowych (fazorów). Każdy pomiar jest oznaczony czasowo i tym samym zsynchronizowany z czasem (UTC). Mamy zatem informacje o stanie sieci, jakości energii w danym czasie i miejscu Ochrona i zabezpieczenie sieci elektroenergetycznej: Monitorowanie i śledzenie stanów nieustalonych skorelowanych z nanosekundową skala czasu pozwala precyzyjnie śledzić zdarzenia w sieci elektroenergetycznej i sterować urządzeniami służącymi do jego ochrony. Urządzenia Bitstream wyposażone w protokoły PTPv.2 IEC Power Profile i NTP, IRIG-B, PPS pozwalają synchronizować urządzenia obecnie zainstalowane i przyszłe Detekcja zakłóceń pracy sieci elektroenergetycznej: Korelacja wystąpienia awarii i zdarzeń w postaci wyładowań atmosferycznych oraz informacji urządzeń rejestrujących (DFR) Lokalizacja uszkodzeń: Pomiar czasu propagacji udaru związanego z uszkodzeniem w połączeniu z dokładną synchronizacją węzłów (precyzja >1us) pozwala na szybszą detekcję miejsca wystąpienia uszkodzenia Pomiar jakości energii: Korelacja czasowa zdarzeń w sieci elektroenergetycznej pozwala na określenie przyczyn problemów z dostarczaniem energii elektrycznej o właściwych parametrach. Korelacja pozwala określić wpływ aktywności innych użytkowników na jakość energii w sieci Pomiary systemów SCADA: Pomiary SCADA dostarczają operatorom sieci danych o stanie urządzeń. W danych, które są wysyłane operatorom można tak oznaczyć czas, aby rzeczywisty okres trwania zdarzenia i jego czas wystąpienia był dokładnie znany. Pomiędzy skanowaniami może zdarzyć się wiele rzeczy, tak więc pomocne jest poznanie czasu wystąpienia każdego zdarzenia, a nie czasu przybycia danych.

12 Dziękujemy za uwagę Krzysztof Nowacki wiceprezes zarządu BITSTREAM Sp. z o.o. Producent innowacyjnych rozwiązań

Podobne dokumenty

PCI/PCI-X PCI Express

PCI/PCI-X PCI Express Profesjonalna Synchronizacja Dokładność, Kompletność, Niezawodność, Bezpieczeństwo Certyfikowany Partner NAVI sp. z o.o. www.navi.pl GPS170PCI Karta GPS170PCI została zaprojektowana