停電的風(fēng)險(xiǎn)

馬克·埃爾斯伯格（Mark Elsberg）的科學(xué)驚悚片《停電》（Blackout）描繪了似乎是最黑暗的停電場(chǎng)景之一，其中潛在的肇事原因是虛假的時(shí)間和不同步。作者精彩地描述了一種意外的，長時(shí)間停電導(dǎo)致日常生活逐漸奔潰的情況。電話、電視和互聯(lián)網(wǎng)開始出現(xiàn)故障。通信停止了。電力不足使加油站無法運(yùn)行，從而使運(yùn)輸和供應(yīng)陷入停滯。這本書的主人公之一，一個(gè)前黑客，提出了一個(gè)關(guān)于恐怖襲擊的論文，作為停電背后的原因。

要理解停電威脅，我們必須看到現(xiàn)在和即將發(fā)生的事情之間的區(qū)別。在媒體中廣為人知的不久的將來的新型分布式智能電網(wǎng)與當(dāng)前的配電系統(tǒng)有很大的不同。根據(jù)定義，它是由以下內(nèi)容組成“智能電網(wǎng)，是所有能源市場(chǎng)參與者之間存在通信以提供能源服務(wù)，從而確保降低成本，提高效率，以及整合包括可再生能源在內(nèi)的分布式能源”。它具有許多的優(yōu)勢(shì)，但是需要非常堅(jiān)實(shí)和強(qiáng)大的同步基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)，這樣智能電網(wǎng)才能健康的發(fā)展。確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定的關(guān)鍵屬性包括準(zhǔn)確的時(shí)間，穩(wěn)定的頻率及其高度精確的同步。

智能電網(wǎng) vs 傳統(tǒng)配電

說到傳統(tǒng)的電力行業(yè)，電是由電廠發(fā)電（產(chǎn)生），由運(yùn)營商配電（分配），最后才是我們（消費(fèi)者）。一百多年來，家家戶戶和工廠的單向供電效果非常好，然而今天，這已經(jīng)不夠了。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要不斷增長的電力需求。與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)的限制也不斷出現(xiàn)。解決方案的討論因需要保護(hù)環(huán)境，為子孫后代服務(wù)而受到阻礙。

幸運(yùn)的是，我們看到了電力行業(yè)向工業(yè)4.0新時(shí)代的變革和轉(zhuǎn)型。今天，屋頂上安裝了光伏板，我們看到了越來越多的風(fēng)力渦輪機(jī)和沼氣廠。這些新的能源使我們能夠增加社會(huì)使用的能源庫。在未來的智能分布式電力產(chǎn)業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)電廠的主要作用將被削弱，電力將由多個(gè)等效電廠同時(shí)發(fā)電。

這些 "發(fā)電廠 "肯定是距離很遠(yuǎn)。與現(xiàn)代配電相反，電力將不得不進(jìn)行雙向傳輸，而且這些方向?qū)㈦S著時(shí)間的推移而動(dòng)態(tài)變化。類似于鐵路交通管理的原則也適用于此，不同的是，“開關(guān)”的等價(jià)物必須在“軌道”兩邊同時(shí)切換，其精度為百萬分之一秒（微秒，1μs）。這個(gè)操作是由IED（智能電子裝置）繼電器（上述的“開關(guān)”）來完成的。Elproma NTS-5000大師級(jí)設(shè)備以納秒級(jí)任命IEEE C37.238和IEC61850規(guī)范挑戰(zhàn)。

1μs的精度符合IEEE C37.238, IEC61850

為什么1μs的精度有這么大的意義？間隔時(shí)間長了，就會(huì)使輸電線路開路時(shí)間過長，造成停電。由于智能電網(wǎng)中同時(shí)有很多的發(fā)電者和使用者，因此IED繼電器開關(guān)的時(shí)間和同步性就顯得尤為重要。除了局部缺陷外，管理不當(dāng)還可能導(dǎo)致多余能源的不良積累。能源管理將基于平衡能源過剩和不足。這些參數(shù)的極端值可能會(huì)觸發(fā)保護(hù)措施，導(dǎo)致不受控制的多米諾骨牌效應(yīng)的故障，甚至可能導(dǎo)致停電。系統(tǒng)中的能源既不能太多，也不能太少。網(wǎng)絡(luò)必須始終包含“恰到好處”的能源，而這些能源本身是無縫的、時(shí)變的。智能電網(wǎng)控制的重點(diǎn)可能將損耗降到最低，并最大限度地?高電力傳輸?shù)男剩ㄓ泄β屎蜔o功功率）。這個(gè)目標(biāo)既可以通過對(duì)當(dāng)前發(fā)電源的效率進(jìn)行精確的控制（例如，人們可以減速或定期關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)，以確保防止能源過剩），也可以通過使用IED完成的配電線路連接路徑的動(dòng)態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)。因此，為了做出正確的決定，人們應(yīng)該了解實(shí)際情況，即“此時(shí)此地”的準(zhǔn)確信息——無論是在本地還是遠(yuǎn)程層面。

配有本地時(shí)鐘的相位測(cè)量單元（PMU）用于測(cè)量電流的狀態(tài)。如在IED的情況下，即連接裝置設(shè)備。系統(tǒng)監(jiān)控過程中，假設(shè)后置濾波信息（如到達(dá)的數(shù)據(jù)有不可接受的延遲）很可能反映了實(shí)際的能源狀況。在此基礎(chǔ)上，控制站通過向IED發(fā)出線路控指令來推斷未來下一刻的情況。這就是智能電網(wǎng)中的時(shí)變、動(dòng)態(tài)輸電結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性取決于時(shí)間和同步性。

作為DEMETRA項(xiàng)目2015-2016年的成果，Elproma開發(fā)了新的智能電網(wǎng)PTP服務(wù)器系列，包括NTS-5000 大師級(jí)和新的NTS-pico3系列從時(shí)間服務(wù)器。

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Elproma時(shí)間服務(wù)器

在新的工業(yè) 4.0 理念正在改變技術(shù)格局的世界中，提出了更高的時(shí)間同步要求。ELPROMA專注在時(shí)間同步方案30余年，是NTP PTP/IEEE1588 IRIG網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步解決方案的世界領(lǐng)先者，旨在保持計(jì)算機(jī)時(shí)鐘高度穩(wěn)定和準(zhǔn)確。該公司為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施（智能電網(wǎng)、電信5G、MiFID2金融、工業(yè)4.0、自動(dòng)駕駛、政府和全球企業(yè)）提供穩(wěn)健和安全的時(shí)間。

PTPIEEE 1588 Grandmaster

NTP 時(shí)間服務(wù)器stratum1

ePRTC*PRTCPRC時(shí)鐘

PTP硬件時(shí)間戳

PTP擴(kuò)展卡（可做master或slave）

高可用性支持（HA）

兩路冗余天線（天線安裝無需額外供電，與時(shí)間服務(wù)器網(wǎng)線連接，供電，最長700m）

支持NTP/PTP/IRIG-B/1PPS+ToD

多種配置文件：電信5G，電力，金融等

MTBF：391000小時(shí)