Высокоточная синхронизация времени имеет решающее значение для стабильной работы энергосистемы. Она проходит через все аспекты энергосистемы, от генерации электроэнергии, передачи до распределения и потребления электроэнергии, все из которых неотделимы от точной синхронизации времени. Ниже будет подробно рассмотрена ее важность с нескольких сторон:

1. Обеспечение точности диспетчеризации электросети:

• Сбор и анализ данных в реальном времени:

Диспетчеризация энергосистемы должна опираться на большой объем данных в реальном времени, таких как выработка электроэнергии каждой электростанцией, передача электроэнергии по линии электропередачи, напряжение и ток подстанции и т. д. Высокоточная синхронизация времени обеспечивает согласованность этих данных на момент сбора. Например, при расчете потока электроэнергии в энергосистеме данные разных узлов должны быть в одно и то же время, в противном случае результаты расчетов будут смещены, что приведет к ошибкам планирования. Благодаря точной синхронизации времени диспетчерский центр может получать точную информацию о состоянии энергосистемы в реальном времени, чтобы научно организовать план выработки электроэнергии, разумно распределить энергоресурсы, поддерживать баланс мощности энергосистемы и обеспечивать стабильную работу энергосистемы.

• Координация работы энергетического оборудования:

Электросеть содержит множество различных типов оборудования, таких как генераторы, трансформаторы, выключатели и т. д., и их работа требует точной координации. Высокоточная временная синхронизация позволяет этим устройствам работать в единой временной базе. Например, когда несколько электростанций работают параллельно, регулятор скорости и регулятор возбуждения генератора должны настраиваться в реальном времени в соответствии с изменениями частоты и напряжения электросети, а точность этих регулировочных действий зависит от точной временной синхронизации. Только когда контрольное оборудование каждого генератора получает и обрабатывает сигналы в одной и той же временной базе, может быть обеспечена синхронная работа между генераторами, и можно избежать таких проблем, как колебания и потеря шага, и можно гарантировать стабильность электросети.

2. Улучшение релейной защиты и возможностей устранения неисправностей:

• Точно оценивайте недостатки:

При отказе энергосистемы устройство релейной защиты должно быстро и точно определить тип и место неисправности и вовремя отключать неисправную часть. Высокоточная синхронизация времени позволяет устройствам релейной защиты в разных местах работать в одном и том же масштабе времени, избегая неправильной оценки или пропущенного суждения, вызванного ошибкой времени. Например, когда на линии электропередачи происходит короткое замыкание, устройства защиты в разных местах от точки неисправности должны определить, следует ли действовать в соответствии с изменениями тока и напряжения неисправности. Если время не синхронизировано, некоторые устройства защиты могут сначала отключать исправную линию, в то время как неисправная линия не отключается вовремя, расширяя область неисправности. Благодаря точной синхронизации времени устройство защиты может точнее определять неисправность и повышать надежность и селективность действия защиты.

• Быстрое определение места неисправности:

Определение местоположения неисправности является важной частью обработки неисправностей энергосистемы. Высокоточная временная синхронизация помогает точно вычислить местоположение точки неисправности с использованием таких технологий, как бегущие волны неисправности. Скорость распространения бегущей волны неисправности на линии электропередачи известна. Путем точной регистрации времени, когда бегущая волна неисправности достигает различных точек контроля, можно рассчитать расстояние от точки неисправности до точки контроля, чтобы быстро определить место неисправности. Точное определение местоположения неисправности может сократить время устранения неисправности, уменьшить время и объем отключения электроэнергии, а также повысить надежность электроснабжения энергосистемы.

3. Обеспечение точности измерения электроэнергии:

• Справедливая торговля электроэнергией:

В среде рынка электроэнергии точный учет электроэнергии является основой торговли электроэнергией и выставления счетов. Высокоточная синхронизация времени позволяет измерительному оборудованию, такому как интеллектуальные счетчики, точно регистрировать время потребления электроэнергии пользователем и потребляемую мощность, избегать неточного учета, вызванного ошибками во времени, и обеспечивать справедливость и законность торговли электроэнергией. Например, для пользователей, которые внедряют цены на электроэнергию по времени использования, точная синхронизация времени может обеспечить точный учет потребления электроэнергии в разные периоды времени, выставление счетов в соответствии с соответствующими стандартами цен на электроэнергию и избегать споров между пользователями и энергетическими компаниями из-за неточного выставления счетов.

• Мониторинг и прогнозирование нагрузки:

Точная синхронизация времени также очень важна для мониторинга и прогнозирования энергетических нагрузок. Точно измеряя и анализируя энергетические нагрузки в разные периоды времени и регионах, мы можем понять изменяющиеся закономерности нагрузок и предсказать будущий спрос на нагрузку. Это помогает энергетическим компаниям разумно составлять планы по выработке электроэнергии, оптимизировать методы работы электросетей и повышать эффективность работы и экономичность энергосистем. Например, на основе исторических данных о нагрузке и точной информации о времени мы можем анализировать пики и спады потребления электроэнергии в разные сезоны и периоды времени, заранее готовиться к выработке и передаче электроэнергии и избегать недостаточного или избыточного электроснабжения.

4. Поддержка стабильной работы сетей электросвязи:

• Точная передача данных:

Сеть электросвязи является важной опорой для обеспечения безопасной и стабильной работы энергосистемы, и она должна обеспечивать точную передачу различных данных. Высокоточная синхронизация времени позволяет устройствам связи передавать, обмениваться и обрабатывать данные в соответствии с единой временной привязкой, избегая ошибок передачи данных, потери пакетов и других проблем, вызванных асинхронностью времени, и повышая надежность и стабильность связи. Например, в волоконно-оптической сети связи точная синхронизация времени может обеспечить согласованность часов оптических терминалов и других устройств, обеспечить точную передачу данных и избежать ошибок передачи данных, вызванных отклонением часов.

• Требования к коммуникациям в интеллектуальной сети:

С развитием интеллектуальных сетей большое количество распределенной энергии, зарядных станций для электромобилей, интеллектуальных домов и других устройств подключаются к электросети, что предъявляет более высокие требования к реальному времени и точности передачи энергии. Высокоточная синхронизация времени может удовлетворить потребности в коммуникации между этими устройствами, поддерживать сбор данных в реальном времени, передачу команд управления и другие функции, способствовать совместной работе между различными устройствами в интеллектуальной сети и реализовывать интеллектуальное управление и контроль электросети. Например, в распределенной энергетической системе точная синхронизация времени может гарантировать, что выходная мощность каждого оборудования для генерации энергии может быть точно скоординирована для повышения эффективности использования энергии.

5. Содействовать эффективной работе устройств измерения фаз (Pmus) и систем измерения широких зон (WAMS):

• Мониторинг динамики электросети в режиме реального времени:

PMU могут измерять напряжение, фазоры тока и другую информацию электросети в режиме реального времени, предоставляя ключевые данные для динамического мониторинга электросети. Высокоточная временная синхронизация позволяет PMU в разных местах собирать данные синхронно и точно отражать динамические изменения электросети. Благодаря анализу этих синхронизированных данных потенциальные проблемы в электросети, такие как системные колебания и нестабильность напряжения, могут быть своевременно обнаружены, что обеспечивает надежную поддержку для стабильного анализа и управления электросетью. Например, при мониторинге колебаний частоты электросети PMU, основанные на точной временной синхронизации, могут точно измерять изменения частоты и обеспечивать точную основу для управления модуляцией частоты электросети.

• Улучшение возможностей безопасности и обороны электросети:

WAMS — это широкомасштабная система измерения, состоящая из нескольких PMU. Она реализует восприятие и анализ глобального состояния электросети в реальном времени с помощью высокоточной синхронизации времени. Система WAMS может контролировать рабочее состояние электросети в реальном времени, быстро обнаруживать неисправности и ненормальные условия в электросети и принимать своевременные меры для их устранения. Например, когда в электросети происходит крупномасштабное отключение электроэнергии, система WAMS может использовать высокоточные синхронизированные по времени данные PMU для быстрого анализа причины аварии и масштаба воздействия, оказывать поддержку в принятии решений для восстановления подачи электроэнергии в сеть и улучшать возможности безопасности и защиты сети.