GIẢI PHÁP TỔNG THỂ ĐỒNG BỘ THỜI GIAN TRONG CÁC TRẠM BIẾN ÁP THẾ HỆ MỚI

GIẢI PHÁP TỔNG THỂ ĐỒNG BỘ THỜI GIAN TRONG CÁC TRẠM BIẾN ÁP THẾ HỆ MỚI Sách trắng mô tả đồng thời gian xác cao cho hệ thống điều khiển bảo vệ trạm biến áp Dr David Ingram & Brian Smellie Ingram Technology, Brisbane, Australia 2. Tekron International, Wellington, New Zealand Tháng 10, 2014 Tóm tắt nội dung Nhãn thời gian xác cao hơn, mức micro giây (1 µs), yêu cầu cho ứng dụng tự động hóa trạm biến áp tiên tiến Các ứng dụng tự động hóa trạm biến áp đại việc giám sát Pha lưới diện rộng với Bộ thiết bị đo pha (PMU-Phasor Measurement Units) xử lý lấy mẫu giá trị đo ngăn lộ đòi hỏi phải đồng xác tốt µs, 1–2 ms thường yêu cầu Các hệ thống Trạm biến áp tự động hóa sử dụng mạng Ethernet để giao tiếp hệ thống SCADA rơ le bảo vệ Giao thức PTP (Precision Time Protocol) giao thức truyền đồng thời gian sử dụng mạng LAN trạm biến áp, ưu việt hệ thống phân phối thời gian truyền thống, đồng rơ le bảo vệ, trộn tín hiệu thiết bị khác với độ xác tốt µs Sách Trắng giải thích cách mà PTP sử dụng hệ thống trạm biến áp tự động hóa để khắc phục khơng tương thích thiếu sót hệ thống phân phối thời gian Hoạt động PTP sử dụng “Power Profile” giải thích đưa ví dụ cách thức mà PTP sử dụng trạm biến áp trạm biến áp hoạt động Hãng Tekron có mười lăm năm kinh nghiệm sản xuất thiết bị đồng thời gian cho lĩnh vực truyền tải điện Các sản phẩm đồng thời gian cho trạm biến áp Tekron hỗ trợ PTP sách trắng mô tả PTP sử dụng để đáp ứng yêu cầu thời gian ứng dụng tự động hóa Trạm biến áp, trì khả tương thích với thiết kế điều khiển bảo vệ Trạm Điều cho phép việc khai thác Trạm biến áp hữu hiệu người vận hành thích ứng với PTP Thách thức đồng thời gian Trạm biến áp Đồng thời gian yêu cầu Trạm biến áp từ nhiều năm trước để đảm bảo phù hợp với việc định thời kiện, với độ xác yêu cầu ms Các nhãn thời gian xác cao (cỡ µs) yêu cầu cho ứng dụng tự động hóa trạm biến áp giám sát Pha diện rộng xử lý lấy mẫu giá trị đo ngăn lộ Có hai phương pháp để đồng thời gian rơle bảo vệ thiết bị điều khiển khác: • Hệ thống cấp đồng thời gian truyền thống sử dụng cáp đơn lặp • Hệ thống cấp đồng thời gian sử dụng cáp mạng switch Ethernet dùng chung với ứng dụng tự động hóa khác Nội dung cịn lại mục thảo luận hệ thống đồng thời gian thường sử dụng ưu nhược điểm chúng 1.1 Hệ thống đồng thời gian truyền thống Các hệ thống đồng thời gian trạm biến áp truyền thống sử dụng hệ thống phân phối riêng biệt với cáp dùng riêng (đồng trục, cáp xoắn đôi cáp quang) Hai phương pháp phổ biến sử dụng là: • Truyền thời gian theo mã hóa IRIG-B: truyền đạt thơng tin thời gian với xung đồng bộ; • Truyền thời gian theo xung 1-PPS (1 xung giây) xung đồng xác cao mà khơng có thơng tin thời gian theo ngày Việc truyền liệu rơle bảo vệ hệ thống SCADA khơng ảnh hưởng đến độ xác đồng thời gian Sự tách biệt hệ thống làm tăng chi phí xây dựng cần sử dụng thêm cáp, khối thiết bị đầu cuối tài liệu vận hành, điều đáng kể trạm biến áp truyền tải lớn Hình cho thấy việc sử dụng IRIG-B để đồng thời gian dùng Ethernet để truyền liệu, nhiên RS485 sử dụng trạm biến áp cũ thay cho Ethernet Cáp xoắn đôi sử dụng thay cho cáp đồng trục để truyền IRIG-B nhiều trạm biến áp GPS Clock IRIG-B over coaxial cable Protection Relays

  
Substation HMI IEC 61850, FTP, DNP3, Modbus etc Ethernet Switch SCADA Gateway Hình 1: Minh họa tách biệt mạng đồng thời gian truyền thơng hệ thống tự động hóa Trạm biến áp 1.1.1 Các phương pháp đồng thời gian thường sử dụng trạm biến áp tín hiệu mã hóa IRIG-B, sử dụng mạng lưới phân phối riêng IRIG-B Cách thức đồng thời gian thường sử dụng trạm biến áp truyền tín hiệu mã hóa thời gian IRIG-B1, sử dụng mạng phân phối riêng biệt Mã thời gian truyền xung thô sợi cáp đồng (cáp đồng trục cáp xoắn đôi) cáp quang, tín hiệu 1kHz điều chế biên độ (AM) để truyền cáp đồng trục Tiêu chuẩn IRIG-B mở rộng qua nhiều năm, chủ yếu tiêu chuẩn IEEE cho thiết bị đồng pha (IEEE Std 1344-1995, IEEE Std C37.118-2005, gần IEEE2 Std C37.118.1-2011) Những phần mở rộng cung cấp thông tin năm, sai lệch múi so với UTC (Coordinated Universal Time), thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày (mùa hè) chất lượng thời gian yếu tố cần thiết cho tự động hóa trạm biến áp Tín hiệu IRIG-B khơng điều chế có khả xác tới vài micro-giây, nhiên nhiều thiết bị nhận lại bị giới hạn độ xác cỡ mili-giây thiết kế chúng IRIG-B có số tùy chọn cách thức mã hóa thời gian định dạng truyền Đáng tiếc yêu cầu đồng thời gian nhiều nhà cung cấp thiết bị cho Trạm biến áp lại khơng tương thích lẫn khơng thể dùng chung loại tín hiệu IRIG-B Những khác biệt đến từ việc sử dụng tín hiệu IRIG-B điều chế không điều chế, cho dù thời gian tham chiếu đến thời gian địa phương thời gian phối hợp quốc tế (UTC) Các loại 'định dạng' khác tín hiệu IRIG-B nhận biết giá trị mã hóa, ví dụ: • B003: Mã hóa độ rộng xung (khơng điều chế), khơng mở rộng năm mở rộng theo IEEE; • • B004: Mã hóa độ rộng xung (khơng điều chế), có mở rộng năm mở rộng theo IEEE; B124: điều chế biên độ sóng mang kHz, có phần mở rộng cho năm mở rộng theo IEEE Hình 2, trích dẫn từ Tiêu chuẩn IRIG 200-04 , so sánh tín hiệu điều chế khơng điều chế sử dụng mã hóa thời gian IRIG-B IRIG Serial Time Code Formats, IRIG Standard 200-04, Range Commanders Council, Sep 2004 http://www.wsmr.army.mil/RCCsite/Documents/200-04_IRIG%20Serial%20Time%20Code%20Formats/200-04_IRIG%20 Serial%20Time%20Code%20Formats.pdf IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems, IEEE Std C37.118.1-2011, 28 Dec 2011 http://standards.ieee.org/findstds/standard/C37.118.1-2011.html Hình 2: Đặc điểm tín hiệu IRIG-B từ xung bắt đầu tin tham chiếu tiếp đến xung liệu ("0" "1") tín hiệu khơng điều chế tín hiệu điều chế Thiết bị nhận đồng thời gian 'client', rơle bảo vệ, cần phải cấu hình để phù hợp với đồng hồ chủ: UTC so với giời địa phương, đặt múi cố định thiết lập phần mở rộng theo IEEE Sự linh hoạt cấu hình rơle bảo vệ khác đáng kể, với rơle bảo vệ từ nhà sản xuất Một số rơle bảo vệ cấu hình để nhận tất mã thời gian IRIG-B, nhiều loại lại bị giới hạn linh hoạt Các nhà thiết kế Trạm biến áp gặp phải thách thức khác sử dụng tín hiệu IRIG-B như: phân tải mạng phân phối tín hiệu thời gian, giới hạn đường truyền, khả triệt nhiễu, cách điện bảo trì hệ thống dây dẫn Khả đáp ứng đầu đồng hồ chủ dao động từ 15 mA đến 150 mA, loại rơle bảo vệ đưa tải khác (thường mA đến 10 mA) nối tới đồng hồ chủ Điều gây rắc rối cho thiết kế mạng đồng thời gian với số lượng rơ le bảo vệ từ số lượng trung bình tới số lượng lớn rơle bảo vệ, chẳng hạn trạm biến áp phân phối trạm biên áp công nghiệp điện áp trung (6,6 kV lên 33 kV) 1.1.2 1-PPS (One Pulse per Second) Tín hiệu 1-PPS sử dụng để cung cấp tín hiệu tham chiếu đồng thời gian xác, khơng kèm thông tin "thời gian ngày (time of day)" Điều đáp ứng cho xử lý lấy mẫu giá trị đo ngăn lộ tại, thơng tin thời gian thực yêu cầu tương lai cho việc gán nhãn thời gian kiện để xác thực tin mã hóa (để ngăn chặn cơng tái diễn) Đặc điểm kỹ thuật tín hiệu 1-PPS thường sử dụng để đồng thời gian trạm biến áp quy định theo tiêu chuẩn IEC 60.044-8, tham chiếu tới nguyên tắc triển khai truyền thông Trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850-9-2 thường tham chiếu tới "phiên nhẹ 9-2" Theo dự thảo tiêu chuẩn IEC 61869-9 kết nối truyền thơng Bộ trộn tín hiệu giữ lại tín hiệu 1-PPS truyền qua cáp sợi quang tùy chọn để đồng thời gian Hình minh họa đặc điểm tín hiệu 1-PPS Thời gian sườn xung lên xuống (tf) mức 10% 90% phải nhỏ 200 ns, mức cao (th) phải 10 µs 500 ms (đo mức 50%) Optical Power one second th 100% 90% 50% 10% 0% Change of second tf t Change of second Hình 3: Đồ thị biểu diễn đặc tính kỹ thuật cảu tín hiệu 1-PPS Instrument transformers - Part 8: Electronic current transformers, IEC 60044-8 ed1.0, 19 Jul 2002 http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/ArtNum_PK/28980?OpenDocument Implementation guideline for digital interface to instrument transformers using IEC 61850-9-2 (R2-1) UCA International Users Group, Jul 2004 http://iec61850.ucaiug.org/ Implementation%20Guidelines/DigIF_spec_9-2LE_ R2-1_040707-CB.pdf Tín hiệu 1-PPS yêu cầu hệ thống phân phối riêng sử dụng cáp kim loại (cáp đồng trục xoắn đôi) cáp quang (đa-mode đơn mode) 1.1.3 Truyền tín hiệu độ trễ đường truyền Việc phân phối tín hiệu IRIG-B tín hiệu 1-PPS sử dụng cáp điện đơn giản so với cáp quang kết nối chuyển tiếp đa điểm (với điều kiện tải nguồn cấp nằm giới hạn), điều dẫn đến gia tăng điện bảng điều khiển Việc phân phối tín hiệu qua truyền dẫn quang đảm bảo cách ly điện loại bỏ can nhiễu điện cảm điện dung, cần có lặp phân phối quang chuyên dụng để chia tín hiệu cho rơle bảo vệ Nguyên tắc 9-2LE trích suất từ IEC 61850-9-2 yêu cầu đồng thời gian thực cách sử dụng truyền dẫn quang Điều đòi hỏi việc sử dụng phân phối xung đồng hồ chủ với nhiều đầu có nhiều trộn tín hiệu Độ trễ đường truyền dùng cáp đồng cáp quang khoảng ns mét Điều trở nên quan trọng với việc mở rộng thêm thiết bị đấu nối cần bù trẽ tín hiệu thiết bị kết nối Nguyên tắc 9-2LE đặt giới hạn "lỗi" µs trước phải bù trễ tín hiệu Điều xảy độ dài cáp nối khoảng 400 m thực tế có nhiều trạm biến áp truyền tải lớn cần độ dài dây tín hiệu vượt giới hạn Việc bù trễ q trình thủ cơng, cần biêt cụ thể chiều dài cáp nối, độ trễ lặp phân phối đến đầu thiết bị Một nghiên cứu chi tiết độ trễ đường truyền làm so sánh tín hiệu 1-PPS, IRIG-B PTP tìm thấy tài liệu tham khảo 1.2 Hệ thống đồng thời gian qua mạng Ethernet Hiện mạng Ethernet sử dụng rộng rãi cho hệ thống tự động hóa trạm biến áp sử dụng để đồng thời gian cho thiết bị Trạm Điều có lợi khơng cần thêm cáp mà không yêu cầu hỗ trợ cho giao thức phù hợp với rơ le bảo vệ khác nhau, thiết bị đo điện thiết bị khác Hiện mạng Ethernet, sử dụng rộng rãi cho hệ thống tự động hóa Trạm biến áp dùng để đồng thời gian thiết bị toàn Trạm biến áp Hai giao thức mạng thường sử dụng là: NTP (Network Time Protocol) PTP (Precision Time Protocol) Cả hai giao thức làm việc thông qua việc trao đổi tin qua Ethernet5 NTP PTP bù độ trễ đường truyền thơng qua giao tiếp hai chiều NTP tiêu chuẩn công bố sớm sử dụng rộng rãi hơn, PTP cung cấp chất lượng đồng cao sử dụng các thiết bị phần cứng chuyên dụng Cấu trúc mạng đồng sử dụng giao thức NTP giống với PTP Hình PTP Grandmaster Substation HMI


   PTP Protection Relays Transparent Clock (PTP Ethernet Switch) SCADA Gateway Hình 4: Cấu trúc mạng cho đồng thời gian NTP PTP PTP đòi hỏi loại switch Ethernet riêng biệt, cịn NTP khơng cần Có mạng truyền thông khác hỗ trợ NTP PTP ứng dụng mạng diện rộng, điều nằm ngồi phạm vi mơ tả sách trắng Cả hai giao thức mạng hỗ trợ nhiều đồng hồ chủ với mục đích cải thiện khả dự phòng độ tin cậy hệ thống đồng thời gian trạm biến áp Hơn nữa, việc sử dụng nhiều đồng hồ chủ cho phép bảo trì hệ thống mà không ảnh hưởng đến việc đồng thời gian trạm 1.2.1 Giao thức NTP Trong năm gần đây, giao thức NTP chạy mạng Ethernet áp dụng cho việc sử dụng trạm biến áp Sự kết hợp máy chủ thương mại có sẵn NTP (đồng hồ) máy khách (rơle bảo vệ) đạt độ xác 1-4 ms, để đạt điều đòi hỏi phải thực thiết kế mạng Ethernet để hạn chế tối đa biến đổi trễ gói tin Một lợi đáng kể NTP so với IRIG-B việc đồng thời gian thời gian truyền bám theo UTC Điều phù hợp với tiêu chuẩn IEC 61850 IEEE Std 1815 (DNP3) quy định kiện gửi với nhãn thời gian theo UTC Nếu muốn hiển thị thời gian địa phương bảng điều khiển rơ le bảo vệ cần phải thiết lập múi theo UTC phải cấu hình tay NTP hỗ trợ sử dụng đồng thời nhiều đồng hồ chủ máy khách (client) để hoạt động tin cậy xác Tuy nhiên NTP khơng đạt độ xác cỡ micro giây theo yêu cầu so pha xử lý lấy mẫu giá trị đo ngăn lộ Một lợi đáng kể NTP so với IRIG-B việc đồng thời gian thời gian truyền bám theo UTC 1.2.2 Giao thức thời gian xác PTP Tiêu chuẩn IEEE 1588-20086 quy định phiên PTP thứ hai, gọi "PTPv2" “1588v2” Phiên có khả đồng thời gian với độ xác cao việc sử dụng phần cứng Ethernet chuyên dụng để ghi lại thời gian xác tin đồng PTP nhận card Ethernet Thơng tin bù đắp cho độ không đảm bảo gây hệ điều hành trình xử lý theo thời gian thực đồng hồ chủ thiết bị nhận đồng Công nghệ gán nhãn thời gian dùng phần cứng không làm ảnh hưởng đến hoạt động giao thức khác chạy mạng Ethernet, cổng sử dụng cho IEC 61850, DNP3, IEC 60870-5-104, Modbus / IP giao thức tự động hóa khác trạm biến áp Việc thêm phần cứng cho PTP làm tăng lên chút chi phí thiết bị chuyển mạch Ethernet Những hỗ trợ cho PTP có hệ rơle bảo vệ tùy chọn quy định thời điểm đặt hàng (tùy thuộc vào nhà cung cấp) Giao thức PTP hỗ trợ nhiều đồng hồ chủ đồng hồ chủ tự chọn đồng hồ cấp đồng "grandmaster" Nếu grandmaster bị lỗi bị suy giảm chất lượng đồng hồ chủ khác mạng thay để làm grandmaster có độ xác tốt Thời gian cần thiết cho việc thay đổi grandmaster không cố định, nhiên thiết lập PTP (thường biết đến Profile) tối ưu hóa cho lĩnh vực điện thời gian để chuyển đổi thường nhỏ giây Giao thức thời gian xác PTP linh hoạt sử dụng cho ứng dụng đồng thời gian phạm vi rộng Giới thiệu giao thức PTP Giao thức thời gian xác PTP linh hoạt dùng cho nhiều ứng dụng đồng thời gian, với độ xác đạt 10 ns qua thiết bị mạng có Độ xác cao đạt với PTPv2 việc dùng loại switch Ethernet chuyên hỗ trợ PTP gọi "TC-transparent clock" Các thiết bị TC đo "thời gian lưu trú" tin đồng Đây khoảng thời gian để khung Ethernet truyền qua switch, thay đổi theo lưu lượng tải chuyển thông tin thời gian lưu trú tới thiết bị tiếp nhận đồng Việc bù cho độ trễ Switch lưu lượng truy cập mạng khác cải thiện đáng kể hiệu suất PTP mạng Ethernet chia sẻ sử dụng Việc sử dụng TC nhằm đơn giản hóa việc thiết kế mạng, khơng cần thiết lập mức ưu tiên cao cho PTP so với lưu lượng khác Tiêu chuẩn IEEE giao thức truyền đồng thời gian xác dùng cho hệ thống đo lường điều khiển, IEEE Std 1588-2008, 24 Jul 2008 http://standards.ieee.org/findstds/standard/1588-2008.html 2.1 Thuật ngữ liên quan tới PTP Tiêu chuẩn IEEE 1588-2008 định nghĩa số thuật ngữ sử dụng cho hệ thống đồng thời gian PTP Các thuật ngữ gồm: • Đồng hồ grandmaster : đồng hồ grandmaster nguồn thời gian tham chiếu cho việc đồng PTP, thường tích hợp thu GPS (hoặc hệ thống vệ tinh khác) bên thiết bị • Đồng hồ master: đồng hồ cấp tín hiệu đồng thời gian làm tham chiếu cho đồng hồ khác • Đồng hồ slave: thiết bị nhận PTP, rơle bảo vệ có hỗ trợ sẵn giao thức PTP thiết bị biên dịch tạo tín hiệu thời gian truyền thống IRIG-B 1-PPS • Đồng hồ transparent: thiết bị Switch Ethernet đo thời gian tin PTP vượt qua thiết bị cung cấp thơng tin tới đồng hồ nhận tin PTP • Đồng hồ boundary: đồng hồ có nhiều cổng PTP dùng nguồn cấp đồng thời gian, tức thiết bị gồm đồng hồ slave cho kết nối đầu vào đồng hồ master cho kết nối cổng Trong mạng đồng thời gian cần có đồng hồ grandmaster đồng hồ slave, nhiên tất trường hợp dù nhỏ cần tới thiết bị Switch Ethernet Các Switch Ethernet mạng truyền PTP nhìn chung đống vai trị TC, coi cấu hình Tuy nhiên nhiều thiết bị chuyển mạch Ethernet hỗ trợ tin PTP hoạt động đồng hồ boundary, tùy thuộc vào hãng sản xuất model Hình minh họa mạng thời gian đồng PTP với nhiều loại thiết bị Đồng hồ grandmaster ví dụ sử dụng nguồn PTP dự phịng từ mạng WAN trường hợp GPS bị lỗi (khi trở thành đồng hồ boundary) Hai loại đồng hồ slave sử dụng gồm: rơ le bảo vệ hỗ trợ tin PTP thiết bị truyền tải khơng hỗ trợ PTP mà sử dụng tín hiệu IRIG-B 1-PPS Protection Relays with native PTP support IEC 61850-9-2 Merging Unit
 PTP Transparent Clock PTP Translator (1-PPS) PTP Grandmaster GNSS Receiver Clock PTP Telecom Profile Slave Protection Relays without native PTP support PTP Power Profile Master PTP Translator (IRIG-B) Backup PTP signal from Wide Area Network Hình 5: Mạng đồng thời gian dùng giao thức PTP với Đồng hồ master, đồng hồ transparent/ Ethernet Switch loại đồng hồ slave 2.2 Các loại tin PTP Đồng PTP hệ thống điện sử dụng bốn loại tin để thực đồng thời gian, bao gồm: Sync messages Bản tin mang giá trị thời gian từ đồng hồ master theo định dạng giây nano giây tính từ nửa đêm ngày 01/01/1970 Peer Delay messages Đây trao đổi thiết bị PTP gần để ước lượng độ trễ truyền đường truyền khác thiết bị Cơ chế tin Peer Delay sử dụng hai ba tin riêng biệt để so sánh độ trễ truyền, phụ thuộc vào chế độ hoạt động bước clock (one-step clock) hay hai bước clock (two-step clock) Follow Up messages Bản tin mang giá trị thời gian xác tin Sync gửi trước đó, với thơng tin điều chỉnh Thơng tin điều chỉnh tổng thời gian truyền qua đồng hồ transparent độ trễ truyền grandmaster điểm tiếp nhận đó, giá trị thời gian biểu diễn dạng nano giây thập phân nano giây Announce messages Đây tin thông báo truyền grandmaster, cung cấp chi tiết độ xác thời gian tham chiếu (ví dụ thu GPS) thơng tin khác giao thức PTP Các hình 6, minh họa cách thức truyền tin mạng nhỏ sử dụng đồng hồ hai bước clock (two-step clock) thông dụng Các tin Sync truyền không bị thay đổi TC, ta (như hình) thời gian truyền từ Grandmaster Các tin Announce xử lý tương tự Each Transparent Clock measures 'residence time' of the Sync message, storing it to be added this to the incoming path delay (e.g tp1) and any existing correction values ttc1 Grandmaster ta Transparent Clock ta ta Relay ttc2 ttc3 Transparent Clock Transparent Clock ta Sync message timestamp = ta ta Relay Relay ta Relay ta Relay Slave Clocks time-stamp arrival of Sync message and save for later calculation Hình 6: Sơ đồ biểu diễn truyền tải tin Sync mạng PTP Bản tin Peer Delay (Peer Delay Request, Peer Delay Response and Peer Delay Follow Up) trao đổi trạm gần không truyền qua đồng hồ Transparent tp4 Relay Grandmaster tp1 Transparent Clock tp2 Transparent Clock tp3 Transparent Clock tp7 Peer Delay messages measure path delay over each link Relay Relay Relay tp5 tp6 Relay Hình 7: Bản tin Peer Delay trao đổi qua liên kết mạng không truyền qua Transparent clock Mỗi đồng hồ transparent ghi lại độ trễ truyền liên kết đồng hồ đối chiếu (peer) lân cận, ví dụ tin Sync truyền qua đồng hồ transparent đồng hồ tính tốn giá trị cần hiệu chỉnh qua cách thêm vào độ trễ truyền thời gian lưu trú vào tin gửi đến đồng hồ transparent Giá trị hiệu chỉnh sau thêm vào trường hiệu chỉnh tin Follow Up message tương ứng Khi tin gửi đến đồng hồ slave, thêm độ trễ truyền vào giá trị hiệu chỉnh, giá trị hiệu chỉnh tổng thời gian thực truyền tin Sync message từ đồng hồ Master tới đồng hồ slave Vì tổng giá trị độ trễ đường truyền tập hợp thành phần gây trễ trình qua tin sync message nên chế peer-to-peer sử dụng Power Profile nhanh nhạy với thay đổi cấu trúc mạng Một lưu ý quan trọng tin Follow Up messages giống hệt nhau, chúng khác biệt điểm mạng Các TC thay đổi nội dung tin mà giữ lại địa nguồn cấp từ Grandmaster Trong Hình tb thời gian thực tế tin Sync rời khỏi đồng hồ grandmaster gần sát, không giống với ta Mỗi đồng hồ slave biết nhận tin Sync, cách sử dụng nhãn thời gian thông tin điều chỉnh xác bù biến đổi độ trễ mạng ttbb CCr1r1=C=r1ttp1 tb =p1 t+ ttc1 Correction the elay p1 tc1 ++tttc1 Correction combine the path elay Correctionmessages messagescombine combinemessages thepath path elay tband tb the tb ttp1 += ttp1 + t+p2tp2++tttc2 tc information from Peer Delay messages and the Cr1 =Ctr1 p1=+C tc1 tc1+ t tc1 Correction Correction messages messages combine combine the path the path elay elay r1 Correction messages combine the path elay information from Peer Delay messages information from Peer Delay messages and themesages ttSync Cr1C=r1t+= t+p1t+ ++ttttc1 ++tt + t + t+ tp2 + ttc bb p1t tc1 measured residence time of Correction messages combine the path elay Correction messages combine the path elay p4 tc2 p4 information information fromfrom Peer Peer Delay Delay messages messages and and theof the p2 p4 information from Peer Delay messages and the measured residence time Sync mesages + tp2 +ttc2 t1p4+ ttc2 measured residence time of Sync mesages +p2 t+p2tRelay +p2 tc2 information from Peer Delay messages and the tc2 p4 information from Peer Delay messages and the Relay measured measured residence residence timeresidence time ofresidence Sync of Sync mesages mesages measured residence time of Sync mesages measured time of Sync mesages Relay11 measured time of Sync mesages Relay 111 Relay Relay Relay Grandmaster Relay Transparent Clock Transparent Clock Transparent Clock tb tb tb Grandmaster Grandmaster Transparent Clock Transparent Clock 22Transparent Clock Grandmaster Transparent Clock11 tb Transparent Transparent Clock TransparentClock Clock33 Transparent Clock Transparent Clock Transparent ttbbtTransparent ttbb ttbClock Grandmaster Grandmaster GrandmasterGrandmaster 1 Transparent b b b Clock Clock UpClock Clock Clock Clock 22 t t ttTransparent Clock 3Clock Transparent Clock 1message Clock Transparent tbClock tb Transparent b t Transparent Follow t t Transparent t t Transparent t Transparent t Transparent b b b Follow Up message Follow message FollowUp Up message Follow Up message precise timestamp = tb Follow Follow UpFollow message Up message Up message precise precisetimestamp timestamp = t=b=ttbb precise timestamp precise precise timestamp timestamp = tb = tb = tb precise timestamp b b precise timestamp = tb b b b b Cr2 = tp1 + t tc1 Relay+ 2tp2 + ttc2 + tp3 tb+ tp5 Relay + t2tc3 Relay Relay22 Relay tbtb Relay tb Relay tb ttb Cr2 = tp1 + t tc1 tb ttRelay tb4 Relay Relay 4 b b Relay Cr4 = tp1 + b + ttc2 + tp3+ tRelay Cr2 = tp1++tp2 tCtc1 ttbb Relay Relay tb + tp2 r2r2==ttp1 tc1 C + t p1 tc1 use actual sending r3 = tp1 + t tc1 + t+p2ttc3 + t+tc2tp5+Slave + ttc3 Cr4 = tp1 + t tc1 tb (tttbb) CRelay Cr2 =Ctr2p1=+C ttp1 += ttp1 +t+p3ttp2p2Clocks ++tttc2 ttp3tp3bmessage tc1 tc1+ t tc1 r2 + 3tp2 + ttc2 + +tp3t + t + t of++ Sync tc2 + ttc3 + tp5 time-stamp b p2 tc2 p3 C = t + t tp2++ttp2 tttc2 ttc2 + ttc33+ tp6 r4+ t p1+ t tc1 Cr3+= ttp1 + tinformation, +t+p3tttc3 correction Crx, tb Slave+Clocks use actual tc1 tc2++ p3+ sending p3 +and p2 Relay C = t ++ tc3 ++tp5 p5 + t + t tc3 p7 r4 p1 + t + t + t C = t t t p2 tc2 p3 Relay the way) t and time-stamp Sync message p2 t along tc2 p3 + ttc3+use +toftc3 tactual ++ tttc3 + tp5 (t(sum b) Cof tb+b t=+C Relay p5 p5 Slave Clocks sending r3 =tctp1 + t ptc1 tt+r4 tttc13+ t tc1 r4 ++tp1tp2 t+= tc1 network and correction information, Crxto, correct++for tc3 p1 p7 p1 tc3 p6C tRelay 3Cr4 =C 3tr4p1 p2 ==ttbp1p1++ttbRelay ttp2 ++tttc2 +Cr3tdelays b Relay ) time-stamp of Sync message (t Slave Clocks use actual sending p3 tc1 t b Slave Clocks use actual sending + t + + t t + + t t + t + t r3 tc1 + t (sum of ttc and along the way) p2 p2 tc2 tc2 p3 tc2 p3 p2 +p3ttc3 t CSync =C ttp1 +=+tt(tp1 ,r3p1=+C and correction information, tc + t p3 tc3 Slave Slave Clocks Clocks use actual use actual sending sending Slave Clocks use actual sending rxt time-stamp of Sync message r3 C tc1 tc1 r3 to correct for network time-stamp ofdelays message (tbb)+) tp6tc1 ++ttp2p2++tttc2 + ttc3++ttc3 tp7++ tttc3 + t tc2 + tp3 p7 p7 ofmessage tof along way) +C+rxt,ttc2 t+p3tttc3 ++ttp6 tc and time-stamp time-stamp of (sum Sync of Sync message (tb) (tthe )information, time-stamp Sync message (tb+) tp2++ttp2tc2C and correction p3 + + p2 binformation, and ,p3+ ttc2 tc3 p6 to correct for correction network +the +ttc3 tway) ++ trxttc3 and and correction correction information, information, Cdelays ,and ,+ ttc3the and correction information, Calong (sum of p6 p6 + tp6 rx,ttp along rx (sum oftCttcrxtcand way) p (sum(sum of ttc(sum ofand ttc of and talong along the way) thefor way) along the way) delays correct network pto tc tand to correct for network delays to correct to correct network for network delays tofor correct for delays network delays Hình 8: Các tin Follow Up chứa thông tin cập nhật TC mạng Các tin Follow Up khác toàn mạng, phản ánh khác biệt độ trễ mạng tới nút 2.3 Hoạt động chế độ “One-step” “two-step” PTP dựa vào nhận biết xác tin PTP Sync (đây tin chuyển thời gian) truyền nhận giao diện Ethernet đồng hồ slave Thời gian xác tin gửi đến gửi Cơng nghệ gán nhãn thời gian gói tin phần cứng giao diện Ethernet làm cho thông tin thời gian sẵn sàng CPU thiết bị Grandmaster Bản tin Follow Up gửi sau truyền đạt nhãn thời gian xác tới thiết bị nhận 'Client' Các đồng hồ TC thêm giá trị trễ ước tính vào trường "correction" tin Follow Up Sự kết hợp tin Sync Follow UP gọi hoạt động "two step - hai bước" Tiêu chuẩn PTPv2 đề cập hỗ trợ phần cứng Ethernet mà chỉnh sửa tin PTP truyền, cập nhật nhãn thời gian xác truyền Chế độ hoạt động không cần tới tin Follow Up, chế độ hoạt động “one step bước” Đồng hồ chủ Grandmaster bước truyền nhãn thời gian xác tin Sync TC cung cấp thông tin ước lượng độ trễ trường "corection" tin Sync Điều làm giảm lưu lượng mạng, lại yêu cầu phần cứng mạng phức tạp Các hệ thống cấp đồng PTP có kết hợp đồng hồ chủ Grandmaster chạy bước hai bước, kết hợp đồng hồ Transparent chạy bước hai bước Các đồng hồ Slave cần quan tâm đến thông tin điều chỉnh đưa trực tiếp vào tin Sync đồng hồ TC bước hay thông tin cập nhật gửi tin Follow Up đồng hồ TC hai bước 2.4 Đặc điểm tin PTP dùng truyền tải điện (PTP Power Profile) Tiêu chuẩn PTP cho phép số tùy biến, IRIG-B, vài tùy biến dùng riêng Tiêu chuẩn PTPv2 giới thiệu khái niệm “profiles”, profile hạn chế tùy biến có sẵn giữ lại số tính ứng dụng cụ thể Tiêu chuẩn quy định PTP profile sử dụng Truyền tải điện IEEE C37.238- 2011, 14 Jul 2011 http:// standards.ieee.org/findstds/standard/C37.238-2011.html Tiêu chuẩn IEEE C37.238-2011 quy định profile PTP dùng lĩnh vực truyền tải điện, tiêu chuẩn quy định tập hợp thông số tối ưu hóa tùy chọn tối thiểu để cung cấp độ xác thời gian tốt us với cấu trúc mạng thường triển khai hệ thống tự động hóa Trạm biến áp "Power Profile" định nghĩa thông tin quản lý cở (MIB) dùng cho giao thức SNMP cho phép thông số quan trọng thiết bị tuân thủ "Power profile" giám sát công cụ quản lý mạng theo tiêu chuẩn công nghiệp "Sức khỏe" hiệu suất hệ thống đồng thời gian giám sát theo thời gian thực, với việc xuất cảnh báo tăng có vấn đề hoạt động bất thường Không phải tất thiết bị PTP phù hợp với tiêu chuẩn C37.238 "Power Profile" Profile kết hợp với tiêu chí hiệu suất TC mà khơng u cầu trì độ sai lệch nhỏ 50 ns đưa TC Điều để đảm bảo việc thực mục tiêu us đạt với 16 thiết bị chuyển mạch Ethernet (ví dụ cấu trúc mạng mạch vịng), cho phép đồng hồ thu GPS sai lệch lên đến 200 ns Điều bao quát hầu hết mô hình mạng triển khai Trạm biến áp sử dụng cấu trúc mạch vịng (đối lập với cấu trúc hình sao) Power Profile yêu cầu TC kết nối "ngang hàng peer-to-peer" việc chuyển mạch gói tin PTP mạng Ethernet, tất tin truyền theo đóng gói Ethernet multicast "layer “Peer to peer” nghĩa thiết bị PTP trao đổi tin với thiết bị hàng xóm lân cận để đo độ trẽ đường truyền chúng, thay việc đồng hồ slave giao tiếp trực tiếp với đồng hồ Grandmaster Độ trễ toàn mạng tính tốn việc thêm đồng thời độ trễ đường truyền thời gian lưu trú Switch nằm đồng hồ Grandmaster slave Điều có hai lợi ích sau: • Lưu lượng mạng không bị tăng lên mạng mở rộng Các đồng hồ chủ kết nối hai chiều với thiết bị Switch (TC BC) mà nối tới • Hệ thống cấp đồng thực bù tự động neus kết nối mạng bị lỗi sử dụng đường truyền thay Độ trễ đường truyền đo toàn kết nối mang, kết nối bị chặn với lưu lượng thông thường việc mở rộng giao thức phân nhánh Không phải thiết bị PTP hô trợ tiêu chuẩn C37.238 "Power Profile" (các sản phẩm PTP hãng Tekron hỗ trợ tiêu chuẩn này), nhiên với chế độ kết nối ngang hàng "peer-to-peer " theo Profile "mặc định" quy định theo Phụ lục J.4 tiêu chuẩn IEEE 1588-2008 đạt độ xác cần thiết mạng cấu hình thích hợp Nếu sử dụng thiết bị khơng hỗ trợ "Power Profile" khơng đảm bảo thơng tin hữu ích cho ứng dụng trạm biến áp, sai lệch thời gian độ lệch múi cung cấp cho thiết bị nhận đồng bộ, chất lượng tín hiệu đồng kiểm tra đạt độ xác (Phụ lục J.4 khơng quy định độ xác) Các đồng hồ biên sử dụng để chuyển đổi PTP "Profile" Một ứng dụng biên dịch tiêu chuẩn ITU-T G.8265.1 quy định PTP Telecom profile (dùng mạng WAN) 2.5 Lợi ích vấn đề thu từ ứng dụng PTP Power Profile Power Profile mang lại số lợi ích kể hệ thống tự động hóa Trạm biến áp: • Độ xác tín hiệu đồng khơng bị ảnh hưởng lưu lượng dịch vụ khác, tin PTP không bị tải Điều cho phép sở hạ tầng mạng dùng để truyền PTP bên cạnh thông tin từ so pha, từ xử lý lấy mẫu giá trị đo ngăn lộ, tín hiệu theo tiêu chuẩn IEC 61850 (GOOSE and/or MMS), DNP3, • Tốc độ tin PTP tối ưu hóa để đáp ứng độ xác µs dùng cho ứng dụng hệ thống điện mà không gây tải cho việc chia sẻ mạng đưa yêu cầu phức tạp slave clock • Mạng Ethernet dùng cáp quang cáp đồng sử dụng, vấn đề lựa chọn Switch cổng kết nối thích hợp • Với việc dùng nguồn tham chiếu thời gian, nên khơng có vấn đề với việc cấu hình liên quan tới UTC hay địa phương Tất thiết bị hỗ trợ Power Profile dùng định dạng đồng hồ nguyên tử quốc tế, giúp tránh giây nhuận hay vấn đề liên quan tới theo mùa 10 • Power Profile mang lại số lợi ích kể hệ thống tự động hóa Trạm biến áp Khơng phải tất đồng hồ chủ PTP đồng hồ slave thiết kế để sử dụng trạm cao áp, đồng hồ hỗ trợ Power Profile Power Profile truyền địa phương, nên không cần thiết phải thiết lập địa phương rơ le bảo vệ Ngoài ra, thay đổi ngày vận hành theo mùa cần thực Đồng hồ chủ Grandmaster không cần thực rơ le trạm Cơ chế định nghĩa theo tiêu chuẩn chung IEEE 1588, nên tương thích với thiết bị mà khơng thiết phải hỗ trợ Power Profile Các đồng hồ Grandmaster dự phịng sử dụng đến, với khả tự động chuyển đổi có cố đồng hồ Grandmaster bị kế nối mạng suy giảm chất lượng • Có số giao thức cho phép kết nối dự phòng mạng Ethernet, Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), Parallel Redundancy Protocol (PRP) High-availability Seamless Ring (HSR), dùng để cải thiện độ tin cậy kết nối thiết bị PTP • Mạng mở rộng mà khơng cần quan tâm tới lưu lượng tác động tới Grandmaster • Độ trễ đường truyền việc sử dụng cáp nối dài tự động bù để, tránh việc cần thiết phải điều chỉnh tay trộn tín hiệu đo kiểm pha trường Để cụ thể thử nghiệm chất lượng đồng hồ Grandmaster dự phòng tham chiếu tới Tài liệu tham khảo Các trang tài liệu hiệu PTP với mạng kết nối tín hiệu GPS đồng hồ Grandmaster • PTP giao thức phức tạp vài bước cần phải thực để đảm bảo hệ thống đồng thời gian đáp ứng mong muốn, có thêm rủi ro đưa vào hệ thống tự động hóa Trạm biến áp Những điểm cần lưu ý là: • Các thiết bị chuyển mạch Ethernet dùng cho giao thức PTP hệ thống điện cần phải hỗ trợ cụ thể theo Power Profile việc báo cáo độ sai lệch thời gian trọng Không phải đồng hồ TC ngang hàng đáp ứng yêu cầu độ sai lệch thấp 50ns, có khả ước tính độ khơng xác thời gian • Hiện cịn rơ le bảo vệ hỗ trợ sẵn PTP, việc cải thiện dần Một số nhà sản xuất cung cấp rơ le bảo vệ có hỗ trợ PTP từ năm 2013, có lẽ tùy chọn phải u cầu từ đặt mua • Khơng phải tất đồng hồ chủ PTP đồng hồ slave (bao gồm chuyển đổi) thiết kế để sử dụng trạm biến áp cao thế, thiết bị hỗ trợ Power Profile Thiết bị trạm biến áp phải thử nghiệm việc can nhiễu điện từ trường mức cao (EMC) so với thiết bị tổng đài cơng nghiệp nhẹ • Đồng thời gian có tính then chốt hoạt động giám sát đồng pha đo tín hiệu mẫu ngăn lộ Điều cần thiết người thẩm quyền có khả thay đổi cấu hình hoạt động đồng hồ PTP, qua cơng cụ cấu hình chun dụng, qua giao diện máy chủ dạng web, qua SNMP Nếu đồng hồ cho phép cấu hình chỗ qua bảng điều khiển tích hợp việc truy cập phải bảo mật mật Các sách thủ thục thiết lâp cho quản trị cấu hình rơ le bảo vệ phải áp dụng cho hệ thống đồng thời gian (đồng hồ chủ, đồng hồ TC BC) • Hiện có nhiều Profile PTP, loại profile quy định tối ưu cho loại ứng dụng định Các nhu cầu hệ thống tự động hóa trạm biến áp đáp ứng tốt Power Profile, Profile mặc định hoạt động khơng có chắn đảm bảo cho việc Các Profile dành riêng cho ứng dụng khác, Telecom Profile IEEE Std 802.1AS Audio Video Profile có nhiều khả khơng làm việc yêu cầu ứng dụng đa dạng Ví dụ giải pháp sử dụng PTP Trong phần trình bày hai ví dụ cách sử dụng PTP mơi trường trạm biến áp Ví dụ lắp đặt hồn tồn ví dụ thứ hai trang bị thêm trạm biến áp Hơn bên cạnh PTP, thiết kế mạng truyền dẫn có dự phịng trình bày 11 Thiết kế hỗ trợ PTP đạt yêu cầu chung lĩnh vực truyền tải điện yêu cầu điều khiển không bị nhiều ngăn cao áp thiết bị điều khiển kết nối mạng riêng lẻ bị lỗi 3.1 Đồng thời gian với PTP hệ thống tự động hóa trạm biến áp Có nhiều loại rơ le bảo vệ kết hợp tiêu chuẩn IEEE Std C37.118.1 (hoặc tiêu chuẩn dự thảo trước đó) với chức giám sát pha Phasor Monitoring Unit (PMU), nhiên việc yêu cầu nguồn đồng thời gian với độ xác mức micro giây Độ xác yêu cầu từ trước việc sử dụng hệ thống phân phối thời gian dùng tín hiệu IRIG-B giao thức NTP không đáp ứng yêu cầu độ xác Một số hãng sản xuất có bán loại rợ le hỗ trợ sẵn PTP, với yêu cầu lắp đặt đơn giản hóa Giao thức NTP giữ lại để đồng thời gian cho loại rơ le yêu cầu mức xác thời gian mili giây việc ghi lại kiện Trong ví dụ trạm biến áp trung 330/132 kV sử dụng để chứng minh đơn giản triển khai đồng PTP Việc giám sát pha ứng dụng địi hỏi đồng thời gian có độ xác cao, ứng dụng khác Các xử lý lấy mẫu đo ngăn lộ chia sẻ kết nối Ethernet sử dụng lợi phương thức đồng thời gian PTP Việc bố trí điện trạm biến áp thể Hình Các ứng dụng thường dùng hai cách tiếp cận để thiết kế nhà điều hành Trạm biến áp: phòng điều khiển đơn với toàn thiết bị bảo vệ điều khiển đặt bên trong, khối nhà điều khiển riêng lẻ theo mơ đun (thường có sẵn kết nối ngoại vi) đặt switchyard trạm Các thiết kế xác định mô hình mạng Ethernet mức độ dự phịng u cầu Trong ví dụ mạng thiết kế để kết nối với thiết bị điều khiển điện áp 330 kV 132 kV lắp đặt khối nhà riêng rẽ Để quan sát rõ ràng vài thiết bị thể Hình 10 Các kết nối dự phịng khơng sử dụng, sơ đồ bảo vệ Dòng sản phẩm rơ le “UR” hãng GE chọn mơ hình chúng có tích hợp chức PMU hỗ trợ giao thức PTP đồng thời gian xác cao yêu cầu F1 F2 F3 F4 B1 330 kV Máy cắt Biến dòng Máy biến áp phân phối Tủ tụ bù B2 T1 T2 132 kV B3 C1 B4 F5 F6 F7 F8 Hình 9: Sơ đồ sợi Trạm biến áp 330/132 kV với “mơ hình máy cắt nửa pha” 330 kV switchyard folded bus 132 kV switchyard 12 Nguồn cấp tín hiệu thời gian đồng hồ chủ Grandmaster có tích hợp thu tín hiệu vệ tinh Khuyến nghị đồng hồ chủ PTP hỗ trợ cung cấp tín hiệu thời gian qua giao thức NTP, NTP sử dụng cho máy chủ hệ thống tự động, thiết bị Gateway kết nối SCADA, đồng hồ đo điện rơ le yêu cầu thời gian xác tới mili giây Communications Building Grandmaster Clock Substation HMI Substation Gateway 100 Mb/s Copper 100 Mb/s Fibre “Root” Switch 100 Mb/s Fibre Transparent Clock 330 kV Control Building Gb/s Fibre(s) Gb/s Fibre(s) 132 kV Control Building Boundary Clock or Transparent Clock Boundary Clock or Transparent Clock “330 kV” Switch 100 Mb/s Fibre “132 kV” Switch 100 Mb/s Fibre “T1” Protection “F4” Protection “T2” Protection “F5” Protection “F1” Protection “F6” Protection “F2” Protection “F7” Protection “F3” Protection “B3” Protection “B1” Protection “B4” Protection
 “B2” Protection “C1” Protection
 Hình 10: Cấu trúc mạng Trạm biến áp 330/132 kV với tòa nhà kết nối trung tâm hai tòa nhà lắp đặt rơ le bảo vệ/điều khiển Các thiết bị chuyển mạch Ethernet sử dụng để phân phối tin PTP Trạm, kèm giao thức IEC 61850, DNP3, HTTP, SNMP kể giao thức khác Lưu lượng PTP có tỉ lệ thấp, xấp xỉ 420 byte giây, mà khơng tác động đến phần khác mạng Hình 11 việc bắt gói tin PTP truyền từ đồng hồ Grandmaster hãng Tekron phần mềm Wireshark, Grandmaster truyền tin Sync (màu đỏ), tin Follow Up (màu hồng sẫm), tin Announce (màu xanh dương) tin Peer Delay Request (màu xanh lá), nhận lại tin Peer Delay Response (màu vàng) tin Peer Delay Response Follow Up (tan) Đây chế độ hoạt động hai bước tao nhiều lưu lượng PTP nhất, tình xấu 13 Hình 11: Lưu lượng truyền tin PTP mang đồng hồ grandmaster hai bước clock Các triết lý thiết kế mạng sử dụng tiện ích áp dụng với PTP Thiết bị chuyển mạch gốc “Root Switch” trung tâm mạng Ethernet Trạm biến áp Đây điểm quy tụ "toàn dịch vụ Trạm biến áp", gateway hệ thống SCADA (tới trung tâm điều khiển) , hình giao diện người dùng (HMIs), hệ thống an ninh máy trạm kỹ thuật kết nối vào mạng LAN Trong thiết kế có thêm hai thiết bị chuyển mạch, thiết bị dùng để kết nối cho Rơ le bảo vệ cho điện áp 330 kV 132 kV Thiết kế giảm số lượng cáp mạng cần để kết nối toàn Rơ le bảo vệ Các thiết bị chuyển mạch cục tòa nhà cho phép truyền thông ngang hàng rơ le bảo vệ (ví dụ tin GOOSE báo ngăn lộ bị giã lưới thiết bị đóng cắt khơng khởi tạo) để trì dịch vụ mạng kết nối tới tịa nhà truyền thơng trung tâm bị lỗi Số lượng thiết bị chuyển mạch sử dụng mạng cân giữa: • Khả linh động: nhiều thiết bị chuyển mạch nghĩa nhiều cổng kết nối • Độ tin cậy: nhiều thiết bị chuyển mạch sử dụng khả thiết bị bị lỗi cao • Sự chắn: thiết bị chuyển mạch lỗi, có thiết bị lộ cao cáp bị điều khiển? Các triết lý thiết kế mạng sử dụng tiện ích áp dụng với tín hiệu PTP Power Profile đối phó tốt với đường dẫn dự phòng chế chuyển đổi lỗi dùng giao thức ngăn chặn lặp vòng (Rapid Spanning Tree Protocol -RSTP) tất độ trễ đường truyền đo đếm, với cổng "bị khóa" Khi tin PTP truyền qua đường dự phịng trường "Correction" tin Follow Up và/hoặc Sync phản ánh độ trễ đường truyền Một vấn đề cần quan tâm để thực thiết kế mạng PTP thiết bị chuyển mạch vị trí cần hoạt động đồng hồ TC BC Đồng hồ TC chế độ hoạt động đơn giản nhất, làm cho việc tìm kiếm lỗi với cơng cụ bắt gói tin mạng (như phần mềm Wireshark) đơn giản Ưu điểm đồng hồ BC cung cấp mức độ cách ly đầu đồng hồ chủ đầu vào đồng hồ slave Điều chúng trì đồng hồ thật nội bộ, ước tính thời gian lưu trú Hãy xem xét trường hợp kết nối mạng thiết bị chuyển mạch gốc thiết bị chuyển mạch Ethernet bên ngăn lộ 132 kV Nếu thiết bị chuyển mạch bên ngăn 132 kV đồng hồ TC, thiết bị slave (các rơ le bảo vệ) “trôi” dần khỏi thời gian đúng, sai khác vơi thiết bị khác, biến đổi tkhơng kiểm sốt tạo từ dao động nội chúng Tỷ lệ trôi tùy thuộc vào loạt yếu tố, gồm chất lượng dao động nội thay đổi nhiệt độ xung quanh Nếu trạm bị điện lâu sai lệch đồng hồ rơ le bảo vệ độc lập bên ngăn lộ 132 kV trở lên nghiêm trọng Điều tương tự tình mà cáp IRIG-B bị hỏng thời gian hệ thống thông thường 14 Tuy nhiên thiết bị chuyển mạch Ethernet bên lộ 132 kV đồng hồ BC, đồng hồ slave đồng tới đồng hồ nội BC Khi hoạt động bình thường đồng hồ nội đồng với tín hiệu đồng hồ Grandmaster đặt tịa nhà truyền thơng Nếu kết nối mạng tới đồng hồ Grandmaster bị rơ le bảo vệ trì đồng tới đồng hồ BC Thời gian địa phương đồng hồ biên BC dần bị trượt so với đồng hồ chủ Grandmaster, đồng hồ slave bị trượt - trượt xác theo tỉ lệ Chất lượng dao động nội rơ le bảo vệ quan trọng, cần dao động nội đồng hồ BC định tỉ lệ trượt 3.2 Thay hệ thống phân phối tín hiệu IRIG-B PTP Có nhiều mong muốn thay hệ thống phân phối thời gian áp dụng công nghệ mở rộng trạm biến áp Ví dụ xét đến việc mở rộng trạm Biến áp truyền tải với yêu cầu cần bổ xung thêm khối thiết bị điều khiển Hiện trạng Trạm sử dụng mạng Ethernet để kết nối rơ le bảo vệ sử dụng tín hiệu mã hóa thời gian IRIG-B để đồng đồng hồ Rơ le bảo vệ Cáp quang sử dụng cho tín hiệu Ethernet IRIG-B kháng nhiễu tốt an tồn có lớp mạ cách điện Các lặp tín hiệu thời gian tách biệt ( ITRs) dùng để chuyển đổi tín hiệu mã hóa IRIG-B dạng quang sang tín hiệu điện để cấp tiếp cho Rơ le bảo vệ Hình 12 mơ hình chung Trạm biến áp 330/132 kV trước mở rộng, với thiết bị sơ cấp, khối điều khiển cáp kết nối thông tin IRIG-B over fibre-optic Ethernet over fibre-optic 132 kV Control Building ITR Timing Repeater Substation Main Control Building Ethernet Switch TCG 01 Master Clock 132 kV Control Building ITR Timing Repeater 330 kV Control Building ITR Timing Repeater Hình 12: Mơ hình chung trạm biến áp 330/132 kV dùng thiết bị đồng thời gian I RIG-B Tiện ích thiết kế mơ hình có đề cần trang bị thêm ba máy cắt loại hoạt động theo nửa chu kỳ cho lộ đầu vào 330kV với máy biến áp 330/132 kV Một phòng điều khiển khác lắp đặt vào tòa nhà đặt Rơ le bảo vệ thiết bị điều khiển khác Trong có khả đấu vịng tín hiệu IRIG-B từ phòng điều khiển dùng cho lộ 132 kV, tổng đường dẫn dài gây thêm sai lệch độ xác thời gian ảnh hưởng đường truyền Phần mở rộng "màu nâu" hội để có kinh nghiệm triển khai đồng thời gian với giao thức PTP 15 Khi triển khai đồng PTP cần thay thiết bị Nếu đồng hồ chủ GPS khơng thể hỗ trợ tín hiệu PTP8 cần phải trang bị Sản phẩm TCG 01-G hãng Tekron lựa chọn tình có khả hỗ trợ cấp đồng thời gian theo tín hiệu mã hóa hành hỗ trợ PTP NTP Nếu thiết bị chuyển mạch Ethernet (thiết bị chuyển mạch "gốc") không hỗ trợ Power Profile cần phải thay mới, dùng sản phẩm MultiLink ML3000 hãng GE Cần ghi chép lại cấu hình thiết bị chuyển mạch Ethernet để cấu hình lại VLAN lọc multicast, cổng kết nối thiết lập giám sát SNMP Bước cuối dùng thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu PTP cho khối điều khiển thay phải dùng thêm lặp tín hiệu thời gian ITR Thiết bị chuyển đổi tín hiệu PTP sang tín hiệu IRIG-B (được điều chế khơng điều chế), cho phép thiết kế bảo vệ tiêu chuẩn tiếp tục sử dụng việc mở rộng trạm Các thiết bị chuyển mạch Ethernet lắp đặt cho khối điều khiển cần hỗ trợ tính đồng hồ TC BC theo Power Profile Hình 13 phần nâng cấp trạm Đây việc kiểm tra đáng giá để thấy rơ le bảo vệ sử dụng ứng dụng thiết kế tiêu chuẩn cập nhật nhà sản xuất để hỗ trợ PTP Điều mang lại hội có thêm kinh nghiệm triển khai PTP mà không cần thử thay đổi kiểm tra lại thiết kế bảo vệ IRIG-B over fibre-optic Ethernet over fibre-optic New Ethernet cable Substation Main Control Building ML3000 Transparent Clock TCG 01-G Master Clock 132 kV Control Building ITR Timing Repeater 132 kV Control Building ITR Timing Repeater 330 kV Control Building (new) 330 kV Control Building ITR Timing Repeater PTP Translator 330 kV switchyard expansion Hình 13: Bố trí tổng thể Trạm biến áp mở rộng có thêm máy biến áp, máy cắt phịng điều khiển Khơng cần bù trễ đường truyền với thiết bị đặt phòng điều khiển thực tự động chế đối soát trễ ngang hàng Power Profile Điều làm đơn giản hóa việc cấu hình thử nghiệm so pha PMU ứng dụng khác cần độ xác thời gian mức micro giây Một cải tiến thiết kế khối điều khiển có lẽ việc lắp đặt chuyển đổi PTP, so với việc kéo cáp IRIG-B liên tiếp bảng điều khiển Có nhiều ứng dụng chấp nhận loại bỏ cáp kết nối thông tin kim loại bảng điều khiển, điều thực cách sử dụng truyền PTP qua cáp Ethernet quang - kết nối Ethernet sử dụng để truyền thông rơ le bảo vệ Hình 14 cho thấy việc đồng thời gian thơng thường với tín hiệu mã hóa điều chế biên độ AM tín hiệu khơng điều chế IRIG-B Các kết nối Ethernet tới rơ le dùng cho mục đích điều khiển, nhiên giao thức DNP3 IEC 60870-5-101 qua kết nối RS485 thiết kế tự động hóa trước Việc kích hoạt tính PTP đồng hồ hãng Tekron giản đơn việc nhập mã kích hoạt đồng hồ mua có cổng Ethernet 16 GPS Time Server TTL IRIG-B AM IRIG-B SCADA Gateway 



 Ethernet Switch Hình 14: Đồng thời gian truyền thống kết nối truyền thông Việc sử dụng giao thức PTP để đồng thời gian trạm biết áp cho phép thực kết nối bảng điều khiển sử dụng cáp quang Các đồng hồ PTP slave, chuyển đổi PTP Tekron, dùng để tái tạo tín hiệu mã hóa thời gian truyền thống bảng điều khiển Việc tạo tín hiệu mã hóa thời gian IRIG-B chỗ có nghĩa bảng điều khiển có định dạng tín hiệu khác có múi khác nhau, cung cấp khả linh hoạt cao so với khả dùng nguồn tín hiệu IRIG-B đơn lẻ Hình 15 cách PTP dùng để phân phối tín hiệu thời gian tới rơ le với chuyển đổi tới rơ le nâng cấp để hỗ trợ đầy đủ tín hiệu PTP Grandmaster Clock TTL IRIG-B PTP AM IRIG-B PTP Chấp thuận sử dụng PTP cho vùng mở rộng màu xám mang lại cho công cụ thiết kế nhà tích hợp hệ thống hội thu kinh nghiệm triển khai PTP SCADA Gateway PTP 



 Transparent Clock Hình 15: Đồng thời gian PTP trạm biến áp có kết hợp đồng hồ slave độc lập (các chuyển dổi PTP) rơ le bảo vệ có tích hợp sẵn khả hỗ trợ PTP Chấp thuận sử dụng PTP cho vùng mở rộng màu xám mang lại cho công cụ thiết kế nhà tích hợp hệ thống hội thu kinh nghiệm triển khai PTP Khi có hạ tầng sẵn sàng hỗ trợ PTP cung cấp mơ hình kiềm tra để đánh giá rơ le bảo vệ lắp rơ le bảo vệ điều chỉnh hỗ trợ đầy đủ tính PTP Nếu tiện ích trạm Biến áp chuyển sang kết nối qua mạng Ethernet lần cần cẩn trọng việc xem xét ứng dụng Bộ chuyển mạch Ethernet có hỗ trợ PTP Power Profile Việc điều chỉnh giao thức thực cách cấp nhật phần mềm tương lai, điều cịn tùy thuộc vào khả hỗ trợ PTP từ phần cứng lắp đặt ban đầu 17 3.3 Thiết kế mạng hỗ trợ khả dự phòng kết nối đồng thời gian qua PTP Phần 3.1 mô tả khía cạnh PTP mạng kết nối tín hiệu điều khiển trạm biến áp Phần trình bày thiết kế dạng nguyên lý hỗ trợ giao thức PTP định hình sở mạng LAN trạm biến áp Các nguyên tắc là: • Sự hỏng hóc thiết bị kết nối mạng không dẫn tới việc kiểm soát nhiều ngăn lộ Thiết bị đóng cắt cao áp (HV switchgear) • Phương thức bảo vệ kép có tính đến dự phòng đầy đủ sử dụng, thường liên qua tới việc bảo vệ cho lộ Main1/Main2, A/B X/Y • Thiết bị đóng cắt điều khiển số rơ le bảo vệ không qua khối điều khiển ngăn lộ chuyên biệt Có số lựa chọn để đạt điều này, lựa chọn có ưu nhược điểm sau: Mạng kết nối hỗ trợ giao thức ngăn chặn lặp vịng (RSTP) Hầu hết, khơng phải • tất cả, thiết bị chuyển mạch mạng Ethernet hỗ trợ giao thức Thời gian cần thiết cho mạng phục hồi sau điện không xác định Mạng cần khoảng thời gian ngắn để ổn định, đặc biệt kết nối dạng lưới đan xen lâu kết nối mạch vịng • Mạng kết nối hỗ trợ giao thức dự phòng song song (Parallel Redundancy Protocol - PRP), nhân đơi mơ hình mạng Khơng bị liệu lỗi từ kết nối đơn lẻ từ thiết bị chuyển mạch mạng, thiết kế đơn giản hóa Yêu cầu khả hỗ trợ riêng sử dụng "mơ hình dự phịng" (cũng gọi "hộp màu đỏ") gia tăng số lượng thiết bị chuyển mạch mạng Ethernet cần thiết • Mạng đấu nối dạng mạch vịng hỗ trợ khả dự phòng liên tục tin cậy cao (HSR) Không bị liệu gây kết nối thiết bị chuyển mạch đơn lẻ, tránh nhu cầu cần trang bị thêm thiết bị chuyển mạch mạng Đây giới hạn sơ đồ mạng kiểu mạch vòng yêu cầu hỗ trợ đặc biệt thiết thị kết nối (ví dụ đồng hồ PTP rơ le bảo vệ) sử dụng tới hộp màu đỏ để nối tới thiết bị không hỗ trợ HSR SoM Các thí dụ trình bày phần sử dụng PRP tránh sử dụng “thiết bị chuyển mạch theo ngăn lộ” “thiết bị chuyển mạch theo quy mô” thường sử dụng để hạn chế việc kiếm soát lỗi mạng Trong vài trường hợp mạng hỗ trợ PRP giảm số lượng Ethernet switch yêu cầu so với thiết kế dựa RSTP Mơ hình bảo vệ theo trục “X” (vài ứng dụng gọi “trục 1”) triển khai với việc sử dụng dòng Rơ le GE UR, chúng hỗ trợ PTP, PRP điều khiển chỗ thiết bị đóng cắt Mơ hình bảo trục X cung cấp khả điều khiển chức giám sát thiết bị đo sai lệch pha bên cạnh khả bảo vệ Việc bảo vệ theo trục “Y” (hoặc “trục 2”) triển khai sử dụng rơ le từ nhà cung cấp khác có hỗ trợ đồng thời gian qua PTP NTP Hình 16 thể cấu trúc mạng Các kết nối song song theo mơ hình hỗ trợ PRP phân theo hai nhánh “A” “B”, hai nhánh trạng thái hoạt động Giao thức RSTP hoạt động cách chặn kết nối dự phòng để tránh việc lặp vòng tin, chúng thể đường đứt đoạn Thiết bị chuyển mạch gốc Thiết bị chuyển mạch Y Vài thiết bị Gateway dùng mơ hình SCADA dùng chế độ nối mạng “fail over”, cách cổng Ethernet thứ giữ chế độ ngắt trừ đường links bị hỏng Các đường link dự phòng thể đường đứt đoạn 18 Substation Gateway Substation Gateway (B) (A) “Root” Switch “Root” Switch Substation HMI (A) X1Switch (B) X2 Switch Active link Backup link Control Network Grandmaster Clock Y Switch
PRP Network A PRP Network B Y Network


 Protection Network 
 “X” PRP Protection & Control Network “Y” Protection Network Hình 16: Kiến trúc mạng dự phòng sử dụng giao thức PRP để điều khiển, với hệ thống bảo vệ kép Dự kiến thiết bị Gateway trạm biến áp truyền tải hỗ trợ tính PRP, cho phép đồng thời kết nối để đảm bảo hoạt động liên tục Đơn giản, Switch Y cung cấp tính “Redbox” (hộp dự phịng) cho rơ le bảo vệ liên kết Y Các thiết bị Ethernet switch dùng Trạm biến áp hỗ trợ nhiều cổng kết nối, đảm bảo đủ kết nối cho toàn thiết bị Rơ le Trong mơ hình trạm biến áp nhỏ, thiết bị chuyển mạch bảo vệ (X1, X2 Y hình trên) khơng cần, ngược lại trạm biến áp lớn, hữu ích để có thiết bị chuyển mạch X1, X2 Y cho cấp điện áp Bất kể cấu trúc liên kết, việc sử dụng thiết bị chuyển mạch Ethernet hỗ trợ tính PTP TC BC cho phép tất PTP client kết nối vị trí mạng 19 Đề xuất giải pháp PTP Tekron 4.1 Các sản phẩm hỗ trợ Precision Time Protocol Tekron có sản phẩm cung cấp tín hiệu thời gian thực có khả đồng thời hỗ trợ PTP giao thức thời gian sử dụng Điều cho phép tiện ích để bước áp dụng PTP mà hy sinh thiết kế trạm biến áp Các sản phẩm liệt kê 40 mm 4.1.1 Sản phâm TCG 01-G GNSS clock (lắp rack 19”) Sản phẩm TCG 01-G Tekron mức khởi đầu (entry-level) đồng hồ cho trạm biến áp, phù hợp cho lĩnh vực công nghiệp, trạm biến áp phân phối, trạm truyền tải nhỏ Tekron có sản phẩm cung cấp tín hiệu thời gian thực có khả đồng thời hỗ trợ PTP giao thức thời gian 160 mm Sản phẩm TCG 01-G có tính phù hợp ứng dụng trạm biến áp sau: • Cung cấp đồng thời gian sử dụng tham chiếu từ vệ tinh GPS GLONASS • Sử dụng dao động nội bù nhiệt (TCXO) để đưa tín hiệu đồng hồ ổn định có khả trì tốt tín hiệu vệ tinh bị ngắn hạn • Hỗ trợ giao thức PTP theo Power Profile, chế độ đồng hồ chủ grandmaster đồng hồ slave Có khả hoạt động chế độ bước bước • Đồng thời gian qua giao thức NTP SNTP Version (RFC 5905) dùng cho Rơ le bảo vệ, máy chủ thiết bị khác không cần tới độ xác cao qua giao thức PTP • Cổng nối điện DC (bảo vệ cách điện cấp 3,5 kV) với lựa chọn 24 V, 48 V 110-250 V phù hợp với hầu hết nguồn DC có trạm biến áp • Hai cổng tín hiệu xung (mức cách điện 2,5 kV) sử dụng cho tín hiệu thời gian (ví dụ: 1-PPS IRIG-B) với tùy chọn kết nối quang, RS422, TTL HV MOSFET, có thêm cổng AM IRIG-B riêng biệt Các cổng TTL có mức dịng cao (150 mA), đảm bảo khả cấp tín hiệu IRIG-B cho 20 rơ le bảo vệ điển hình • Hỗ trợ quản lý qua SNMP (phiên 1, 2C 3) với tiêu chuẩn, C37.238 file MIBs cụ thể Tekron • Các tính an ninh mạng đáp ứng yêu cầu bảo mật theo NERC CIP, bao gồm xác thực cho truy cập SNMP (USM MIB) bảo vệ theo mật nhiều lớp • Kích thước nhỏ tiêu thụ điện thấp Hai đồng hồ lắp vừa với 1RU 19" 20 45 mm 4.1.2 Sản phẩm TCG 02-G GNSS clock (lắp rack 19”) Đây phiên mở rộng sản phẩm TCG 01-G, với tăng thêm tính để phù hợp cho trạm biến áp truyền tải Option Fitted Option Fitted 430 mm Sản phẩm có đầy đủ tính sản phẩm TCG 01-G (ngoại trừ kích thước đủrack), kèm theo tính sau: • Có hai kết nối nguồn điện đồng thời, kết nối điện chiều tách biệt DC, với lựa chọn điện áp 24 V, 48 V 110–250 V phù hợp với nguồn cấp DC trạm Cũng lựa chọn nguồn cấp diện AC • • • • Có thêm cổng IRIG-B Cổng Ethernet bổ sung sử dụng đầu PTP (hỗ trợ Default Power profile), PTP đầu vào (Default, Power Telecom Profiles) dùng cho NTP Có thêm tùy chọn dao động nội ổn nhiệt (OCXO) để trì tần số ổn định nâng cao khả tự trì ngắn hạn Có thêm cổng tần số T1/J1/E1 cổng 10 MHz, phù hợp với việc cung cấp đồng tần số cho thiết bị viễn thông có trạm 90 mm Cổng Ethernet thứ hai sản phẩm TCG 02-G cấu hình hoạt động đồng hồ khách PTP Telecom Profile để có thêm nguồn tham chiếu thời gian dự phòng cho thu GNSS Việc cho phép tiện ích dể dùng kết nối WAN kênh tham chiếu thời gian nguồn dự phòng cho thu GNSS Người dùng có hể thiết lập cổng Ethernet qua kết nối với cổng ADMIN/ETH1, việc cấu hình khơng thực cổng ETH2 Cả hai cổng cung cấp dịch vụ cấp đồng thời gian Đây ý tưởng để tách biệt việc đồng thời gian cho trạm việc quản trị để nâng cao khả bảo mật Trong trì khả dự phịng cung cấp đồng qua PTP từ cổng admin/Eth1 port 4.1.3 Sản phẩm TTM 01-E clock (lắp ray tiêu chuẩn DIN) Sản phẩm TTM 01-E GPS clock lắp ray tiêu chuẩn DIN phù hợp với ứng dụng có khơng gian lắp đặt nhỏ hẹp Sản phẩm có đầy đủ chức thiết bị cung cấp tín hiệu đồng thời gian với thu GPS tích hợp, có cổng xung ra, hỗ trợ chức NTP server đồng hồ chủ/ đồng hồ slave PTP TTM 01-E nhận tín hiệu PTP (khi hoạt động chế độ đồng hồ slave) để dự phòng cho thu GPS 55 mm 60 mm 21 90 mm 4.1.4 Sản phẩm chuyển đổi tín hiệu từ PTP (gắn ray tiêu chuẩn DIN) Trạm biến áp thử nghiệm ví dụ mục 3.2 cho thấy ứng dụng cần thiết để chuyển đổi tín hiệu từ PTP sang IRIG-B 1-PPS Sản phẩm chuyển đổi tín hiệu từ PTP Tekron có kích thước nhỏ gọn lắp ray theo chuẩn DIN thực chức 72 mm Thiết bị có cổng cung cấp tín hiệu dạng xung TTL (mã hóa IRIG-B 1-PPS) với cường độ dòng 150 mA, cổng quang phù hợp tương thích với Hướng dẫn triển khai UCAIug theo 61850- 9-2 (“Ấn rút rọn 9-2”) Một cổng giao diện điện dạng tín hiệu xung TTL, mã hóa AM IRIG-B, mức điện áp theo giao diện RS232, lựa chọn hỗ trợ HV MOSFET Cổng Ethernet giao diện điện 100BASE-TX (đầu nối RJ-45) giao diện quang 100BASE-FX (đầu nối ST) 55 mm 90 mm Low-voltage fibre Low-voltage copper 4.1.5 Sản phẩm lặp tái tạo tín hiệu đồng thời gian ITR (lắp ray tiêu chuẩn DIN) Có lúc cần có số lượng cổng cần nhiều so với khả chuyển đổi tín hiệu thời gian từ giao thức PTP Sản phẩm ITR thiết bị sử dụng để gia tăng, phân tách thay đổi tín hiệu mã hóa thời gian 55 mm Sản phẩm ITR chuyển đổi: • tín hiệu cáp đồng sang cáp đồng (từ điện áp thấp lên tín hiệu điện áp cao theo mơ hình MOSFET), • tín hiệu cáp đồng sang tín hiệu quang (chế độ truyền tín hiệu cáp quang điện áp thấp), • tín hiệu cáp quang sang tín hiệu cáp đồng (chế độ truyền tín hiệu cáp quang điện áp thấp) Trong trạm biến áp thường có nhiễu điện thế, tái tao ITR sử dụng để vừa “làm sạch” tín hiệu mã hóa thời gian, vừa truyền tiếp tín hiệu qua kết nối quang để tránh can nhiễu điện từ 22 Các sản phẩm Tekron thiết kế từ khởi nguồn ngành công nghiệp lượng, đồng thời gian tất mà Tekron hướng tới 4.2 Các đặc điểm khác biệt sản phẩm Tekron Các sản phẩm Tekron thiết kế từ khởi nguồn ngành công nghiệp lượng, đồng thời gian tất mà Tekron hướng tới Các trạm biến áp mơi trường có ảnh hưởng điện áp khắc nghiệt, với độ nhiễu mức cao tác động tới đường tín hiệu nguồn cấp điện cho thiết bị Quá trình làm việc chặt chẽ với ứng dụng phổ biến hiểu nhu cầu ứng dụng phần cốt lõi trình thiết kết sản phẩm Có số đặc điểm khác biệt đồng hồ Tekron: • • • Tính hiệu khả bảo mật quan trọng Trạm biến áp Có đầu cách ly cường độ dòng cao (mức cách ly đầu 150 mA) Các rơ le bảo vệ thường có khả chịu tải với tín hiệu IRIG-B từ mA đến 10 mA Các bảng chuyển mạch phân phối có tới 30 rơ le bảo vệ, điều làm tải đầu số đồng hồ nhà cung cấp khác Có đầu vào điện áp cách ly với mức tiêu thụ điện thấp Tải phát nhiệt bảng điều khiển vấn đề quan tâm thiết kế mạch điện, đặc biệt với mục tiêu hướng tới lắp đặt rách gọn nhỏ di chuyển phòng điều khiển Các đồng hồ lắp rack Tekron tiêu thụ W (khi khơng có thêm tùy chọn) 12 W sản phẩm TCG 02-G có thêm card mở rộng Các sản phẩm lắp ray tiêu chuẩn DIN tiêu thụ tối đa W Có kích thước nhỏ gọn Sản phẩm TCG 01-G có kích thước nhỏ đủ để lắp hai khoảng trống 1U rack Ngoài ra, đồng hồ có chiều sâu 155 mm, nên tránh xung đột với ống cáp tín hiệu không làm làm cản trở đối lưu làm mát Khối lượng nhỏ (TCG 01-G nặng 0,8 kg TCG 02-G nặng kg) giảm áp lực lên tai gắn rack Các sản phẩm gắn ray tiêu chuẩn DIN có kích thước khối cầu đấu lắp đặt bên bên cạnh thiết bị điều khiển cần tín hiệu đồng thời gian Tính hiệu khả bảo mật quan trọng Trạm biến áp Các đặc điểm sau khiến cho sản phẩm Tekron đặc biệt phù hợp với ứng dụng sở quan trọng: • • • • Khởi động nhanh Các sản phẩm Tekron khơng có hệ điều hành phức tạp khiến nhiều thời gian khởi động Đồng hồ sẵn sàng làm việc sau vài giây kể từ bật nguồn cấp điện, thu tín hiệu GNSS thường đạt trạng thái bám vệ tinh thời gian phút kể từ "khởi động nguội" Được tích hợp sẵn tính an ninh mạng Có nhiều mức mật bảo vệ cung cấp ứng dụng thiết lập cấu hình có hỗ trợ xác thực truy cập SNMP từ xa Không sử dụng giao diện web khơng có giao diện để can thiệp vào đồng hồ Tekron Tồn cấu hình thực việc sử dụng ứng dụng chuyên biệt kết nối với đồng hồ tin Ethernet mã hóa Các đồng hồ Tekron khơng thể cấu hình từ bảng điều khiển mặt trước thiết bị Điều làm giảm khả thay đổi cấu hình mà không phép Việc hiển thị trạng thái bảng điều khiển phía trước sản phẩm TCG 01-G TCG 02-G cung cấp thơng tin hữu ích cho cán kỹ thuật kỹ sư vận hành trạm, xác nhận thời gian xác trạng thái thu tín hiệu vệ tinh GNSS, mà khơng cần phải kết nối máy tính với thiết bị Các sản phẩm TTM 01-E chuyển đổi tín hiệu PTP có đèn LED để thị trạng thái làm việc Các sản phẩm đồng hồ chủ hệ Tekron tính hợp thu tín hiệu vệ tinh GNSS thực dùng với tín hiệu vệ tinh GPS (Mỹ) GLONASS (Nga) Điều nâng cao độ xác ổn định hệ thống 23 Kết luận Một thiết kế kết nối mạng Ethernet tập trung thiết bị điều khiển bảo vệ trọng trạm biến áp giảm chi phí thiết kế, xây lắp bảo trì Giao thức PTP, đặc biệc tuân thủ Power Profile, khắc phục nhiều khó khăn đồng thời gian gặp phải hệ thống tự động hóa trạm phù hợp với xu hướng thiết kế Trạm biến áp dựa giao tiếp Ethernet Hãng Tekron có mười năm kinh nghiệm sản xuất sản phẩm đồng thời gian cho ngành công nghiệp lượng Dải sản phẩm đồng hồ PTP thiết bị hỗ trợ từ ban đầu sản xuất để dùng trạm biến áp chính, sản phẩm từ ý tưởng chạy theo ứng dụng Từ kinh nghiệm lĩnh vực sử dụng để tạo sản phẩm hỗ trợ PTP cho phép ứng dụng khách hàng phát triển thiết kế đồng thời gian sử dụng giao thức công nghệ trì tính tương thích với phương pháp đồng thời gian triển khai Tài liệu tham khảo [1] D.M.E Ingram, P Schaub, D.A Campbell & R.R Taylor, “Evaluation of precision time synchronisation methods for substation applications”, 2012 International IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization for Measurement, Control and Communication (ISPCS 2012), San Francisco, USA, 23-28 September 2012 Available from http://eprints.qut.edu.au/53218/ [2] D.M.E Ingram, P Schaub, D.A Campbell & R.R Taylor, “Quantitative assessment of fault tolerant precision timing for electricity substations”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, October 2013 Volume 62, Issue 10, pp 2694-2703 Available from http:// eprints.qut.edu.au/56835/ Về tác giả David Ingram David người đứng đầu Ingram Technology, tư vấn lĩnh vực tự động hóa trạm biến áp Ơng có nhiều kinh nghiệm lĩnh vực truyền tải, phân phối sản xuất công nghiệp điện, có nhiều thời gian làm việc vai trị phân tích hệ thống, kiểm tra phát triển sản phẩm Đề tài tiến sỹ vật lý (PhD) ông nghiên cứu chi tiết đặc tính hoạt động xử lý IEC 61850-9-2, Giao thức thời gian xác cao (PTP) tiêu chuẩn IEEE C37.238 PTP Power System Profile David Kỹ sư chuyên nghiệp đăng ký Queensland (Australia), thành viên cao cấp IEEE, thành viên đặc biệt hiệp hội kỹ sư Australia APEC Brian Smellie Brian sáng lập viên Tekron, với bề dày kinh nghiệm lâu năm thiết kế điện tử Trước thành lập Tekron, ông chịu trách nhiệm việc thiết kế, phát triển sản xuất thành công sản phẩm công nghiệp điện đại Làm việc với thuật toán phức tạp xử lý vấn đề liên quan đến độ xác nano giây niềm đam mê Brian Ghi nhận đồng nghiệp chuyên môn lực kỹ thuật lĩnh vực điện tử giúp cho ông giành giải thưởng danh giá nhà sáng tạo hàng đầu năm vào năm 2005 Viện Kỹ sư chuyên nghiệp New Zealand trao tặng 24 THÔNG TIN LIÊN HỆ Tekron is a leading developer of accurate GPS/ GLONASS clocks and time synchronisation solutions for use in industrial applications Tekron International Limited L1, 47 The Esplanade Lower Hutt 5012, New Zealand A N TY 10 YEARS Tekron International Limited P.O Box 38-185 Lower Hutt 5045, New Zealand Điện thoại: + 64 566 7722 DE WA WI RR W O RL D ABOUT TEKRON E-mail: sales@tekron.com www.tekron.com 25