44
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
Система единого точного времени
для энергообъектов и диспетчерских
центров электросетевых компаний
В
начале
тысячелетия
в
связи
с
появлением
до
-
ступного
микропроцессорного
оборудования
началось
его
массовое
внедрение
в
составе
управляющих
и
вспомогательных
систем
энерго
-
объектов
(
электрических
подстанций
)
в
РФ
.
Такие
систе
-
мы
как
релейная
защита
и
автоматика
(
РЗА
),
телемеха
-
ника
и
др
.
стали
строиться
на
базе
микроконтроллеров
,
в
составе
которых
реализованы
часы
,
позволяющие
принимать
и
хранить
данные
о
шкале
времени
(
ШВ
).
Это
открыло
возможность
относительно
просто
регистрировать
текущие
данные
о
событиях
и
па
-
раметрах
электрических
сетей
с
привязкой
их
к
ШВ
.
Одновременно
увеличилось
количество
регистри
-
руемых
параметров
,
что
в
совокупности
позволяет
достаточно
подробно
проанализировать
события
,
которые
произошли
в
сетях
при
технологических
нарушениях
(
отключение
электрической
подстан
-
ции
,
неправильная
работа
вспомогательных
систем
и
т
.
п
.),
и
определить
,
какие
события
предшествовали
нарушению
и
какие
из
них
стали
его
причиной
.
Также
ШВ
должна
быть
не
только
единой
для
пред
-
приятия
,
но
и
точной
,
то
есть
соответствовать
единой
ШВ
РФ
.
Это
необходимо
для
обмена
технологической
информацией
между
предприятиями
и
системным
оператором
,
совместного
расследования
техноло
-
гических
нарушений
.
Для
этого
используется
шкала
всемирного
координированного
времени
UTC.
В
подавляющем
большинстве
случаев
ШВ
на
энергообъекте
формируется
на
основе
данных
приемников
сигналов
глобальных
навигационных
спутниковых
систем
(
ГНСС
)
ГЛОНАСС
и
/
или
GPS.
В
ГНСС
передаются
данные
о
ШВ
национально
-
го
эталона
,
реализующего
ШВ
UTC.
В
частности
,
в
ГЛОНАСС
передаются
данные
ШВ
UTC,
воспро
-
изводимой
российским
государственным
эталоном
времени
и
частоты
(
ГЭВЧ
) — UTC(SU).
Вместе
с
тем
данные
о
шкале
времени
ГЭВЧ
могут
быть
получены
по
наземным
каналам
связи
с
использованием
специальных
устройств
синхрони
-
зации
ШВ
,
как
это
реализовано
,
например
,
в
аэро
-
космической
отрасли
,
железнодорожной
инфра
-
структуре
,
военных
системах
и
др
.
С
увеличением
функциональности
РЗА
и
систем
управления
оборудованием
появляется
возможность
обработки
большего
количества
событий
с
меньшим
интервалом
времени
между
ними
.
В
связи
с
чем
тре
-
бования
к
точности
сигналов
ШВ
возрастают
.
Напри
-
мер
,
если
для
более
ранних
стандартов
МЭК
60870-
103/104
вполне
хватало
точности
синхронизации
ШВ
в
1
мс
с
помощью
протоколов
времени
NTP/SNTP,
то
для
нового
стандарта
МЭК
61850-9.2
требуемая
точ
-
ность
ШВ
составляет
уже
1
мкс
.
При
этом
надежность
приема
сигналов
точного
времени
стала
существенно
влиять
на
надежность
работы
РЗА
.
Раньше
перебои
в
приеме
сигналов
точного
времени
не
приводили
к
значимым
послед
-
ствиям
и
лишь
усложняли
анализ
событий
.
В
обо
-
рудовании
РЗА
,
использующем
в
работе
протокол
МЭК
61850-9.2,
сбой
или
некорректная
работа
сис
-
темы
точного
времени
приводит
к
нарушению
его
ра
-
боты
,
что
уже
наблюдалось
в
АО
«
ОЭК
».
Кроме
того
,
единая
точная
ШВ
является
необходи
-
мым
условием
для
реализации
диагностики
развития
дефектов
оборудования
(
посредством
мониторинга
событий
)
до
отказов
и
аварий
.
В
совокупности
с
пре
-
диктивной
аналитикой
это
позволяет
своевременно
проводить
изменение
режимов
работы
и
/
или
ремонты
оборудования
,
вырабатывать
управленческие
реше
-
ния
о
его
дальнейшей
эксплуатации
или
замене
.
Для
этого
необходимо
анализировать
информацию
о
пара
-
метрах
работы
оборудования
,
поступающую
от
систем
управления
и
мониторинга
,
устанавливать
с
помощью
математического
аппарата
(
например
,
машинного
обу
-
чения
)
причинно
-
следственные
связи
наступления
одних
событий
после
других
.
Только
корректное
рас
-
положение
параметров
событий
на
ШВ
позволит
сфор
-
мировать
адекватные
причинно
-
следственные
связи
.
Само
время
также
является
параметром
работы
оборудования
.
Например
,
кроме
положения
комму
-
тационного
аппарата
необходимо
знать
время
его
работы
(
на
отключение
,
на
включение
),
момент
ко
-
роткого
замыкания
,
время
реакции
защиты
и
т
.
д
.
Подходы
по
применению
мониторинга
,
предиктив
-
ной
аналитики
,
требующие
единой
и
точной
ШВ
,
закреп
-
Ужесточение
требований
к
точности
и
надежности
системной
шкалы
времени
(
ШВ
)
в
электроэнергетике
,
а
также
изменения
в
геополитической
обстановке
приводят
к
необ
-
ходимости
пересмотра
существующих
способов
организации
ШВ
.
АО
«
ОЭК
»
разработало
методические
рекомендации
«
Система
единого
точного
времени
(
СЕТВ
)
на
объектах
высоковольтных
сетей
».
Богданов
Е
.
А
.,
начальник
управления
АСУиТМ
АО
«
ОЭК
»
Шварц
М
.
Н
.,
к
.
т
.
н
.,
заведующий
лабораторией
МТУСИ
Кольцов
П
.
А
.,
заместитель
технического
директора
по
АСТУ
и
связи
АО
«
ОЭК
»
Иванов
А
.
Н
.
45
лены
:
в
приказах
Минэнерго
о
правилах
технического
обслуживания
и
ремонта
оборудования
и
систем
под
-
станций
от
25.10.2017
№
1013
и
13.07.2020
№
555;
указе
президента
РФ
о
развитии
искусственного
интеллекта
от
10.10.2019;
методических
рекомендациях
по
цифровой
трансформации
государственных
корпораций
и
компа
-
ний
с
государственным
участием
от
6
ноября
2020
года
.
В
свете
вышеизложенного
,
а
также
текущей
геополи
-
тической
обстановки
,
надежное
обеспечение
сигнала
-
ми
единого
точного
времени
управляющих
и
вспомога
-
тельных
систем
подстанций
электросетевых
компаний
становится
все
более
актуальным
.
Для
реализации
СЕТВ
необходимо
решить
три
основные
задачи
:
1)
формирование
в
рамках
предприятия
единой
сис
-
темной
ШВ
,
соответствующей
шкале
времени
UTC(SU)
с
точностью
не
хуже
1
мс
,
для
обеспечения
меток
времени
в
журналах
событий
SCADA-
систем
;
2)
формирование
ШВ
с
точностью
лучше
1
мкс
для
оборудования
,
использующего
протокол
61850-9.2;
3)
обеспечение
длительной
стабильности
ШВ
с
за
-
данной
точностью
,
а
также
исключение
зависимо
-
сти
от
приема
сигналов
ГНСС
.
На
сегодня
в
АО
«
ОЭК
»
имеются
следующие
про
-
блемы
:
–
отдельные
системы
на
подстанциях
используют
ШВ
от
различных
источников
,
что
может
приво
-
дить
к
расхождению
ШВ
на
подстанции
;
–
большое
количество
отдельных
источников
точно
-
го
времени
избыточно
,
при
этом
отказ
конкретного
приведет
к
потере
ШВ
для
части
оборудования
;
–
некоторые
системы
используют
сигналы
точного
времени
от
серверов
из
сети
Интернет
,
при
этом
их
надежность
и
точность
неизвестны
;
–
имеются
зарегистрированные
факты
сбоев
рабо
-
ты
серверов
точного
времени
АСУ
ТП
по
причине
постановки
преднамеренных
внешних
помех
для
приема
сигналов
ГНСС
(«
спуффинг
» —
подмена
реальных
сигналов
ГНСС
ложными
сигналами
),
сбои
могут
возникать
и
по
иным
причинам
(
ин
-
дустриальные
помехи
,
помехи
от
передатчиков
,
аварии
в
работе
ГНСС
,
отключение
ГНСС
ввиду
военных
действий
или
санкций
);
–
прием
ШВ
от
GPS
является
ненадежным
решени
-
ем
ввиду
возможного
ее
отключения
или
непра
-
вильной
работы
.
Анализ
построения
СЕТВ
в
других
отраслях
пока
-
зал
,
что
возможно
несколько
вариантов
повышения
надежности
приема
и
распределения
ШВ
:
–
применение
резервированного
централизованно
-
го
решения
,
то
есть
использование
единых
общих
ведущих
часов
предприятия
;
–
создание
ведущих
часов
предприятия
на
базе
квантовых
эталонов
частоты
с
получением
сиг
-
налов
единого
точного
времени
от
ГЭВЧ
или
от
ведущих
часов
сторонних
организаций
;
–
применение
наземных
каналов
сетей
связи
для
при
-
ема
и
распределения
сигналов
точного
времени
.
Совместное
применение
этих
методов
сделает
СЕТВ
независимой
от
надежности
приема
сигналов
ГНСС
.
В
то
же
время
приемники
ГНСС
могут
исполь
-
зоваться
в
качестве
резервных
для
ведущих
или
стан
-
ционных
часов
для
повышения
надежности
и
устойчи
-
вости
СЕТВ
в
различных
условиях
работы
сети
связи
.
В
общем
случае
СЕТВ
может
состоять
из
следу
-
ющих
подсистем
:
•
Подсистема
ведущих
часов
РСК
,
на
базе
кванто
-
вых
стандартов
частоты
с
приемом
ШВ
от
ГЭВЧ
по
наземным
каналам
связи
.
Эти
часы
также
могут
иметь
в
своем
составе
встроенные
приемники
сиг
-
налов
ГНСС
в
качестве
резервных
источников
ШВ
.
Кроме
того
,
при
потере
всех
источников
ШВ
в
них
должен
быть
реализован
режим
хранения
ШВ
(
хро
-
нирование
)
по
сигналам
системы
тактовой
сетевой
синхронизации
(
ТСС
),
обеспечивающий
тактиро
-
вание
внутреннего
генератора
часов
сигналами
эталонной
частоты
.
Это
обеспечит
поддержание
ШВ
с
высокой
точностью
на
время
восстановления
связи
с
ГЭВЧ
или
работы
приемников
ГНСС
.
•
Подсистема
подстанционных
часов
для
формиро
-
вания
,
хранения
и
передачи
ШВ
оборудованию
по
-
требителей
по
сетевым
протоколам
времени
NTP/
SNTP
или
PTP.
Эти
часы
должны
получать
ШВ
от
ведущих
часов
предприятия
,
а
в
качестве
резер
-
ва
использовать
встроенные
приемники
сигналов
ГНСС
.
Кроме
того
,
при
потере
всех
источников
ШВ
в
них
также
должен
быть
реализован
режим
хране
-
ния
ШВ
(
хронирование
)
по
сигналам
системы
ТСС
,
синхросигналы
которой
формируются
от
Первично
-
го
эталонного
генератора
(
ПЭГ
)
или
от
резервного
первичного
эталонного
источника
(
ПЭИ
).
•
Подсистема
первичного
эталонного
источника
(
ПЭИ
)
частоты
и
времени
,
способного
длитель
-
но
автономно
хранить
и
воспроизводить
частоту
и
время
с
необходимой
точностью
.
•
Сеть
связи
для
передачи
сигналов
ТСС
и
ШВ
:
– IP-
сеть
передачи
данных
с
поддержкой
син
-
хронного
Ethernet
и
протокола
PTP
с
профилем
настроек
по
рекомендации
МСЭ
-
Т
G.8275.1(2)
либо
по
стандарту
МЭК
61850;
–
сеть
связи
SDH
для
передачи
ШВ
в
потоках
E1
с
помощью
специальной
аппаратуры
распре
-
деления
времени
(
АРСВ
);
–
выделенные
оптоволоконные
линии
связи
для
передачи
ШВ
в
протоколе
PTP.
Выбор
конкретного
способа
передачи
ШВ
дол
-
жен
осуществляться
с
учетом
имеющейся
к
моменту
строительства
СЕТВ
инфраструктуры
.
ВЫВОДЫ
Необходим
пересмотр
существующих
способов
орга
-
низации
синхронизации
ШВ
от
децентрализованных
решений
в
пользу
централизованных
и
резервирован
-
ных
со
способностью
длительно
сохранять
заданные
параметры
точности
ШВ
в
автономном
режиме
.
Актуальность
строительства
СЕТВ
в
РСК
заставляет
более
широко
рассматривать
проблему
обеспечения
ШВ
на
объектах
отрасли
.
Появляется
задача
строительства
нескольких
технологически
связанных
СЕТВ
с
единой
ШВ
,
в
том
числе
для
системного
оператора
,
электросе
-
тевых
компаний
,
генерации
,
крупных
потребителей
.
Целесообразно
создать
отраслевую
нормативную
базу
,
в
основу
которой
можно
положить
имеющиеся
в
АО
«
ОЭК
»
наработки
—
методические
рекоменда
-
ции
«
Система
единого
точного
времени
на
объек
-
тах
высоковольтных
сетей
АО
«
ОЭК
»
и
результаты
проектирования
СЕТВ
.
Р
№
2 (77) 2023
Оригинал статьи: Система единого точного времени для энергообъектов и диспетчерских центров электросетевых компаний
Ужесточение требований к точности и надежности системной шкалы времени (ШВ) в электроэнергетике, а также изменения в геополитической обстановке приводят к необходимости пересмотра существующих способов организации ШВ. АО «ОЭК» разработало методические рекомендации «Система единого точного времени (СЕТВ) на объектах высоковольтных сетей».
