Trạm biến áp số là trạm biến áp sử dụng công nghệ quang hóa để chuyển đổi tín hiệu đo lường, điều khiển, trạng thái, cảnh báo cho thiết bị nhất thứ từ mức tủ MK ngăn lộ (hoặc từ mức thiết bị) đặt ngoài trời thông qua các bộ biến đổi và hệ thống cáp quang để đưa tín hiệu về các thiết bị Rơ le/BCU lắp đặt tại tủ điều khiển, bảo vệ đặt trong phòng điều khiển trung tâm. Điều này giúp dữ liệu được truyền và chia sẻ dễ dàng hơn giữa các thiết bị nhất thứ và nhị thứ theo thời gian thực, nhờ đó dữ liệu có thể được sử dụng, xử lý tốt hơn.
Các thiết bị truyền tín hiệu dựa trên nền tảng Ethernet, vì vậy việc đồng bộ thời gian giữa các thiết bị là điều quan trọng mang lại sự chính xác tuyệt đối. Trong bài viết này, BKAS Co Ltd sẽ giới thiệu một số phương thức đồng bộ thời gian và ứng dụng trong trạm biến áp số.
1. GPS
GPS viết tắt của Global Position System là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, bao gồm một số lượng vệ tinh nhân tạo bay quanh quỹ đạo Trái Đất. Ngoài dùng để định vị vị trí, hệ thống này còn có các đồng hồ nguyên tử cho phép các thiết bị ở mặt đất có thể đồng bộ thời gian trực tiếp thông qua sóng vô tuyến.
Đồng bộ thời gian qua GPS có độ chính xác 10 nano giây. Đồng bộ thời gian qua GPS là phương pháp có độ chính xác nhất hiện nay, trực tiếp lấy thời gian từ các đồng hồ nguyên tử.
Thông thường các thiết bị đồng bộ thời gian trực tiếp với GPS sẽ là Master Clock trong hệ thống.
Hình 1: Đồng bộ thời gian với hệ thống GPS
2. SNTP/ NTP
NTP viết tắt của Network Time Protocol, là một phương thức đồng bộ thời gian trong mạng máy tính. Độ chính xác của NTP trong phạm vi vài mili giây. SNTP viết tắt của Simple Network Time Protocol là phương thức đồng bộ thời gian phát triển của NTP, nhưng đã loại bỏ một số thuật toán bảo mật.
SNTP/ NTP hoạt động dựa trên mô hình Server-Client. Các thiết bị Client sẽ đồng bộ thời gian với thiết bị Server thông qua địa chỉ IP của Server.
Hình 2: Đồng bộ thời gian bằng SNTP/ NTP
SNTP/ NTP hoạt động theo cấu trúc phân tầng. Mỗi tầng gọi là “Stratum”
- Stratum 0: Tầng thiết bị nhận thời gian thực từ các đồng hồ nguyên tử hoặc máy phát thời gian
- Stratum 1: Tầng thiết bị nhận thời gian từ thiết bị ở tầng Stratum 0
- Stratum 2: Tầng thiết bị nhận thời gian từ thiết bị ở tầng Stratum 1
- Stratum 3: Tầng thiết bị nhận thời gian từ thiết bị ở tầng Stratum 2
Với mô hình này thì mỗi thiết bị có thể là Server hoặc Client. Càng qua nhiều Stratum thì độ chính xác của thời gian càng giảm.
Hình 3: Cấu trúc phân tầng của SNTP/ NTP
3. PTP
PTP (precision time protocol) là một giao thức mạng dùng để đồng bộ thời gian trong mạng cục bộ được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 1588. Độ chính xác của PTP đạt tới mức micro giây, khiến nó phù hợp với các hệ thống đo lường và điều khiển chính xác cao.
PTP là giao thức dựa trên mô hình Master – Slave, với Master là thiết bị có thời gian chính xác và Slave là thiết bị cần đồng bộ. Giao thức này hoạt động có xét đến độ trễ mạng (latency network), dẫn tới thời gian của Slave được đồng bộ với độ chính xác rất cao.
PTP có 2 chế độ:
- TC (Transparent Clock): Dùng khi gói tin đi qua switch mạng trung gian, switch này sẽ điều chỉnh thời gian gói tin trước khi gửi tới thiết bị tiếp theo.
- BC (Boundary Clock): Thiết bị vừa có khả năng làm Master, vừa có khả năng làm Slave. Sử dụng khi trong mạng có nhiều thiết bị cần đồng bộ mà chỉ có duy nhất một Master.
Hình 4: So sánh một vài phương pháp đồng bộ thời gian
4. Ứng dụng trong Trạm biến áp số
Hình dưới mô tả cách ứng dụng đồng bộ thời gian trong trạm biến áp số.
Lắp đặt 2 bộ đồng bộ thời gian GPS dự phòng song song để nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Hai bộ đồng bộ GPS này là Master Clock của hệ thống, cung cấp thời gian chính xác cho toàn bộ hệ thống thông qua giao thức SNTP và PTP.
- Tầng Process Level & Bay Level sử dụng giao thức PTP (IEEE 1588v2), chế độ TC mode. Đáp ứng theo tiêu chuẩn IEC 61850-9-2.
- Tầng Station Level sử dụng giao thức SNTP
Hình 5: Mô hình sử dụng bộ đồng bộ thời gian trong trạm biến áp số
Trên đây là bài viết về một số phương thức đồng bộ thời gian và ứng dụng trong trạm biến áp số. Cảm ơn Quý khách hàng đã quan tâm theo dõi.
Quý khác hàng có nhu cầu về sản phẩm & dịch vụ tự động hoá vui lòng liên hệ.
Xem thêm
- Switch mạng dành cho trạm biến áp: RHG9528 – Switch công nghiệp 28 cổng Layer 2 IEC61850 – BKAS CO.,LTD
- Bộ đồng bộ thời gian GPS: NTS7500-PTP – Thiết bị đồng bộ thời gian GPS Time Server – BKAS CO.,LTD
