Tempo e frequenza sincronizzati

Soluzioni per Smart Grid e Utilities

Le moderne reti elettriche richiedono tempistiche sincronizzate tra relè di protezione, unità di misurazione dei fasori (PMU), registratori di eventi e sistemi SCADA. Gli standard IEEE C37.118 e IEC 61850 impongono una precisione temporale inferiore al-microsecondo per l'aggregazione dei dati PMU e l'analisi dei guasti. I sistemi WAMS (Wide Area Monitoring Systems) dipendono da timestamp precisi per correlare gli eventi di rete tra sottostazioni geograficamente disperse, consentendo agli operatori di rilevare instabilità e prevenire guasti a cascata.

La tempistica della rete intelligente deve anche essere resistente agli attacchi di disturbo del GPS e di spoofing, che sono diventati una minaccia crescente per le infrastrutture critiche. Una solida architettura di temporizzazione fornisce molteplici fonti di riferimento, percorsi di distribuzione ridondanti e capacità di holdover estesa per mantenere le operazioni durante le interruzioni del GNSS.

Requisiti di sistema

Un sistema di temporizzazione della rete intelligente deve fornire:

• Tempo tracciabile UTC- con una precisione migliore di 1 microsecondo in tutte le sottostazioni

• Funzionalità Grandmaster IEEE 1588v2 (PTP) per sottostazioni IEC 61850

• Uscite IRIG-B e 1PPS per relè di protezione e PMU legacy

• Riferimento di 10 MHz per apparecchiature di monitoraggio della frequenza

• Sorgenti di temporizzazione ridondanti con failover automatico

• Holdover esteso (da ore a giorni) durante le interruzioni del GNSS

• Monitoraggio e gestione centralizzati di tutte le risorse di cronometraggio

Prodotti consigliati

Server dell'ora NTP/PTP GS5500

Il GS5500 funge da PTP Grandmaster primario per la LAN della sottostazione, distribuendo la temporizzazione IEEE 1588v2 a IED, unità di fusione e dispositivi PMU sulla rete Ethernet della sottostazione. Fornisce inoltre NTP per sistemi SCADA e workstation di gestione.

GS5620B Server dell'ora al rubidio

Con la ritenzione del rubidio che fornisce una precisione migliore di 1 microsecondo nell'arco di 24 ore, il GS5620B garantisce una temporizzazione continua durante interruzioni prolungate del GNSS causate da disturbi, spoofing o danni all'antenna.

Server orario NTP GPS GS3100

Per le sottostazioni della rete di distribuzione che richiedono una tempistica NTP economicamente vantaggiosa, il GS3100 fornisce un NTP sincronizzato GPS affidabile con un valore eccellente per implementazioni su larga scala.

Server di sincronizzazione dell'ora GS5600

Il GS5600 fornisce una gestione centralizzata della temporizzazione per reti di grandi servizi, aggregando lo stato della temporizzazione da più sottostazioni e fornendo monitoraggio unificato, gestione degli allarmi e reporting.

Orologio da Gran Maestro GS5210

Per le sottostazioni con apparecchiature legacy che richiedono 10 MHz, 1 PPS e IRIG-B, il GS5210 genera tutti i segnali di riferimento richiesti da un'unica piattaforma disciplinata GNSS-.

GS5710 Apparecchiatura di trasmissione in fibra ottica

Il GS5710 consente il trasferimento temporale a lunga-distanza dai centri di controllo regionali alle sottostazioni remote tramite l'infrastruttura in fibra esistente, eliminando la necessità di ricevitori GPS individuali in ciascuna posizione.

Architettura del sistema

Nel centro di controllo regionale, le unità ridondanti GS5500 e GS5620B forniscono riferimenti temporali primari e di backup. Il GS5600 aggrega lo stato di tutte le sottostazioni per il monitoraggio centralizzato.

I segnali di temporizzazione vengono distribuiti alle sottostazioni tramite due percorsi: PTP/NTP sulla WAN dell'utilità (Ethernet gestita) e collegamenti di temporizzazione dedicati tramite trasmissione in fibra ottica GS5710 per sistemi di protezione critici.

In ciascuna sottostazione, le unità GS5500 o GS3100 ricevono la temporizzazione e distribuiscono PTP/NTP sulla LAN locale. Le unità GS5210 generano 1 PPS, 10 MHz e IRIG-B per relè e PMU legacy. La ridondanza del doppio-input garantisce il failover automatico tra il percorso temporale WAN e un ricevitore GPS locale.

Fonte	Tipo di segnale	Distributore	Consumatori tipici
GS5500	PTP (1588v2)	Commutatore di rete	PMU, IED, unità di fusione
GS5500	NTP	Commutatore di rete	SCADA, RTU, postazioni di lavoro
GS5210	1 PPS (TTL)	GS6605A	Relè di protezione, registratori di eventi
GS5210	IRIG-B(CC)	GS6606	PMU legacy, sequenza di registratori di eventi
GS5620B	1 PPS + 10MHz	GS5227	Riferimento di backup per tutti i tempi della sottostazione

Raccomandazioni per l'integrazione

• Distribuire fonti di cronometraggio ridondanti in ciascuna sottostazione: primaria da WAN/fibra, secondaria da GPS locale

• Configurare la commutazione automatica degli ingressi con una soglia di perdita di 3 impulsi per evitare commutazioni fastidiose

• Utilizza collegamenti in fibra GS5710 per i tempi di protezione-, indipendentemente dalla rete WAN

• Monitorare tutte le risorse di cronometraggio tramite SNMP e integrare gli allarmi nel sistema SCADA esistente

• Testare trimestralmente le prestazioni di mantenimento scollegando le antenne GNSS per periodi di 24 ore

Conclusione

Questa architettura di temporizzazione della rete intelligente fornisce una soluzione completa per i requisiti di sincronizzazione dei servizi pubblici. La combinazione di temporizzazione di rete PTP/NTP, collegamenti di temporizzazione in fibra dedicati, holdover al rubidio e gestione centralizzata garantisce una sincronizzazione continua e accurata sull'intera rete elettrica, anche durante interruzioni prolungate del GNSS. L'architettura soddisfa i requisiti IEEE C37.118, IEC 61850 e NERC CIP per la tempistica delle infrastrutture critiche.