Zeit und Frequenz synchronisiert

Lösungen für Smart Grid und Versorgungsunternehmen

Moderne Stromnetze erfordern eine synchronisierte Zeitsteuerung zwischen Schutzrelais, Zeigermesseinheiten (PMUs), Ereignisrekordern und SCADA-Systemen. Die Standards IEEE C37.118 und IEC 61850 schreiben eine Zeitgenauigkeit von unter -Mikrosekunden für die PMU-Datenaggregation und Fehleranalyse vor. Wide Area Monitoring Systems (WAMS) sind auf präzise Zeitstempel angewiesen, um Netzereignisse über geografisch verteilte Umspannwerke hinweg zu korrelieren, sodass Betreiber Instabilitäten erkennen und kaskadierende Ausfälle verhindern können.

Das Smart-Grid-Timing muss außerdem resistent gegen GPS-Störungs- und Spoofing-Angriffe sein, die zu einer zunehmenden Bedrohung für kritische Infrastrukturen geworden sind. Eine robuste Timing-Architektur bietet mehrere Referenzquellen, redundante Verteilungspfade und erweiterte Holdover-Funktionen, um den Betrieb bei GNSS-Ausfällen aufrechtzuerhalten.

Ein Smart-Grid-Timing-System muss Folgendes bieten:

• UTC-verfolgbare Zeitmessung mit einer Genauigkeit von mehr als 1 Mikrosekunde in allen Umspannwerken

• IEEE 1588v2 (PTP) Grandmaster-Fähigkeit für IEC 61850-Unterstationen

• IRIG-B- und 1PPS-Ausgänge für ältere Schutzrelais und PMUs

• 10-MHz-Referenz für Frequenzüberwachungsgeräte

• Redundante Timing-Quellen mit automatischem Failover

• Erweiterter Holdover (Stunden bis Tage) bei GNSS-Ausfällen

• Zentralisierte Überwachung und Verwaltung aller Zeitanlagen

Im regionalen Kontrollzentrum stellen redundante GS5500- und GS5620B-Einheiten primäre und Backup-Timing-Referenzen bereit. Der GS5600 aggregiert den Status aller Unterstationen für eine zentrale Überwachung.

Zeitsignale werden über zwei Wege an die Unterstationen verteilt: PTP/NTP über das WAN des Versorgungsunternehmens (verwaltetes Ethernet) und dedizierte Zeitverbindungen über GS5710-Glasfaserübertragung für kritische Schutzsysteme.

An jeder Unterstation empfangen GS5500- oder GS3100-Einheiten die Zeitsteuerung und verteilen PTP/NTP im lokalen LAN. GS5210-Geräte erzeugen 1 PPS, 10 MHz und IRIG-B für ältere Relais und PMUs. Die doppelte-Eingangsredundanz gewährleistet ein automatisches Failover zwischen dem WAN-Timing-Pfad und einem lokalen GPS-Empfänger.

• Stellen Sie an jeder Unterstation redundante Timing-Quellen bereit: primär über WAN/Glasfaser, sekundär über lokales GPS

• Konfigurieren Sie die automatische Eingangsumschaltung mit einem 3-Puls-Verlustschwellenwert, um störendes Umschalten zu vermeiden

• Verwenden Sie GS5710-Glasfaserverbindungen für ein sicheres Timing, unabhängig vom WAN-Netzwerk

• Überwachen Sie alle Timing-Assets über SNMP und integrieren Sie Alarme in das bestehende SCADA-System

• Testen Sie die Holdover-Leistung vierteljährlich, indem Sie die GNSS-Antennen für 24-Stunden-Zeiträume trennen

Diese Smart-Grid-Timing-Architektur bietet eine Komplettlösung für die Anforderungen der Versorgungssynchronisation. Die Kombination aus PTP/NTP-Netzwerk-Timing, dedizierten Glasfaser-Timing-Verbindungen, Rubidium-Holdover und zentraler Verwaltung gewährleistet eine kontinuierliche, genaue Synchronisierung im gesamten Stromnetz, selbst bei längeren GNSS-Ausfällen. Die Architektur erfüllt die Anforderungen von IEEE C37.118, IEC 61850 und NERC CIP für das Timing kritischer Infrastrukturen.