电力系统时钟同步存在的问题及改进建议

经过多年建设，我国电力行业的时钟同步支撑网络已经初具规模，也起到了显著的支撑作用，但是由于种种原因，目前电力系统时钟同步网仍然存在很多不足和隐患，因此提出几点问题和相关改进建议。

1、电力时钟同步网存在的问题

1）在时钟同步分区布局方面还不完善。目前东北、西北地区同步等级较低，还没有建设成与“三华”时钟同步网地位相同、互为备用的同步大区，只能通过骨干传输网接受其他大区的同步，对时钟同步性能有一定影响。南方电网的时钟同步与我国其他地区还未互联，处于独立运行状态，这对今后大电网互联运行埋下了隐患。笔者认为今后我国电力时钟同步网的分区布局和相互关系应。

2）在时钟同步网络设计方面还有很多漏洞。目前的设计基本可以避免网络正常情况下同步环、同步倒挂等严重问题。但很少考虑故障因素导致同步传输网络结构变化对同步性能的影响。电力通信普遍应用SDH系统，日常存在一定量的通道切换，可以说网络拓扑实时变化，如果不在设计时钟同步网时全面考虑，可能在特定网络情况下，出现严重同步问题，导致连锁故障。

3）时钟同步网络建设不规范，需要优化。目前时钟同步网普遍存在大量建设问题，如：一、二级时钟相对冗余，底层时钟不足，导致同步网的性能无法最大限度发挥；同步网尤其是省内以下层同步网的备用路由普遍不完整，部分同步节点实际上是单源单线运行，存在隐患；大多数同步时钟链路过长，影响了时钟频率性能；同步节点随意找源滥接现象比较严重等。

4）同步时间源的选取问题存在较大隐患。由于卫星同步系统在精度、稳定度、鲁棒性等方面综合性能较好，目前电力行业的同步源基本优先取GPS信号。这种方式成本低、性能好、应用方便，但技术受制于国外，随时存在人为性能劣化甚至“失源”的可能。所以，是建议统筹考虑GPS、北斗、地面链路等时钟源，合理综合利用，实现同步网的可靠运行。

5）时钟同步网的运行维护工作还有些欠缺。时钟同步性能对通信网的影响一般是长时间缓慢变化的，对通信网所承载电力业务的影响更难察觉。则容易导致对时钟同步的运维工作得不到重视。目前电力行业还存在同步系统“不坏不管”的现象，对同步网性能影响较大。

2、电力时钟同步网的改进建议

随着我国智能电网的建设和信息通信技术的发展，电力系统今后还将对时钟同步提出更高要求，这决定着电力时钟同步技术的发展方向。未来同步技术的发展和改进主要包括以下4个方向。

1）时钟同步网全同步

时钟同步网的基本功能是准确地将频率基准信号从基准源传递给同步网的各节点，从而调节网中的各时钟、通信设备及其他业务设备，以建立并保持同步，满足各类业务信息的要求。如上所述，目前时钟同步网是分区主从同步方式，是一种准同步方式。即同步区内完全同步，同步区之间伪同步。未来电力一次网络将面临大区互联的新形势，客观要求同步支撑网络打破区域的限制，实现全网同步。

同步网全同步演进法主要包括实时监测调控法、多时钟比对法、北斗双向通信法等。实时监测调控法是建立实时监测调控系统，把各个PRC监测起来，实时监测各铯钟之间的相对误差，通过此误差调整各个时钟，使多个PRC之间的偏差达到最小（在允许的范围内），基准时钟工作在同一个基准上，从而实现全网同步。多时钟比对法采用高精度的频率标准系统，各同步基准之间的比对属于绝对测量，结果更加精确。即各同步基准都与标准系统比较得到绝对误差，用绝对误差通过简单的相减或更复杂的算法得出两两同步基准之间的相对误差，再用得出的相对误差来调整各同步基准，达到全同步的目的。北斗双向通信法与多时钟比对法类似，利用北斗的双向通信功能及北斗的地面标准系统，将各个同步区的基准与高精度标准系统比对，将误差反传调节分区基准，逐步减小不同同步基准之间的偏差。

2）时钟同步和时间同步两网合一

除时钟同步网外，电力系统还有一种基于协调世界时（UTC）组建的时间同步网。时间同步又称相位同步，时间同步网是传递绝对时间信号，为网络提供统一时间的支撑网络。时间同步是为了将网络上设备的时间信息基于UTC协调世界时时间偏差限定在足够小的范围内。时间同步网和时钟同步网具有相同点，也有许多不同之处。

两类同步网的相同点包括：①具有相同的同步时钟源，如：原子钟、GPS时标信号、高稳定度石英振荡器等。②上下级采用主从同步、准同步或混合同步方式。两类同步网的不同点包括：①时钟同步网输出为高稳定度、连续的正弦波或脉冲信号；而时间同步网则定时（例如每隔1s或1min）输出标准时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）信号。②时钟同步网采用数据电路传送同步时钟信号：时间同步网可采用数据电路或IP电路传送时间同步信号；③时钟同步采用硬件同步方法，时间同步可采用硬件同步方法，也可采用软件同步方法；④两类同步网的输出信号具有稳定度与精确度的要求；时间同步网输出时间的精度是相对于基准时间（通常为UTC）的偏差；时钟同步网输出时钟的精确度是相对于标称频率的偏差。

今后，时钟同步和时间同步将向联合组网的方向发展，应用共有的同步源和同步网络传递频标和时标，将两类同步终端集成。将大大节省同步资源，提高同步效率，减小运行维护难度。

3）天地互备的同步网络

如上所述，同步网从时钟源看，大致分为地面时钟源和天空卫星时钟源两种。地面时钟源包括铯钟、铷钟、氢钟及其组合。天空卫星时钟源包括GPS、GLONASS、伽利略和北斗。总体来看，天空卫星同步源精度高，接入灵活，便于应用。地面时钟源可为电力专网独有，安全性较高，同步质量有保证。两类同步源有各自的优点，也存在各自的不足。长远看，两类同步源在电力系统应用中将长期共存。今后的发展趋势将是天上地下协调配合，共同作用，互为备份，可实现自动灵活切换。

4）时钟同步网网管

长期以来，时钟同步网作为电力系统重要的支撑网络，发挥了巨大作用，但是随着同步网络规模越来越大，同步设备越来越多，对同步资源的统一管理成为越来越重要的问题。在正常运行情况下，网络同步运行的质量将取决于同步网的运行质量。然而，网络是否同步运行，将取决于同步网运行的可靠性和网络是否可靠地同步于同步网。

这两个方面内容包括：

①为了确保时钟同步网高质量、高可靠的运行，特别是在SDH，包括以后的OTN（OpticalTransportNetwork，光传送网）或WDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集波分复用）环境下对数字同步网运行质量的实时监控，建立具有网络层管理功能的同步网网管系统，将更加具有非常现实的意义。

②由于SDH（OTN或WDM）传输网管对其同步运行状况及其同步质量的管理能力较差或几乎没有，所以，为了加强电力同步运行的维护管理，降低网络运行维护成本，利用同步网设备的监测功能，建立具有监控整个电力通信网同步运行状况与质量管理功能的统一时钟同步网网管系统也是非常重要的。目前，中国电信、移动和网通等运营商都已建设同步网管，在同步网的维护和监控发挥了重要作用。也是时钟同步网在电力系统发展的重要方向。

3、电力系统时钟同步问题总结

电力系统时钟同步网作为电力通信的支撑网络作用十分重要。目前我国电力时钟同步网经过“十五”、“十一五”近十年的规划建设已经初具规模。今后的主要发展方向是针对现有时钟同步网存在问题的优化及各种同步技术的智能化融合。今后电力时钟同步网将随着智能电网建设肩负起更可靠、更智能、更灵活的支撑作用。

4、电力系统时钟同步厂家

西安同步电子科技有限公司作为国内专业的从事电力系统时钟同步研发生产销售的厂家，肩负着电力时钟同步网的硬件优化及同步技术再提高的使命。公司代理的铯钟完全可以作为电力系统时钟同步网的基准时钟。另外，相信上面分析的各种问题都会随着技术的发展逐步解决。