电力系统时间同步装置的应用

目前全国各地很多电力系统，都面临系统扩充改造任务，在新系统改造方案中，将电力系统时间同步装置考虑进去是必不可少的。本文主要探讨电力系统时间同步的迫切性、电力系统不同设备对精度的等级要求、接口类型等电力系统时间同步装置的相关知识。

1、电力系统时间同步的迫切性

为了保证电力系统的安全稳定运行，引入了大量参数测量装置的同时给电网监控系统的实时监控检测带来了难度，某种程度上造成电力系统可靠性无法保证、监控测量数据不准确等。造成这样的混乱局面是由于测量装置或设备正常工作时是以各自的内部时钟为准，没有统一的时间基准，其内部时钟工作原理是建立在脉冲计数上，自身就存在一定的时间误差，因此电力系统实现时间同步迫在眉睫。

2、电力系统需要时间同步的常用设备

目前电力系统中对时间同步要求较高的主要是基于 PMU（同步相角测量装置）的 WAMS 系统和基于 RTU（远端测控装置） 的 SCADA系统。

在电力系统中，重要常用的设备有：故障录波器、中控室时钟显示、MIS系统、电量集中抄表系统、线路微机保护、安全自动装置、机组监控系统等。

3、电力系统时间同步精度等级划分

电力系统对时间同步精度有不同的等级要求，不是我们通常所想的精度越高越好，不要盲目的追求高精度，遵守一个原则满足被授时设备本身的最小分辨率即可。经过调研，电力系统被授时装置对时间同步准确度的要求可以分为4类。

时间同步准确度不大于1us；包括线路行波故障测距装置、雷电定位系统、电子式互感器的合并单元、同步向量测量装置等。

时间精度不大于1ms；包括故障录波器、SOE装置、远程终端装置等。

时间同步精度不大于10ms，馈线终端装置、配电网自动化系统、变压器终端装置和微机保护装置等

时间同步精度不大于1s，电能量计费系统、电力市场技术支持系统、调度管理信息系统、企业管理信息系统、数字显示钟等。

4、校时系统信号接口类型

故障录波器可将主时钟的2路B码直流直接接到BSH扩展设备上，同时将1pps接到保护装置上即可。

中控室时钟显示采用RS-485接口的子钟，显示年月日时分秒及星期等时间信息。

MIS（办公自动化系统）、电量集中抄表系统及机组监控系统均可以使用NTP网络对时功能，分配给每一台工作站一个IP。

5、电力系统时间同步方案主体结构

授时方案主体结构由时钟源模块、选择模块、对时模块等组成，时钟源模块通过天线接收到 GPS 和北斗卫星信号，把这两种信号再进行一定的比较选优，作为同步主时钟源，得到的时钟信号传递给守时钟及本地时钟，后两者可作为卫星时钟信号的备用，确保在卫星信号不可用后，同样可以作为授时源输出较高精度的同步信号。多个授时精度的授时源互为备用，选择模块分出时钟信号的精确优先级，分配给不同的对时模块以供授时。

6、主站和从站授时

电力系统的主站系统是以网络作为系统的交换媒介，其特点是接入大量的计算机，属于分布式计算机系统，即由省市县多级系统组成。因此可**NTP网络授时方式，其它授时精度要求比较高的场合可以采用PTP或B码授时，具体授时方式结合实际情况来定。

主站授时系统，设计授时方案时建议最少保证2钟不同的时间源，采用主备的运行方式，从而提高时间源的可靠性。

子站系统具有以下特点：分布广、同步精度要求高、接入设备多接入方式复杂等特点，宜采取自治时间同步方案。

7、电力系统三种校时方式

   对于电厂各装置授时的方式可以分为：软对时、硬对时和软硬结合对时。

   软对时是指串行通信接口方式，在这种方式当中，数据是按照波特率传输的造成了总线传输的延时性。这种延时可以通过同步时钟系统内部处理单元给予时间信息一个修正值，从而确保了授时的高精度。

硬对时是指脉冲中断校时，即同步时间服务器每隔一段时间发送一个高精度的脉冲信号给各个装置，装置接收到后校时，消除内部误差。

软硬结合对时是指将串行通信方式发送的时间信息和高精度同步脉冲同时接入到对时设备中，此种方式可靠性比较高，抗干扰能力也特别强。

8、确定同步时钟注意事项

（1）各系统是否共用一套GPS同步时钟装置，应根据系统时钟接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。各专业如对GPS同步时钟信号接口型式或精度要求相差较大时，可各自配置GPS同步时钟，这样一可减少专业间的相互牵制，二可使各系统时钟同步方案更易实现。另外，当系统之间相距较远 (例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时，为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰，也可就地单设GPS同步时钟。分设GPS同步时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。

(2)IRIG-B码可靠性高、接口规范，如时钟同步接口可选时，可优先采用。但要注意的是，IRIG-B只是B类编码的总称，具体按编码是否调制、有无CF和SBS等又分成多种(如IRIG-B000等)，故时钟接收侧应配置相应的解码卡，否则无法达到准确的时钟同步。

(3)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息，但其同步精度较高，故常用于SOE模件的时钟同步。RS-232时间输出虽然使用得较多，但因无标准格式，设计中应特别注意确认时钟信号授、受双方时钟报文格式能否达成一致。

(4)火电厂内的控制和信息系统虽已互连，但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同，故仍需分别接入GPS同步时钟信号。即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS，如果时钟同步信号在网络中有较大的时延，也应考虑分别各自与GPS同步时钟同步。

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