我司北斗时钟服务器在海口电厂的应用分析

由我公司自主研发生产的北斗时钟服务器在海口电厂成功投入使用。

北斗时钟的应用场合

　　下面我们对本次北斗时钟服务器在海口电厂的应用进行系统的分析说明：

　　在项目实践中海口电厂同其他电厂一样，在设备化选型实现中采用不同厂家的自动化装置、微机保护装置、计算机监控系统、DCS、MIS、及输煤、除灰、脱硫等控制装置，各系统大多采用各自独立的时钟，各时钟之间存在较大的时间偏差，因没有统一的时间基准，不利于运行维护和数据分析。

　　本次项目主投设备为SYN4505A型北斗时钟服务器，内装高精度铷钟（守时精度），接收GPS（全球定位系统）、北斗二代卫星信号，同时可接收远地传送来的IRIG-B码信号获得时间信息。

一、北斗时钟服务器的输入选择

　　1、针对海口电厂时间同步现状需求，为提高电力时钟同步的精度和卫星系统的可靠性和可维护性，时间同步系统基于我国完全自主的北斗卫星导航系统和美国GPS，卫星基准源采用北斗和GPS卫星双系统互为备份，同时接收北斗和GPS系统卫星信号，能较好的满足海口电厂时间同步系统高精度的需要，如图：

北斗同步时钟示意图

　　2、针对海口电厂在之前设备选型中，配有可输出IRIG-B（美标，DC）码时间单元，同时系统内部部分设备对IRIG-B码时间的独立依赖性，本次时间同步系统除考虑接收卫星时间信号外，还可接受远地传送来的IRIG-B码信号，获得时间信息，能较好满足系统内时间传输的高可靠性的需要，如图：

北斗时钟源示意图

　　此次海口电厂项目时间同步系统，在获得外部时间基准信号同时，采用铷钟作为守时部件，支持独立时间守时功能。整个时间同步系统中，主体设备标准同步时钟由卫星接收机，IRIG-B码时间源，标准同步时钟，铷钟及各应用处理单元组成，主要原理图如下所示：

北斗同步时钟系统拓扑图

　　如图所示，在主设备北斗时间同步时钟的选择中，各应用处理单元的配置也是根据电厂实际需求所配置。我公司提供时频类定制化产品，在实际的选择中可根据客户不同需求，选择相应的功能的板卡，同步产生IRIG-B码信号、秒脉冲、分脉冲、串口时间信息信号、网络授时接口及报警信息，系统对各种配置信息进行自动保存，建立时间尺度、实现时间的统一同步。

二、北斗时钟服务器的应用处理单元

　　北斗时钟服务器各应用处理单元，在此次项目实际配置中参照了海口电厂内部的主要需求，各应用处理单元对应用需求满足的技术提供如下（可供参考）：

   1、NTP网络授时单元通过网口利用NTP协议对外授时，实现计算机网络高精确度对时；

网络授时软件支持Windows、Linux、UNIX操作系统， 基于SNTP、TCP/IP协议，安装于需授时的计算机终端上，使计算机时钟与时间服务器保持同步，适用于实现局域网/广域网的时间同步。软件用户定制性强、界面人性化，可为用户提供服授时时间段定制等功能。

NTP网口输出端口特性：NTP网口：6路，RJ45；

网络授时精度：小型局域网络授时精度：小型局域网：<10ms；广域网：10ms～50ms

   2、告警及检测单元对系统的异常情况进行告警提示，监测时间同步信号的接口。

告警输出端口特性：告警端口：5路，分别为故障告警输出，系统同步报警输出，卫星失效报警输出。IRIG-B-1失效报警输出，IRIG-B-2失效报警输出；

   3、IRIG_B码生成单元合成IRIG_B DC码和AC码时间同步信号；

     IRIG-B码输出端口特性：IRIG-B端口：10路RS422/485直流；

　　　输出标准：美标（STD 200-04）输出精度：直流IRIG-B(RS422/485)≤200ns

   4、脉冲生成单元生成不同接口类型的1PPS、1PPM、1PPH时间同步信号；

　　　脉冲输出端口特性：脉冲端口： 1PPS/1PPM/1PPH各2路；脉冲校时精度： 1PPS优于 　　　50ns，1PPM/1PPH优于500ns；

   5、串行报文输出端口特性：串行端口：RS232/RS485，波特率可设；

三、北斗时钟服务器在电厂的应用场合

　　北斗时钟服务器为电力系统时间、频率统一的综合保障系统，可广泛应用于电厂的各个不同的系统，便于构造整个电厂统一的时钟平台。在海口电厂的应用主要包括：

   1、DCS： 分散控制系统(DCS)是电厂自动化装置的重要组成部分，而且设备分散，往往电厂内有多套DCS系统，需要高精度的统一时间。北斗时钟服务器通过提供标准的时频基准信号，不同场所的DCS都统一到标准时间，提供高精度的时间同步服务；

   2、MIS：MIS主要有生产管理系统、OA系统、财务MIS，各系统之间相互独立，需要统一的时间基准。标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）可采用串口或网口对MIS的各计算机、交换机、路由器等设备进行时间同步；

   3、调度自动化系统：电厂调度自动化要求主站端与远方终端(RTU)的时间同步。利用标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）分别对主站和远端进行时间同步，统一各部分系统时间，进行科学的调度和管理；

   4、故障录波器：微机故障录波器记录各故障发生的时间，是分析故障的主要设备。利用卫星授时技术为每台故障录波器进行时间同步，从而使全系统故障录波器时间同步，有利于对故障进行分析；

   5、功角实时监测：通过同时测量系统两端电压之间的相位差，可监视两端运行电气相角，以满足控制调节应用的需要；

   6、能量管理系统：利用时间同步系统，满足对电力周波、工频时钟和共频钟差测量的需要；

   7、电子时钟（项目在实施中）：电子时钟可安置在大厅、集控室、会议室和其他需要显示时间的场合。

　　北斗时钟服务器项目符合国家产业政策要求，基于北斗或GPS卫星进行高精度授时，作为提供综合、集成、接口丰富的高精度时频保障平台，具有授时精度高、可靠性高、接口丰富、应用范围广等特点，可较好地统一电力设备和系统时间，同时项目具有较好的经济效益和社会效益。

　　通过对电力设备（系统）统一授时，为生产调度系统、计算机监控系统、MIS系统、故障录波器 、用电负荷管理系统、电能量记费系统、功角测量装置、各种输煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脱硫PLC、周波测量等提供高精度的时间基准，为实时掌握电厂的生产运行状况、故障定位、决策分析，提供科学的决策依据和管理手段。

　　本套标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）基于北斗和GPS双卫星系统，北斗和GPS卫星授时互为备份；同时设备自身具有较好的保护机制，**地提高了设备工作的可靠性。采用我国完全自主的北斗二代卫星导航系统，授时精度优于GPS，可满足电力系统高精度授时的需要，消除GPS安全隐患，较好地满足海口电厂未来发展的需要。

四、北斗时钟服务器成果推广后的效益分析

　　电力标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）采用双时间源系统设计，具备较高的时间同步精度和可靠性，可代替同类的GPS产品，可用于电厂、电力自动化、变电站等领域。标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）的广泛应用可有效提高电厂发电系统的运行稳定性，提高电力系统的故障分析能力，提供现代化的科学管理依据。

　　标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）项目符合国家相关政策，技术先进，授时精度和可靠性高，可较好地满足电力时间同步领域未来发展的需要；可广泛应用于电力系统、通信、交通军队等领域。系统接口丰富、规范，可完全替代电力行业中使用的GPS相关产品，应用前景广阔，具有较好的社会效益和经济效益。

　　此次海口电厂标准同步时钟系统（北斗时钟服务器）一期项目已经完成，二期项目还在推进中。电厂时间统一同步是电厂工作可靠性的有力保障，后续我们会应对电厂实际所需，提供具有针对性的时间同步设备，对每一个节点提供有效的保护屏障。