时钟同步系统的核心技术及使用注意事项

一、时钟同步系统概述

时钟同步系统给智能电网的运行、维护、计费确立统一的时间基准，随着电厂、变电站自动化水平的提高，电力系统对全站统一时钟的要求越来越迫切，有统一的时钟，既可实现全站系统在统一的时间基准下的运行监控，也可以通过各开关的先后顺序来分析事故的原因及发展过程。

高精度统一的时钟同步系统是我国智能电力系统最近几年来重点发展和推广的关键技术，为保证电网安全和经济运行，电网调度实行分层多级管理，调动管理中心远离现场。目前电力系统已开始分层次分阶段构建全网时钟同步系统，在发电厂变电站控制调度中心建立集中和统一的电力时钟同步系统，且要求电力控制系统能基于不同的授时源建立时间同步并互为热备用，实现统一的全网时间基准，以保证电力系统自动化装置和系统的正常运行和作用的发挥，保障电力系统的安全、稳定、可靠运行。

二、高精度网络授时技术

高精度网络授时是未来电力系统特别是智能电网的发展方向。目前，电力系统网省调、地市中心和厂站的装置，普遍采用NTP授时；由于NTP/SNTP授时精度为1毫秒～100毫秒量级，已经不能适应电力系统的新需求，基于1588协议的PTP高精度网络授时是实现全网高精度时间同步的核心。高精度网络授时技术包括网络授时协议、接口、网络授时精度和网络管理等，为满足高精度网络授时的需求，高精度的时间戳处理技术和采用的网络授时协议尤其重要。目前主要采用基于硬件层时间戳处理技术，时间戳精度达100纳秒量级，采用IEEE1588V2高精度网络授时协议。

三、通过E1业务或开销通道传输时间

目前电网SDH网络已经覆盖所有地调、县调、220KV及大多数110KV变电站。由于全网时间同步系统所占用的E1资源很少，可以通过E1业务通道或开销通道利用一条E1通路或n*64k通道等传输时间。在基于E1传递时间信息的过程中，要特别注意通道倒换、环路自愈问题对时间传递精度的影响。

当电力系统通信网络的传输中断或噪音很大的时候，线路保护倒换功能将将主用传输自动转到备用传输通道；环形网保护是当前传输链路断或性能劣化到一定程度后，所引起的通道倒换。因此，在SDH传输中，通道倒换和环路自愈时将重新选择一条传送通路，从而产生较大的抖动时延；通过采用双向法在SDH网络中传递时间信号时，常用SDH环形结构由于不能满足任意两个网元间收发路径的对称性，无法实现高精度的时间信号传递，可通过采用PTP精确时间传输协议来解决SDH网络传递路径不对称的时延传输问题。

四、各级间的时间基准传递与传输时延误差修正

当利用SDH网络传输时间基准信号时，SDH网络传递时间的通道特性将直接影响时间的传递质量，包括授时精度、时间可用率等指标。因此，在实施地面时间传递时，需要对通信通道进行专门的研究，通过分析通道的特性，提出时间传递技术的自适应补偿方法；通过分析时间传递的特殊要求，选择合适的传输通道，以满足高精度时间传递的需求。

其中，SDH网络的传输时延包括：传输时延和网元节点的处理时延。线缆传输的时延修正:在全网时间同步系统中，SDH传送网络的光缆、电缆的长度、温差等变化将对时间的传递影响较大，线路固定的传输时延基本上是固定值。因此，在时间传递过程中必须要对传输线缆产生的时延进行误差修正。

目前普遍采用的是双向时间比对法，通过收发端的高精度时间戳比对、自适应滤波等手段，基于PTP时间处理技术，可有效的自适应消除线路传输时延，传输时延修正误差达百纳秒量级。SDH网元的时延抖动误差修正:电力SDH网络是在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络，其传输网络和网元引起的时延误差，主要包括因指针调整、映射处理等产生的时延抖动变化。通过双向传输时间比对、自适应时延滤波等手段，完全可以消除因指针调整、映射处理等产生的时延抖动影响。

五、多时钟源切换技术

高精度统一时钟系统的时间基准源通常包括北斗、GPS时间源，以及来自地面链路传送过来的地面时间源，各级的时间源融合、选择和近似无损切换尤其重要。北斗、GPS及地面链路多时间源自动切换技术：由于北斗与GPS系统存在系统差，双系统切换时保证相位连续性技术难度很大。通过对北斗与GPS系统授时性能长期分析，提出了自主的北斗和GPS双卫星系统秒时差处理模型。地面链路与卫星系统间存在较大的相差，通过高精度标示北斗、GPS、地面链路的授时系统差，采用自主完好性监测与智能估计、训练等算法，通过对多时间基准源实时的相差统计、比对，实时修正多时钟源的相差，能较好地解决了多时间基准源的授时融合难题。

六、时钟同步系统设备介绍

SYN4505A型时钟同步系统内装高精度恒温晶振（可选锁相模块或者铷原子钟），接收GPS（全球定位系统）、北斗二代卫星信号和远地传送来的IRIG-B码信号获得时间信息，可根据客户对同步时钟系统的不同需求，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、时脉冲、串口时间信息信号、网络授时接口（PTP,NTP/SNTP等）及各种报警信息，系统对各种配置信息进行自动保存，是建立时间尺度、实现标准时钟系统的实用时间同步装置。

1)外参考输入信号包括一路gps北斗glonass卫星信号，IEEE1588输入，SNTP输入，光口b码输入等；

2)卫星选择功能：单gps，单北斗，gps北斗双模授时等三种；

3)工作模式：包括自动手动守时等三种模式，自动就是自动选择外部参考，手动就是通过按键手动选择外部参考，守时就是不接收外部参考，依靠内部时钟进行计时；

4)系统设置功能：用户通过按键对波特率、时区，延迟等进行设置；

5)输出IEEE1344板B码交直流信号，输出RS232C串口时间信息,1PPS秒脉冲，1PPM分脉冲，1PPH时脉冲等；

6)PTP/NTP网络授时功能；

7)干接点报警功能：具有电源报警，卫星报警，外参考报警，系统故障报警灯；

8)自动保存各种配置状态，完全满足各种客户需求。

七、时钟同步系统厂家介绍

西安同步电子科技有限公司是一家专业从事时钟同步系统研发生产的厂家，公司成立有六年，公司至始至终在时钟行业打拼，从未从事时钟行业以外的产品研发和销售，客户提出的时钟同步系统功能和指标基本都可以满足客户要求，目前客户遍布全国各地和国外部分地区，是国内生产时钟同步系统最全面的厂家。

八、时钟同步系统使用中的注意事项

我们作为时钟同步系统的生产厂家，在此建议广大用户，为保证时钟同步系统的功能、精度和效率，应做好时钟系统的日常保养和维护工作，应定时对时钟同步系统各个部件进行检查，首先应检查装置显示面板上的天线信号是否正常，再检查同步系统的显示面板上有效的卫星颗数（一般应大于等于4颗），以上两项正常后再用显示面板上所显示的时间与各个对时设备上所显示或打印的时间进行比对，以确认时钟同步系统内所有参与对时的自动化设备的对时单元工作正常，定时对系统内的各个部件进行巡检以保证整个系统的可靠性。

在时钟同步系统屏内还应加装实时视频监控系统,时钟同步系统的运行状态的告警接点输出，包括电源消失告警、IRIG-B信号消失告警以及本装置自检异常告警以便及时反应GPS运行情况。正常工作时，电源指示应该正常，“1PPS”脉冲指示灯每秒闪烁一次，当发出“IRIG-B信号消失告警”表示本机未正确收到IRIG-B的输入信号，应做进一步检查。