电力时钟同步系统在水电厂的应用解决方案

一、电力时间同步概述

随着信息技术的飞速发展，越来越多的数字化、网络化的设备被应用到电厂的自动化智能控制中。各种自动化设备测量精度的不断提高为各系统之间的数据共享、分析和高级应用提供了更好的平台，同时对各种数据时钟同步的准确性也提出了更高的要求。电力时钟同步系统的应用对于电力系统事故分析和快速恢复供电意义重大。

尤其对于大中型电站，各种设备类型多、分布广、电气关联度高，客观要求建立高精度、高可靠性的全厂统一时钟同步系统，以实现事故原因快速查找及恢复。

2009年国家电网集团公司提出建设“智能电网”的规划。在规划中提到“为保障坚强智能电网通信网络的安全稳定运行，需要加强同步网的统一规划和建设。”这表明统一时钟系统的建设非常重要。

二、电力时钟同步系统应用方案

SYN4505A型时钟同步系统是应用全球定位系统（GPS）和中国北斗二代卫星授时技术进行标准时间的显示和发送的时钟设备。时钟同步系统内置的GPS北斗二代卫星信号接收装置在收到大于等于4颗的卫星信号后，能够输出高精度的时间和位置信息，时间精确度可达30ns。在对时可靠性要求较高的场合，可采用两台SYN4505A型时钟同步系统构成双机热备系统。

电力时钟同步系统三级图

电力时钟同步系统采用一套时钟系统完成全部的对时任务。整个时钟系统采用卫星集中接收分层、分布式网络结构。两台主时钟组成时钟主站作为网络的第一层，为整个系统提供时基，在各区域设置扩展时钟组成时钟分站，作为网络的第二层，在各机组现地，开关站等位置设扩展时钟作为网络的第三层，为现地各设备对时。

时钟主站采用两套电力时钟同步系统组成双机互备系统，两台主钟信号共享，互为热备。当一台时钟的信号出现故障时，系统可以使用另一台时钟的信号，保证对时信号的正常输出。每台主钟都可接收来自外部的信号输入，比如DCLS信号或者PTP信号，支持原子钟本地自主守时功能，当收不到外部信号时，仍能够保证高精度的对时信号输出。系统根据信号的优先级自主选择时钟源，当某一路信号出现问题时，系统自动切换。主时钟采用双电源供电，提高了主钟的可靠性。

对于大中型水电厂，由于厂区各区域距离较远，可以考虑为各区域建立时钟分站，时钟分站再为各区域的扩展时钟提供对时信号。时钟分站由一或两台扩展时钟组成，扩展时钟通过光纤与主时钟连接，每台扩展时钟采用双信号输入，两路信号分别来自两个主时钟，当一路信号出现故障时，扩展时钟切换到另一路信号工作。各层之间采用双光纤网总线连接，构成高可靠冗余的网络结构。

在各机组现地、开关站考虑建立三级扩展时钟，为现地各设备提供对时信号。考虑到对时信号种类多，对时接口多的情况，时钟采用插卡式结构，能够根据实际情况灵活配置，并易于未来功能扩展。SYN4505A型时钟同步系统采用后插卡式结构，具备多种输出接口，脉冲对时、串行口对时、IRIG-B对时、NTP网络对时、PTP校时等，可以根据实际需要，配置相应的对时模块，组合灵活，易于扩展和维护。

该系统的两台时钟同步系统共享其卫星信息，当有一台时钟出现问题时，系统会自动切换，保证对时信号正常输出，同时有报警输出。可以增加后备信号输入和高精度守时时钟源，即使在无任何卫星信号时仍可保证一定精度的时间信号输出。互备型卫星同步时钟通常采用光缆拖带若干台二级时钟构成一个可靠的、大规模的时间同步系统。对时设备范围可在2～30km以内。

三、电力时钟同步系统特点

时钟系统采用分层、分布开放式网络结构，通过建立时钟主站层和时钟扩展分站层，使整个时钟系统具有很高的扩展灵活性，时钟主站采用双机热备，时钟分站采用双信号热备，提高了时钟系统的可靠性，实现了全厂时钟的统一。

时钟系统具备多种时钟源：GPS接收、北斗接收、PTP接收、DCLS接收，原子钟自主守时。因此该时钟系统运行后总能保证输出对时信号。由于信号采用智能信号切换方式，因此信号切换对于输出来讲无任何扰动。

2009年国家电网公司提出建设“智能电网”的规划，提出构建基于IEEE1588网络时间协议的变电站自动化系统，研究PTP、ETE对时技术及相关设备，实现变电站设备、系统统一对时。本时钟系统支持PTP信号的输入和输出，可采用SDH网作为PTP信号传输的媒介，实现远距离信号的传输，传输距离超过200km，PTP信号的授时精度小于1us。

时钟系统采用分布、分层的方案不但能满足目前设计的对时要求，而且便于今后扩展。全厂采用统一的时钟系统，时间一致性好，也便于维护。该系统的插板式结构可灵活配置多种输出接口：脉冲对时、串行口对时、IRIG-B对时、PTP、NTP网络对时等。所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强，且各路输出在电气上均相互隔离。

四、时钟设备介绍

SYN4505A型时钟同步系统接收GPS北斗二代卫星信号和B码信号获得时间信息，客户可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)外参考输入一路卫星信号，两路IRIG-B信号PTP/NTP网络输入等；

2)卫星选择：GPS&GLONASS混合授时，单GPS授时，北斗GLONASS混合授时，单北斗授时，GPS北斗混合授时，单GLONASS授时；

3)工作模式：手动模式表示由用户手动选择外部参考；自动模式表示按照一定的优先级顺序切换外部参考；守时模式不接收外部参考，使用内部振荡器进行守时；

4)系统设置：波特率、时区，延迟设置；

5)输出IRIG-B交直流，串口,1PPS，1PPM，1PPH等；

6)PTP/NTP局域网授时；

7)干接点报警功能：故障报警，失步报警，卫星报警，B(1)报警，B(2)报警，网络报警，电源1报警，电源2报警；

五、应用方案总结

电力时钟同步系统采用GPS卫星授时和北斗卫星授时、原子时钟授时和经SDH光通道支持IEEE1588精确时钟同步协议（PTP）主时钟模块形成多时钟源互备，为智能化水电厂提供了高精度的时间基准，实现智能化水电厂的时钟同步，增加了对时系统的可靠性。在此基础之上才能实现数据的同步分析和决策正确的输出；时间同步系统作为基础支撑系统，在智能化水电厂建设中发挥着基础服务作用，为智能化水电厂正常可靠运行提供了安全保障。

六、时钟同步系统厂家介绍

西安同步电子科技有限公司为各大电厂、电力检测部门、自动化工厂等提供电力时钟同步系统，并得到广大客户的认可，目前我公司生产的设备在国内大面积使用。我公司严格按照ISO9001质量体系要求进行研发生产和销售，产品提供1一年以上的免费质保，终身维护服务。