智能变电站时间同步系统3种对时方案对比

智能变电站时间同步系统主要是统一变电站内所有自动化设备及计算机服务器的时间，使各种设备工作在统一的时钟信号下。从而为变电站内各类运行设备提供精确、安全、可靠的时间基准，以满足不同等级的时间同步精度要求。与常规变电站相比，基于IEC61850标准的智能变电站大量的采用IED设备（智能电子设备），对时间同步精度有更高的要求。当时间同步系统出现异常或授时通信中断时，智能变电站内的IED设备将失去外部的时钟源，时间精度必将受到影响。

1、智能变电站主要对时方式

1.1硬对时（脉冲对时）

主要有PPS（秒脉冲信号）、PPM（分脉冲信号），以及PPH（时脉冲信号）。对时脉冲是利用GPS（全球定位系统）所输出的脉冲的上升沿（或下降沿）来进行时间同步校准，对时精度高，但不包含年月日等时间信息，传输信道包括电缆和光纤。硬对时按接线方式可分成差分对时与空接点2种方式。

1.2软对时（串口报文对时）

主钟通过串口以报文的形式发送时间信息，报文内容包括年、月、日、时、分、秒等在内的完整时间。待对时装置通过串行口读取同步时钟每秒1次串行输出的时间信息实现对时，串口又分为RS232接口和RS485接口方式。一般精确度为ms级，输出距离从几十到上百米。串口对时往往和脉冲对时配合使用，弥补脉冲对时只能对时到秒的缺点。

1.3编码对时

目前普遍采用IRIG-B码（美国靶场仪器组B型码）对时，有调制和非调制2种。IRIG-B码实际上是一种综合对时方案，输出的帧格式既包含了对时的准时沿，又包含了串口报文对时的时间信息。IRIG-B码可靠性高、接口规范，因此得到了广泛的应用，但不便于组建时间同步网。根据传输介质的不同，B码对时又分为光B码和电B码，对时精度可以达μs级。

1.4网络对时

网络对时是以电力自动化系统现有数据网络提供的通信通道为依托，为接入网络的任何系统提供对时。主时钟将时间信息按特定协议封装为数据帧，发送给各被授时装置，被授时装置接收到报文后通过协议解析，获取当前时刻信息，校正时间，达到与主时钟时间同步的目的。

网络对时方式的授时精度因所采用协议的不同而有所差异：其中NTP（网络时间协议）授时精度可达到50ms；SNTP（简单网络时间协议）授时精度可达到1s；PTP（精确时间协议）授时精度可达到1μs。目前变电站站控层网络大多采用SNTP，而智能变电站的IEEE1588协议标准使用的为PTP。

2、智能变电站时间同步系统方案

2.1简单对时方案1

采用简单网络对时SNTP和IRIG-B码对时方式相结合，各层设备对时方式如表1所示。

其中站控层采用SNTP，将时间同步系统接入站控层MMS（制造报文规范）网交换机实现对时信号的网络传输；间隔层采用电B码对时方式，通过电缆对间隔层保护装置、测控装置等设备点对点传输IRIG-B码信号予以对时；过程层采用光B码对时方式，通过光缆对过程层合并单元、智能终端等设备点对点传输IRIG-B码信号予以对时。

该对时方案应用简单，目前也是国内变电站时间同步系统使用最广泛的方案，在此建议选用西安同步电子科技有限公司生产的SYN4505型标准同步时钟，该款设备输出SNTP、IRIG-B码等多种信号，SNTP最多可以输出70路，IRIG-B码最多可以输出130路，完全满足一般变电站的需求。

2.2混合对时方案2

采用SNTP与IRIG-B码对时和IEEE1588网络对时方式相结合。其中站控层、间隔层对时方式同方案1；过程层采用IEEE1588网络对时方式，将时间同步系统通过光缆接入过程层GOOSE（面向通用对象的变电站事件）网中心交换机，通过交换机对过程层的合并单元、智能终端等设备授时。

该方案对过程层交换机要求较高，但对时精度高，并节约了与过程层点对点的光缆及敷设施工，建议选用西安同步电子科技有限公司生产的SYN4505A型时钟同步系统，该款设备具有NTP/SNTP、IRIG-B码交直流、IEEE1588等各种电力系统常用的时钟信号，性价比**，在很多电厂变电站都有应用，是混合对时方案的最佳选择。

2.3、IEEE1588对时方案3

智能变电站的所有设备全部采用IEEE1588网络对时方式。站控层、间隔层、过程层对时输入均采用IEEE1588网络对时方式。将时间同步系统同时接入MMS网、GOOSE网交换机，通过站控层MMS网交换机实现对站控层设备授时，通过过程层GOOSE网中心交换机实现对间隔层、过程层设备授时。该方案对过程层交换机要求较高，并且要求间隔层保护装置、测控装置等设备具备接收IEEE1588网络对时的能力。但IEEE15888对时精度高，并节约了时间同步系统的电缆、光缆及敷设施工，从而节约了大量的人力和物力。同时取消了专用的对时网络，整个智能站的通信网络最终走向统一，这也是智能站对时系统将来的发展方向。

IEEE1588对时是未来智能变电站的发展方向，因此，西安同步电子科技有限公司专门推出了近10种IEEE1588设备供用户选择，从PTP主时钟到从时钟，从整机到板卡都有生产，满足绝大多数用户的需求。

3、时间同步系统发展前景

随着IEC61850标准在智能变电站领域的深入推广和应用，智能电子设备IED对时钟精度要求已达到了T5等级（1μs），同时智能变电站中“三层两网”的网络归一化结构特点决定了IEEE1588网络对时方式，也必将成为时间同步系统的发展方向。

智能化变电站中的时间同步关系到智能变电站的安全、稳定运行，特别对于合并单元和保护装置而言，一个是作为数字化采样的源头，一个是作为电力系统的保护三道防线之一，其重要性不言而喻。从上述分析可以看出时间同步系统的异常必将影响其合并单元采样的精度，进而影响保护装置的功能。因此，日常运行维护工作中，应对站内时间同步系统予以必要的关注。