北斗对时装置在热电厂改造升级方案

GPS对时设备可以向全球提供免费的时钟信息和地理信息，作为当前比较成熟的广域时钟同步的方法已经广泛用于民用，可实现微秒级的时钟同步精度。但是，由于目前GPS受美国军方控制，国计民生的电力行业过分依赖GPS是国家安全的巨大隐患，因此替换GPS采用新的北斗对时装置具有重要的安全意义。

1、北斗对时装置概述

“北斗”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，具有快速定位、简短通信和精密授时三个主要功能。对目前电力系统自动化设备中常用的对时装置进行了比较，建议采用北斗/GPS双模热电厂对时系统，可以减少火力发电厂对GPS的依赖。

2、北斗对时装置同步方式

目前，国内外电力系统自动化厂家使用的时钟同步系统，采用的对时方式包括以下三种:

(1)GPS北斗对时方式。目前应用成熟，但其美国军方对GPS信号进行严格管制，不承诺服务质量，可以对任意区域和时段进行控制。一旦出现特别情况，大面积使用GPS将对我国的国计民生构成巨大的国防和竞技隐患，北斗对时就更加可靠安全。

(2)网络时间协议(NTP)时钟同步方式和简单网络时间协议(SNTP)对时方式。该方式采用互联网同步个人计算机时间非常方便，前者采用ＲFC1059标准，在广域网可以达到几十毫秒的精度，局域网达到0．1毫秒;后者采用ＲFC2030标准，精度可达毫秒级。

(3)同步数字体系(SDH)网络对时方式，该方式把铯钟同步的时间编码信号嵌入到SONETSTM－N的复用段开销(MSOH)的空闲字节，信息长度5bit，其帧结构符合ITU－TG708协议，只要不阻断MSOH信息，就可实现长距离传输。其50km的时间传输准确度是10ps～50ps，但其弱点是不能得到广泛应用。

3、北斗对时装置优点

相比较GPS，“北斗”导航系统时钟同步定时系统具有以下优势:(1)北斗导航系统由我国自主控制，而GPS由美军控制;(2)北斗授时体制好、精度高;(3)北斗具有双向通信能力。

考虑到热电厂中已经配备了GPS对时装置，建议采用北斗/GPS双系统对时装置设计，该设计保留原有GPS对时装置，与北斗对时装置互为备份。相比原系统，北斗对时装置精度更高、可靠性更好。

4、北斗对时总体方案

本设计的系统的方案框图如图1所示。电厂待同步区域为网控室、#1机组控制室、#2机组控制室、#3机组控制室、热网DCS机房、化学程控机房、输煤集控室这七个位置。将北斗主时钟主机和GPS主机放置在信息中心微波机房中，通过主时钟对上面七个子网进行授时。子网1包括网控室、热网DCS机房、化学程控机房、输煤集控室;子网2包括#1机组控制室、#2机组控制室、#3机组控制室。基于IEEE－1588协议，主时钟通过交换机对网络中所有从时钟进行同步，各个主时钟通过北斗/GPS同步，实现了在时钟同步过程中可以获得的最高精度，同一子网内的从时钟通过以太网IEEE－1588协议进行时钟同步。这种方法一方面减少了北斗/GPS模块的用量，另一方面以太网下的时钟同步可以满足热电厂子网中各个节点的时钟精度。

图1GPS北斗对时装置改造方案图

将热电厂原有的GPS单源授时方式修改为北斗/GPS双源授时方式。系统对北斗、GPS、本地时钟模块进行分析比较，结合星数、经纬度数据、时间有效性，对时钟的异常情况进行判断，然后通过IEEE－1588协议送出报文，进行主时钟与从时钟进行通信，完成北斗/GPS双源授时。

5、设计原则

方案设计原则是，尽量减少原有系统的改动，新系统能够兼容热电厂原有的GPS单源授时方式。这里，保持原有的交换机、从时钟以太网子网不变，设计可兼容热电厂原有的GPS单源授时方式的北斗/GPS双源授时方式的主时钟同步方式。

6、北斗对时装置应用

北斗对时装置采用西安同步电子科技有限公司研发生产的SYN4505型标准同步时钟。该装置可以接收gps北斗glonass等卫星信号，还可以接收外部IRIG-B码信号，与热电厂原有的GPS对时装置进行并联连接，并对两者的获取时间进行比对。两者之间的时间抖动最大值约为0．3μs，满足热电厂的时间同步需求。

7、北斗对时装置应用总结

热电厂的运行状况受到多方面因素的影响，需要记录每一时刻的运行状态和信息。采用扩展北斗/GPS双模对时装置作为热电厂各种系统和自动化装置的实时统一时钟，除在正常时保护系统和自动装置提供准确的对时信号外，其作用更在于对设备故障分析时能提供统一的时间基础，有利于提高对设备故障分析的准确性，对热电厂机组乃至电网的安全平稳运行有着重要的意义。

8、北斗对时装置厂家

西安同步电子科技有限公司作为专业生产北斗对时装置的厂家，一直恪守技术主导，价格低廉，产品可靠的发展理念，使得公司的销售额年年高速增长，销售的北斗对时装置已有上千台，得到新老客户的一致认可，在此感谢新老客户的支持，我们会再接再厉为广大用户提供更好更优的服务。