GPS北斗同步时钟在电力系统的使用

GPS北斗同步时钟是主要以卫星为基准作为标准时间源的专用对时装置。本文主要结合GPS北斗同步时钟在电厂，变电站等类似场合的成功使用案例，简单阐述了GPS北斗同步时钟在电力系统的应用。

电力系统的时钟同步问题原则上遵循Q/CSG110018-2011规范要求，授时标准频率源采用天基授时的无线通讯模式时和地基授时的有线传输方式。天基授时采用北斗GPS双模卫星信号作为基准参考源，以北斗卫星导航系统为主，GPS定位系统为辅的单向参考模式，在常规状态下使用天基授时作为参考。地基授时充分利用电力时钟现有的通信系统的频率信号作为地基授时的时钟源，根据目前使用经验，大多以IRIG-B（DC）作为有线传输下的时间参考。

电力系统的时钟同步一般主要包括为调度机构，变电站，发电厂内的被授时设备提供高精度时间信号的，主要参考授时方式以电力系统中背后是设备的现有通讯协议为依据，通常包含NTP，IRIG-B(DC,AC），RS232，IEEE1588等多种可能存在的授时通讯协议，具体选择根据电力要求配置。在初次配置中，一般需按照电力时钟设备的规范要求，涵盖或优于文件中的参数。在扩展项目中电力时钟的配置，一般按照扩展时钟项目要求进行配置，具体情况根据实际环境和新增设备需求进行确定。

GPS北斗同步时钟在电力系统投入前，需要结合原有通信环境，考虑时钟同步系统的走线的问题，GPS北斗同步时钟的走线主要考虑无线通讯部分天线的线缆路径。GPS北斗同步时钟的安装问题主要考虑天线的安装，一般卫星天线选择架设在楼顶或其他空旷无遮挡的位置，长期使用过程中不考虑干扰等因素，卫星天线架设在楼顶位置，所以在设备投入前需要考虑到中心机房到天线架设位置的距离，和现场人员，厂家沟通好天线的长度。北斗GPS卫星接收时钟通讯信号，不同线缆在生产测试过程中需考虑到增益等多种参数因素，不同长度的天线在保证卫星信号强度和稳定情况下，厂家在北斗GPS卫星天线生产测试过程中选择不同的材质和线缆型号，在必要情况下需在线缆之间增加卫星增益放大器，完成远距离卫星信号传输的正常性。电力相关厂家在对天线选择时，对安装问题需进行充分的考虑，线缆从适当位置完成走线路径，对于因天线过长增加放大器的部分，需要充分考虑到卫星增益放大器的大小，放置位置，及防水等问题。天线的安装和走线管路案例，如下图所示：

北斗GPS同步时钟设备在电厂投入前，除天基部分对无线通讯的考虑，还需考虑到有线基准和授时客户端设备之间时钟同步的通讯问题。GPS北斗同步时钟有线基准一般情况下是指IRIG-B（DC）码信号的传输，一般采用电光缆传输，长距离可选光纤的传输方式。GPS北斗同步时钟采用有线传输一般是在原有的电力系统上进行扩展为主，即电力系统中本身已经有主时钟，后期配置的北斗GPS同步时钟需要和原有的时钟系统采用相同的时间源，在应用中需要考虑原有主时钟和新配置时钟的有线通讯连接距离。

北斗GPS同步时钟在对授时客户端设备之间的时钟同步，主要是考虑到电力系统中需要同步设备的通讯类型，如各个单元的控制装置，继保设备等适用的授时方式，如需要对网络设备对时，如监控等设备，需考虑局域网数量，跨网段的互通性等问题，根据网管等相关人员提供的数据进行配对。目前我们对电力时钟系统配置的北斗GPS同步时钟型号为SYN4505A型时钟同步系统，此设备优于电力规范要求，满足电力系统中需求的设备使用特质，采用热插拔设计，可扩展性比较强，能根据客户对电力同步时钟系统多元性的不同需求，选择相对应的功能的授时板卡或增加接口数量，标准情况下可同步产生电力系统中需求的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，并能自动保存各种信息。

目前SYN4505A型时钟同步系统作为电力时钟中常用的GPS北斗同步时钟，可作为电力系统配置的主时钟使用，也可根据需求作为扩展时钟使用。同时根据我们多年的电力系统的使用案例，电力时钟同步系统在选择时除需要复杂多元性的授时功能，有时候在扩展项目中使用需求也比较单一。比如对一些控制装置的时钟同步只需要有串口授时功能就可以，配置单独的SYN2306型北斗串口时间服务器就可以满足后期的功能；比如对一些继保装置的时钟同步有时候需要用到IRIG-B码信号的授时，一般选SYN1511型IRIG-B码接收板就可以。同时对一些工控机的时钟同步，为保证时钟信息的精确性，采用IRIG-B码传输时，会选择总线协议输出相对应的时间信息，选择以SYN4632/4602型PCIE/PCI总线授时板卡为主。对于这种单一的使用，往往只需要确定相对应的授时协议，进行单功能的配置，可以大大节省成本，并满足电力系统扩展时钟的功能实现。

对于电力时钟设备的GPS同步时钟系统应用，是电力设备安全运行必不可少的系统。

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