北斗时间同步系统在变电站应用方案

一、时间同步系统概述

时间与每个人息息相关,方便了人们的出行与生活。时间同步系统是指能够接收外部时间基准信号（北斗时间同步系统接收北斗卫星信号），并按照用户需求的信号格式和时间精度向外输出特定格式的时钟信号的系统。北斗时间同步系统是变电站内系统故障分析和处理的时间依据，也是提高智能电网运行管理的必要手段，时间同步系统在实际应用中具有有多种组成方式，其典型形式有基本式、主从式和主备式。

如果时间信号不协调统一,对变电站而言,就会出现电力调度误差、故障处理不及时等问题影响电力系统正常运行,因此标准时钟信号对智能变电站的良好发展起着关键作用。

一方面减弱了对美国GPS卫星系统的依赖性，为中国“北斗”系统的上线运行奠定了物质基础;另一方面，降低了对网络授时通道的依赖性，使各个变电站各自具有对时功能，并且快速点对点传输缩短了对时的时间响应。提高时间同步的可靠性，从而消除地域性毫秒级的误差，保证了跨地区互联线路保护及测控装置的同步性。

二、变电站时间同步系统的需求

变电站时间同步系统是目前我国电力系统采用的基准时钟源主要分为两种：一种是高精度的原子钟，另一种是全球定位系统导航卫星（GPS）发送的无线标准时间信号。目前国内变电站对时系统基本都采用北斗gps双模时间同步系统。

110KV以上变电站要求自动化控制系统具有对时功能，要求对变电站设备和间隔层IED设备(包括智能电能表等)均实现对时，并具有时钟同步网络传输校正措施。高精度的时间同步系统可确保电力系统实时数据采集的一致性，可提高电网运行效率和可靠性，提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性。

三、变电站GPS北斗卫星双对时系统冗余配置结构

GPS北斗双模时间同步系统采用4u插卡式机箱，模块化设计，配置灵活，包含大多数国内知名企业的电力设备的串口规约格式，轻松实现全厂系统时钟同步。主时钟将安装在电力系统控制机柜室，该系统包括2台标准的GPS北斗主时钟系统、1台时钟扩展装置构成。两台时间同步系统主时钟，互为备份，当主时钟gps北斗接收机出现故障时，自动切换到另外一台主时钟，从而保证授时系统的可靠性冗余度。当故障主时钟恢复正常后，控制系统也不会主动切换，而是当另外一台主时钟出现故障时才会自动切换到原来的主时钟使用。

四、GPS北斗卫星双对时系统的功能特点

(1)时间同步系统系统使整个变电站机组的各种设备获得高精度的北京时间，输出135路信号，20种不同时钟接口信号(1PPS、1PPM、RS232、RS485、NTP/SNTP、PTP、IRIG－B、空接点等)有足够的接口满足各分系统的要求。采用北斗二代卫星和GPS卫星双系统互为备份，同时接收北斗二代和GPS系统卫星定时信号，提供高精度的秒脉冲信号、IRIG-B码信号、串行时间信息和SNTP网络授时服务，较好地满足电力时间同步系统高精度、高可靠性的需要。

(2)通过时间同步系统使各种数字控制系统的时钟同步。

(3)有用于小时、分钟和秒的分频器。不同的频率/时间显示器，可以在控制盘上自动或者手动调节。

(4)有用于GPS时间和主时钟自动调整的天线。

(5)有与DCS以及该其它电力数字控制和监测系统时钟同步的功能。

(6)变电站主时钟应至少具有20个以上时间同步信号通道与时钟扩展装置通信，每个通道上至少允许有8个扩展装置同时工作和自动校时。

(7)采用双电源冗余供电，并选用高性能、宽范围开关电源，工作稳定可靠，装置电源供电自适应。

(8)北斗时间同步系统采用全模块化可插拔结构设计，支持各种输入输出板卡热插拔，配置灵活方波，维护简单。

五、陕西某变电站GPS北斗时间同步系统组网方式

该110KV变电站采用西安同步电子科技有限公司提供的两台SYN4505A型北斗时间同步系统，两台SYN4505A型北斗时间同步系统配置为一级主时钟，同时接收2路GPS和北斗二代卫星授时信号，主机之间相互热备，相互之间采用IRIG-B码相连，当一台出现故障时自动切换到另外一台，从而达到热备的目的。组屏1面。

北斗时间同步系统的对时范围包括监控系统站控层设备、保护装置、测控装置、合并单元、智能终端及站内其它智能设备。站控层设备采用NTP/SNTP对时方式;间隔层、过程层设备采用IRIG－B(DC)码、IPPS对时方式。

主时钟提供监控接口负责将时间同步系统的运行情况，比如卫星颗数、锁定状态、电源状态、外部参考状态等信息上传，实现对时钟同步系统的监视和管理。在当前电力系统中，对授时接点的数量和系统的稳定性的要求都越来越高，所以，采用主备式将主时钟冗余备份，同时采用主从式扩展出多个分机，是当前最为常用的时间系统组网方法。

六、北斗时间同步系统产品介绍

SYN4505型北斗时间同步系统是一款多功能时间同步系统，内装高精度恒温晶振0CXO，接收北斗GPS信号和IRIG-B码信号，选择北斗gps卫星信号，使用外部定时信号对本机进行时间同步，产生IEEE1344版IRIG-B码信号、时、分、秒脉冲信号、NTP网络授时，串行口时间信息和1PPS（秒信号）同步脉冲信号，是电力系统建立时间尺度、实现时间统一同步的实用电子仪器。

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。

七、应用总结

目前，新建220KV及以上变电站也都采用了GPS北斗卫星时间同步系统。这种以北斗或GPS卫星高精度授时为主、IRIG－B码时间基准信号为辅的对时系统方式，确保了时钟系统的高精度、安全性和可靠性。

同时时钟系统的模块化结构设计，为将来其他信号基准源PTP、NTP时间信号基准信号等)的接入提供了方便，为将来建设智能变电站数字时钟同步网打下坚实基础。同时为将来时钟同步系统的扩展提供便利。

八、北斗时间同步系统厂家介绍

西安同步电子科技有限公司是专业从事时间同步产品研发生产的高科技企业，公司具有生产北斗时间同步系统的全套检测及生产设备，包括原子钟，频率计，标准时钟，频谱仪，示波器，相噪测试仪、频稳测试仪，相位计等检测设备，还包括自动化生产系统一套，完全可以保证北斗时间同步系统的日常生产需求。