电力时钟在变电站的应用方案

近年来,随着电力自动化水平的不断提高,各种电力控制、保护、测量、记录装置的正常工作及事故分析越来越离不开统一、精确的电力时钟。GPS和北斗卫星信号可覆盖全球或者全国，全天候向用户提供高质量的时钟信息，具有实用性强、准确性高的特点。

基于gps和北斗卫星的电力时钟能实现变电站内和变电站间的准确对时,对时精度高达微秒级，该技术已成为电力自动化系统对时的**方案。从变电站电力自动化系统的时间精度要求出发分析不同对时方式的特点和实际应用。

1 电力时钟同步技术

电力系统时钟同步精度电力自动化设备的对时精度并非越高越好不同设备应按其重要程度配备不同的对时精度。根据《电力系统时钟同步技术规范》,电力自动化系统时钟同步精度可分为以下四类；

1）时钟同步准确度不大于林包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置等；

2）时钟同步准确度不大于邢包括故障录波器、装置、电气测控单元、远程终端装置下等；

3）时钟同步准确度不大于1us，包括微机保护装置、安全自动装置、配电网自动化系统等

4）时钟同步准确度不大于10ms，包括电能量采集装置、负荷用电监控终端装置等。

2　时钟同步的方式

1）脉冲对时

脉冲对时是由高精度晶体振荡器经分频产生满足采样要求的时钟信号振荡器每隔一段时间被信号同步一次并通过硬接线传输理论最大误差不超过林具有精度高、成本低的特点。脉冲信号分为秒脉冲信号、分脉冲信号和时脉冲信号。脉冲信号可通过静态空接点或一差分信号传送,若采用一差分信号传送河实现多个智能设备的对时。但这种方式一般在强电磁环境下连续工作易遭受电磁干扰。

2）网络报文对时

网络报文对时是一种根据网络协议进行时间信息交换的同步方式。它通过网络将时钟信息以数据帧形式发送给各电气装置装置接收到报文后通过解帧来获取当前主时钟信息,校正自己的时间,以保持与主时钟的同步。

随着变电站数字化的发展站内二次硬接线逐渐被串行通信线取代比起脉冲对时网络报文对时具有简单、规范、经济等优势。但精度方面网络报文对时较脉冲对时仍有一定的差距。虽然某些协议采用了较为先进的算法加国际互联网时间传输协议下等但精度也只能维持在1-50ms。因此若要广泛使用这种对时方式仍需采用更为完善的算法以减少误差。

3）编码对时

编码对时分为多种，国内常采用IRIG-B码。B码是美国靶场司令委员会制定的一套时间标准,广泛应用于军事、工业等领域。B码格式繁多,最常用的是RIG-B码格式，IRIG-B码以每秒1次的频率发送包括日、时、分、秒在内的时间信息。B码又分为有调制和非调制两种，前者精度可达10us，后者最高达100ns。

编码对时可看作脉冲对时和网络报文对时的结合因其报文中包含了日时分秒等时间信息,同时每一帧报文的第一个跳变又对应于1秒钟，相当于秒脉冲，使B码对时具有准确性、可靠性和实用性。

3、电力时钟对时系统

1）对时网络

对时网络分为集中式和分布式两种网络布局。集中式是在全站设1个主时钟,脉冲或网络报文通过电气监控网络向全站传播，分布式则在各站单独设主时钟,脉冲或网络报文来自站自身的主时钟。集中式适用于站间距离较远役置集中监控的情况而分布式则适用于不设集中监控的情况，实际工程应根据具体的情况配置。

4　电力时钟同步解决方案

目前,某公司尚未建立厂级电气监控管理系统，厂内总变及各分变电站没有统一的时间基准滩以确保电力设备安全运行和为事故分析提供统一的时间依据。电力时钟可在新建电气监控管理系统的基础上同步建设。

该厂拟在总变设集控中心,且各分变电站位置分散,对时网络宜采用集中式布局。电力时钟对时系统采用双重冗余的光纤环网洛节点，按照各站的地理位置来划分为集控中心主节点和若干子节点。主节点设主时钟子节点分别设扩展时钟。

电力时钟系统图

主节点架设一用一备两台主时钟接收UTC时间。主时钟接收到UTC时间后，通过光纤网络发送给各子节点扩展时钟，主节点电气装置从主时钟直接获取时钟同步，各子节点电气装置从扩展时钟获取时钟同步。

根据电力自动化系统时钟同步精度的分类，该厂宜采用几种对时方式相结合的形式。首先为保证主时钟的高精度，主时钟需通过秒脉冲与GPS北斗时钟同步，扩展时钟需要较高的准确性和可靠性，宜采用IRIG-B码与主时钟同步;各电气装置与扩展时钟的对时可采用网络报文对时搭配重要设备B码对时的原则,在满足一定精度的基础上方便安装、调试及日后维护和系统扩展。

5、电力时钟应用总结

实践证明，将脉冲对时、网络报文对时和编码对时进行综合运用能够满足全厂电力自动化系统的时钟同步需要，因此就要求各电力时钟生产厂家提供具有各种对时功能的时钟设备。西安同步电子科技有限公司生产的电力时钟采用插卡式设计，可根据现场实际需求随意更改输出接口，方便用户施工调试。

6、电力时钟介绍

SYN4505型标准同步时钟是一款多功能电力时钟，是专门为我国电力行业设计的，内装恒温晶振或者铷原子钟，接收北斗二代/GPS/GLONASS卫星信号和B码信号，具有优选选择外部参考的功能，产生交直流B码信号、空接点脉冲信号、NTP/SNTP网络授时，PTP授时和串口tod时间信息，满足国内各种电力环境的要求。

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