变电站时钟同步技术.doc

变电站时钟同步技术 路光辉 2008.12.18 主 题 一、变电站时钟同步系统 二、IRIG-B 三、NTP/SNTP 四、数字化变电站同步系统 一、变电站时钟同步系统 目前变电站时钟同步的方式和系统构架是什么？ 1. 时钟同步的意义 2. 时钟同步的要求 3. 时钟同步的系统方案 4. 时钟同步的系统构架 5. 时钟同步的系统应用 一、变电站时钟同步系统 1. 时钟同步的意义 1）通过变电站GPS时间同步系统,可为系统故障的分析和处理提供准确 的时间依据.当电力系统发生故障时，既可实现全站各系统在统一时间基准下的运行监 控，也可以通过各保护动作、开关分合的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。 2）时钟同步是提高电网运行管理水平的必要技术手段.在综自变电站中计算 机监控系统、微机保护装置、微机故障录波装置、电能计量系统以及各类数据管理机得到 了广泛的应用，而这些自动装置的配合工作需要有一个精确统一的时间。 3）电子式互感器的应用和数字化变电站的建设，更需要同一间隔各个 互感器之间，不同间隔之间、甚至是不同变站之间采取时钟同步手段保 持采样同步。 一、变电站时钟同步系统 2. 时钟同步的要求 1）《远动设备及系统第四部分:性能要求》(GB/T17463一1998， IEC870一4:1990)中，事件分辨率分为4个等级: SP1(≤ 50ms)，SP2(≤ 10ms)，SP3(≤ 5ms)，SP4(≤ 1ms)。 2） IEC 61850将对时间同步的要求划分为T1～T5共5级。其中，T1 要求最低，为1ms；T5要求最高，为1us。 一、变电站时钟同步系统 3. 变电站时钟同步的系统方案 主时钟（标准同步钟）+时间信号传输通道+时间信号用户设备接口 一、时钟源： ● GPS卫星授时系统 GPS（全球定位系统Global Positioning System），美国军方建立的 全球卫星导航定位系统，由专门的接收器接收卫星发射的信号，可以获得 位置、时间和其它相关信息。GPS在定位和授时的精度、系统可靠性、用户 设备产业化等诸多方面占据绝对优势，在电力系统中应用最广。 GPS卫星时钟同步系统一般由GPS卫星信号接收部分、CPU部分、输出或 扩展部分、电源部分、人机交互模块部分组成。 卫星同步时钟（BSS-3） 一、变电站时钟同步系统 3. 变电站时钟同步的系统方案 ● 北斗星卫星授时系统 1、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖中国本土的区 域导航系统。覆盖范围 东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。 能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多 能观测到11颗)。 2、定位精度：北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。 GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到 12m，授时精度日前约20ns。 3、授时：中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值。 目前出现了许多利用北斗单向授时为广电、通信、电力、国防等行业 提供产品和解决方案：如泰福特电子的HJ5437、可为集团的CT-CBD001系列 北斗星同步系统 )。 一、变电站时钟同步系统 3. 变电站时钟同步的系统方案 ● 驻留时钟 1)高精度恒温晶体振荡器： GPS失效24小时后，频率准确度：30E-9。 2)铷原子钟： GPS锁定时，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星信号 上，使输出频率的长期稳定性和准确度得到了很大提升（1E-10/10ms）。 当GPS失锁或出现异常不可用时，系统能够智能判别并切换到保持模式，依 靠铷原子钟守时继续提供高可靠性的时间和频率参考信号。 （GPS失效24 小时后，频率准确度：1E-11 ）。 一、变电站时钟同步系统 3. 变电站时钟同步的系统方案 二、主时钟(标准同步钟本体 )： ▇ 应用GPS技术/B码基准解码接收技术/高稳晶体振荡器守时技术 授时，实现多基准冗余授时，能够智能判别GPS信号、外部B码时 间基准信号的稳定性和优劣，并提供多种时间基准配置方法。 ▇ 采用精准的测频与“输出频率驯服算法”，使守时电路输出信 号与GPS卫星/IRIG-B时间基准保持精密同步,消除因晶体振荡器老 化造成的频偏带来的影响。 ▇ 设计、抗干扰设计，信号接收可靠性高，不受厂（站）地域条 件和环境的限制。 ▇ 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。 ▇ 专用GPS防雷，保护更彻底 。 一、变电站时钟同步系统 3. 变电站时钟同步的系统方案 三、对时方法： ● 脉冲对时(硬对时) 主要有秒脉冲信号PPS(Pulse per Second，每秒1个脉冲)和分脉冲信