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电力系统北斗卫星授时应用系列标准一、介绍1. 电力系统北斗卫星授时应用系列标准是指在电力系统内部和与电力系统相关的设备中，利用北斗卫星进行时间同步和授时的应用标准系列。
2. 本标准系列的制定旨在规范电力系统中利用北斗卫星进行授时的方法和要求，保障电力系统各设备之间的时间同步准确性，提高电力系统的运行稳定性和安全性。
二、标准内容1. 标准适用范围本标准系列适用于电力系统内部设备之间的时间同步和授时，以及与电力系统相关联的设备中利用北斗卫星进行授时的应用。
具体包括发电机组、变电站设备、线路保护装置、智能电网设备等。
2. 标准分类和编号本标准系列按照具体应用场景和设备类型进行分类，分别制定相应的标准编号和内容。
3. 标准要求(1) 时间同步精度要求：规定了不同类型设备之间的时间同步精度要求，确保设备之间的时间同步误差控制在合理范围内。
(2) 数据传输安全性要求：对利用北斗卫星进行授时的数据传输安全性进行规范，防范可能的信息安全风险。
(3) 设备接口和通信协议要求：制定了设备接口标准和通信协议标准，确保不同设备之间的授时信息传输和接收的兼容性和稳定性。
4. 标准制定依据本标准系列的制定依据包括国家有关标准、行业技术规范和市场需求，结合北斗卫星技术的发展和应用现状进行综合考量。
5. 标准制定流程标准的制定流程包括需求调研、技术方案研究、征求意见、评审修改等环节，确保标准内容的科学性、合理性和适用性。
6. 标准应用指南本标准系列制定了相应的应用指南，指导电力系统设备的实际授时应用，对具体操作步骤和注意事项进行规范。
三、标准意义1. 保障电力系统安全稳定运行电力系统中各设备间的时间同步对系统运行至关重要，准确的授时可以避免设备之间的相互干扰和误操作，提高系统的安全稳定性。
2. 推动北斗卫星在电力领域的应用利用北斗卫星进行授时在电力系统中具有广阔的应用前景，本标准系列的制定有助于推动北斗卫星技术在电力领域的应用和推广。
技术推广北斗卫星通5系统在电网中的应用刘陆洋部亚轩（国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐830011）摘要：随着新技术的不断更新发展，寻求新技术解决电网中的问题是一种很好的方式，北斗卫星通信技术已经很成熟，而且通信覆盖面广、接入灵活，运用到电网中作为传统电力通信网的一种补充，将是一种很好的选择。
关键词：北斗卫星；电网；授时；应用1北斗卫星通信技术介绍目前国内对于北斗卫星的运用已经到第三代的应用，主要应用在可在全球范围内各种气候、各时段为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，北斗卫星具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为10m,测速精度可达0.2m/s,授时精度为10ms1；在数据通信运用方面，具有短报文通信能力。
11多通信模块集成可实现具有卫星通信、公网、集群对讲三合一网络的应急指挥终端。
根据对目前市面的深入调研和技术分析可知，有很多厂商实现了在一个终端中集成、绑定了上述3种通信模块，其优势是1个终端可当3个不同类型终端用，方便、简单、功能多，可以实现卫星通信、公网、集群对讲的切换使用,在使用时可以根据现场的实际环境情况和条件选择其中一种通信方式使用。
但因为三者之间网络制式及通信协议各不相同，集群语音无法通过卫星或公网上传下达，这是三合一网络的应急指挥终端目前存在的一点缺点，但随着北斗卫星应用的更深入研究，这一缺点也将会被改善。
1.2信道资源自适应分配运用电网在开展电力应急抢修工作时，由于抢修地点的局限性，传统的电力通信网往往无法实现通信支撑。
比如，公网虽有信号,但公网信号强度较差，传输速率有可能低于卫星网络，而公网不同网络间，移动、电信、联通等3大运营商的公网信号强度也很难界定网速差异,所以在同一应急终端中采用信道资源自适应分配技术,实现不同网络的优选，进行网速自甄别,对数据进行分包、多通道并行传输，是解决室外电力应急中数据通信的段。
1.3长报文传输“北斗”卫星导航系统可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户提供双向短报文通信服务囚。
北斗卫星导航系统空间信号授时设计分析摘要北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。
关键词：卫星导航系统；精准授时；卫星定位；北斗系统目录摘要 (1)第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 理论概述 (1)第2章北斗系统 (2)2.1北斗一号 (2)2.2北斗二号 (2)第3章授时分析 (3)3.1基本概念 (3)3.2授时原理 (3)3.3北斗授时 (5)第4章误差分析 (6)第5章总结 (6)参考文献 (8)第1章绪论1.1 课题研究背景中国北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
北斗授时系统原理北斗授时系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，它的授时功能是北斗系统的基本功能之一。
北斗授时系统的原理是利用卫星导航定位和钟差传播原理，通过北斗卫星提供的授时信号进行时间同步。
北斗授时系统利用了北斗卫星的导航定位信号，该信号由各个卫星以无线电波的形式广播到空中，并通过接收器接收到地面接收机。
接收机将接收到的导航定位信号进行处理，计算出接收机与卫星之间的距离差，并结合卫星的位置信息，通过三角定位原理计算出接收机的位置坐标。
在北斗授时系统中，授时信号是通过卫星导航信号广播到接收器的。
卫星上搭载高精度原子钟，它的稳定性和准确性能够满足时间同步的需求。
卫星将原子钟的时间信息以与导航定位信号相分离的方式进行广播。
接收器接收到授时信号后，将其与接收到的导航定位信号进行对比，计算出信号传播的时间差，从而得到接收机当前的时间。
授时信号的传播过程受到大气等环境因素的影响，因此需要进行误差校正。
北斗授时系统中，采用了差分授时的方法进行误差校正。
差分授时是以参考站的时间为准，通过与参考站的比对来校正接收机的时间。
参考站位于已知位置，并且配备有高精度的原子钟，可以提供准确的时间信息。
接收器与参考站进行通信，将接收到的授时信号与参考站的时间进行比对，计算出二者之间的时间差，并通过校正算法对接收器的时间进行校正。
通过北斗授时系统，可以实现广域的时间同步功能。
北斗卫星以多颗星座布局在不同的轨道上，覆盖范围广阔，可以提供全球性的北斗导航服务。
授时信号的广播范围与导航信号保持一致，因此可以实现全球范围内的时间同步。
北斗授时系统具有高精度、高稳定性的特点，可以满足各种领域的时间同步需求。
总之，北斗授时系统是利用北斗卫星导航定位信号和授时信号进行时间同步的系统。
它通过卫星导航定位信号计算接收机的位置，利用授时信号与参考站的时间进行差分校正，实现时间同步功能。
北斗授时系统具有全球覆盖范围和高精度的特点，可以应用于多个领域，满足各种时间同步需求。
北斗/GPS对时校验装置高效处理变电站对时异常近日，浙江湖州220千伏祥福变电站1号主变高压侧第一套合并单元采样链路中断，湖州供电公司变电检修人员及时排查，发现是该合并单元接收对时信号异常引发故障。
变电检修人员将合并单元对时信号光纤接入变电站北斗/全球定位系统（GPS）对时校验装置，监测光信号衰耗等指标值。
十多分钟后，检修人员锁定了故障点，更换了相应备件，合并单元采样链路恢复正常。
此次故障处理整个过程用时48分钟。
变电站北斗/GPS对时校验装置由湖州供电公司变电检修中心变电二次运检班质量管理小组自主研制。
以往出现对时异常后，变电检修人员主要通过查看外观、逐个替换来排查故障部件，需要用3个多小时。
电力系统中的很多自动化装置都需要精确的时间标准，但设备时钟误差不可避免，需要变电检修人员及时校准。
合并单元同步时钟信号接收回路包含同步时钟装置对时信号输出口、传输光纤、合并单元对时信号接收口等部分，任何一部分异常都会导致合并单元对时异常。
2020年3月，湖州供电公司变电检修中心变电二次运检班质量管理小组计划研制一种能够在变电站检修现场迅速定位设备对时异常故障点的装置，提高检修人员处理此类异常的工作效率。
小组成员用了近10个月时间，试验了40种元器件，开展不同元器件组合试验300多次，使装置模块能自动与北斗卫星同步，获取精准时间信息，且人机交互友好。
经过反复调试，2020年12月，质量管理小组研制出了变电站北斗/GPS对时校验装置。
该装置分为各类信号源标准比对模块和同步时钟授时模块。
各类信号源标准比对模块具有对各类对时信号的输入、比对和校验功能，并能够实时显示校验结果。
该模块具备3种对时接口，设备兼容性达到100%。
同步时钟授时模块可以接收北斗/GPS卫星时钟信号，并输出对时精度小于等于1微秒的时钟信号。
小组成员还采用了小型化设计，使该装置方便携带。
从2020年12月到今年3月，质量管理小组进一步验证变电站北斗/GPS对时校验装置处理对时系统故障的可靠性。
《利用GPS授时实现电力系统广域时间同步》篇一一、引言随着电力系统规模的扩大和复杂性的增加，广域时间同步成为了保证电力系统稳定运行的重要环节。
GPS（全球定位系统）授时技术以其高精度、高稳定性的特点，成为了实现电力系统广域时间同步的最佳选择。
本文将详细探讨GPS授时技术的基本原理、应用优势及在电力系统中的应用方案。
二、GPS授时技术的基本原理GPS授时技术主要通过GPS卫星发送的信号实现。
其工作原理主要分为三部分：卫星信号的发射与接收、信号的传输与处理以及时间的输出与同步。
首先，GPS卫星以固定的频率发送包含时间信息的信号。
这些信号被地面设备接收后，经过处理，可以获取到精确的时间信息。
其次，通过信号的传输与处理，地面设备可以将这些时间信息实时地传输给电力系统中的各个节点。
最后，通过时间的输出与同步，各个节点可以与主时钟保持一致，从而实现广域时间同步。
三、GPS授时在电力系统中的应用优势1. 高精度：GPS授时技术可以提供纳秒级的时间精度，保证了电力系统各个节点的时钟准确同步。
2. 高稳定性：GPS授时技术不受外界干扰，具有很高的稳定性，能够保证电力系统的稳定运行。
3. 易于维护：利用GPS授时技术可以实现集中化管理，便于维护和故障排除。
四、电力系统中的GPS授时应用方案1. 搭建GPS授时系统：在电力系统中搭建独立的GPS授时系统，接收并处理GPS信号，提供准确的时间信息。
2. 广域时间同步网络构建：利用搭建的GPS授时系统，构建广域时间同步网络，将时间信息实时传输到电力系统的各个节点。
3. 时间同步协议设计：根据电力系统的需求，设计合适的时间同步协议，确保各个节点之间的时间同步。
4. 系统调试与优化：对搭建的GPS授时系统和广域时间同步网络进行调试和优化，确保其稳定、可靠地运行。
五、实际应用案例分析以某大型电力系统为例，采用GPS授时技术实现广域时间同步。
通过搭建独立的GPS授时系统，成功地将纳秒级精度的时间信息实时传输到电力系统的各个节点。
北斗系统及其在电力行业应用1、北斗系统简介中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统.北斗卫星导航系统提供以下系统功能:1）短报文通信:北斗系统用户终端具有双向报文通信功能,用户可以一次传送40—60个汉字的短报文信息。
2）精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。
3）定位功能:水平精度100米（1σ）,设立标校站之后为20米（类似差分状态）。
工作频率:2491。
75MHz。
作为自主的开发的卫星导航系统,北斗系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。
2、在电力行业应用北斗系统的必要性随着中国经济社会发展，电网规模不断扩大，运行水平大幅提高。
在中国，存在长距离大规模电力传输的现实,从电厂发出的每度电，都以高达每秒30万公里的速度经过变电站并网输送，经过数个、数十个变电站的长距离配送，最终抵达用户。
这个过程需要同时有几百台设备保护电力安全运行，涉及各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置，如电厂机组自动控制系统，调度自动化系统，变电站计算机监控系统等,如此大量设备是否能够按照预先计划的流程，准确安全地传输到位，决然离不开全网设备时间基准问题。
然而中国电力企业从电力传输网到电力计算机网络的时间系统，主要是以GPS作为主时钟源，进行同步授时，由于其授时的工作原理和系统时钟源被美国掌控，GPS授时存在重大隐患。
具体而言，目前中国电力行业接收GPS授时信号是免费的，GPS授时终端价格低廉，这是美国GPS系统在民用领域的应用.正因为是“免费的午餐”，所以美国不承诺对任何应用所产生的问题负责。
众所周知,GPS系统是美国政府引以为豪的战略工程,所有信号的发生、传输权由美国掌控,一旦出现民用信号关闭、误码率加大或者系统出现故障,以GPS技术为基础的系统将被置于危险的境地，中国电网概莫能外.客观来说，当前智能电网、特高压超高压电网的建设对电网时间同步的精准度正从过去的微秒级过渡到纳秒级，因此，必须为电力系统配置高精度、高可靠的授时系统，在传输系统和接收系统间出现时间误差，高压电流势必会在瞬间烧毁被接收的变电站或是传输线路，从而造成难以估量的灾难。
中国北斗卫星最新研究报告
目前，中国北斗卫星系统（BDS）已经建成全球组网，并向全球提供定位、导航和授时服务。
北斗卫星系统山东综合试验区建设是中国北斗卫星导航系统建设的重要组成部分，该试验区覆盖面积广、形态多样，极富挑战性，对北斗系统的能力进行了全面验证。
北斗卫星系统已经在多个领域取得了良好的应用效果和经济社会效益，为经济社会发展和国家安全提供了重要支撑。
最新研究报告显示，北斗卫星系统在农业、渔业、交通运输、气象、电力等领域的应用取得了显著成效。
在农业领域，北斗卫星系统可以提供精准的农田资源调查、土壤肥力监测、农作物生长情况监测等服务，帮助农民提高农作物产量和品质。
在渔业领域，北斗卫星系统可以提供渔船定位、航线规划、渔情监测等服务，有效提高渔民的作业效率和安全性。
在交通运输领域，北斗卫星系统可以提供车辆定位、导航、交通流量监测等服务，帮助优化交通流动和提高道路使用效率。
此外，北斗卫星系统还广泛应用于航空航天、测绘、测量和海洋等领域。
在航空航天领域，北斗卫星系统可以提供航空器导航、飞行监控、飞行安全保障等服务，确保飞行的安全和准确性。
在测绘、测量领域，北斗卫星系统可以提供高精度的测绘和测量数据，为地理信息系统、地质勘探等行业提供支持。
在海洋领域，北斗卫星系统可以提供船舶定位、海洋气象监测、海洋生态保护等服务，推动海洋经济的发展和海洋资源的合理利用。
总的来说，北斗卫星系统在国内外的应用范围不断扩大，能够为各行各业提供定位、导航和授时等一系列服务，为经济社会发展做出了积极贡献。
中国在北斗卫星系统的研究和发展方面取得了显著成果，并在全球卫星导航领域占据了一席之地。
北斗卫星导航技术在电力行业中的应用作者：杨鹏潘啟聪来源：《中国新通信》2015年第15期【摘要】北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统。
系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。
目前已经初步具备在中国及临近区域进行导航、定位和授时服务的能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。
可将北斗导航/数据通信技术应用在在电力移动现场作业中。
【关键字】北斗卫星应用短报文电力移动作业一、研究背景在电力现场作业过程中，为了进行作业过程的监督、作业成本的核算、作业及时性反馈和作业质量的提升，需要对作业的整个过程进行跟踪、信息交互和分析，比如作业步骤的时间、作业实时情况、作业的规范性、作业的进度、重大作业中不同地区之间人员的协作交流等，而现有终端设备的数据传输方式是通过无线网络（3G/GPRS）进行传输的，无线网络通讯在有些地理环境下，或者自然灾害发生时无法传输数据。
有些情况下，比如高空、风雨雷电天气等；都会对网络信号产生影响，使信号偏弱或无信号，使终端无法和后台进行数据传输，影响正常的电力作业。
因此，需要考虑使用北斗卫星导航通信方式弥补无线网络通信条件限制问题。
二、北斗导航技术在电力行业中的应用2.1增加北斗信道提高息传输的可靠性目前在电力现场作业过程中，现场作业人员使用PDA+无线网络（3G/GPRS）与供电管理部门进行通讯，通过无线网络进行任务数据的传输。
同时PDA中内置GPS模块，实现对自身位置的定位及本地导航应用。
在需要时，PDA定位数据可随业务数据一起，通过无线网络传回后台，实现后台对PDA位置的监视。
但PDA与后台系统的数据传输全部依赖无线网络。
一旦出现网络故障、欠费，或者进入到无线网络未覆盖的地区，则PDA与后台的通信过程将中断，失去对PDA位置的掌控以及PDA间信息的传递，从而对现场作业造成安全隐患。
卫星导航定位与授时技术研究一、导言随着经济全球化和信息化的迅猛发展，航空、航海、极地科考、高速列车等领域对高精度、高可靠、全球覆盖的导航定位与授时服务需求日益增长。
而卫星导航定位与授时技术作为一种全球性的定位与授时手段，已经成为现代定位技术中最为基础的一种技术，近年来发展速度飞快，其运用范围不断扩大。
本文将就卫星导航定位与授时技术的原理、应用及发展进行探讨。
二、卫星导航定位技术原理卫星导航技术是利用人造卫星对地球进行观测，在卫星与用户之间建立电磁波通信，经过一定的信号处理后，就可以实现对用户位置的测量以及对时间信号的传递。
目前全球范围内使用的卫星导航系统主要有GPS系统、GLONASS系统和北斗卫星导航系统。
GPS系统是由美国发起建立的卫星导航系统，由一组分布在轨道上的卫星和一组对地控制站以及GPS接收机组成。
GPS系统采用了射频多普勒测量技术，利用卫星发射的导航信号和接收机所经历的信号传输时间来计算卫星与接收机之间的距离，再将多个卫星的距离值求解处理后，就能得出接收机的三维位置信息。
GLONASS系统是俄罗斯同美国GPS系统类似的卫星导航系统，其基本原理与GPS系统一致，也是通过测量卫星与接收机之间的距离来确定接收机位置。
北斗卫星导航系统是由中国自主发展的国际卫星导航系统，由一组分布在轨道上的卫星和一组地面控制站、用户终端设备组成。
北斗系统既可以为国防军工提供导航定位服务，同时也为民用领域提供授时服务，实现了对全球用户的无缝覆盖。
三、卫星导航授时技术原理卫星导航授时技术是指通过卫星导航系统向用户提供高精度、高稳定的时钟同步服务。
授时技术主要包括地面授时和卫星授时两种方式。
地面授时一般采用由一组原子钟与校准设备组成的授时站，通过国家级授时站、地方授时站、行业授时站等向用户提供标准时间信号，实现对用户设备和应用的精准同步。
卫星授时则是指利用卫星导航系统传递世界协调时（UTC）信号，为用户设备和应用提供时钟同步服务。
北斗通信技术在电力行业中的研究与应用作者：陶俊来源：《中国新通信》 2017年第24期引言：电力行业中的很多业务都可以和北斗通信技术相结合，比如对现场作业的情况和进度实时的监控、对建设成本的控制等，都可以通过强大的北斗通信技术来协助进行。
现在的电力企业大部分都是通过无线来进行数据的传输，正常情况下是可行的，但是在特殊地区和突发事故以及恶劣的天气面前则难以使用。
为了不受这些情况的制约，将北斗通信技术应用到电力行业中，保障了电力工作人员的工作质量和效率。
一、电力系统中北斗定位搜索功能的具体应用北斗定位和GPS 定位在功能上基本上都是一样的，其水平精度是100 米（1σ），设立标校站以后是20 米（类似于差分的状态），工作频率为2491.75MHz，可以很好的应用在电力企业现场作业地点的导航以及作业轨迹的查询等方面。
电力企业的抢修车可以对其进行充分的利用，来标记电网的相关设备，并与地理信息系统相结合，以使这些设备可以进行图形化的标识，方便对电网相关设备数据的管理和检查。
电力抢修车通过安装北斗系统的接收机与数据发射机，就可以在发射高精度的数据追踪后，能在几秒钟的时间内将车辆信息自动的转发到电力的应急指挥中心，使调度指挥决策更加高效。
这项功能在进行电力的巡检和抢修时，可以对现场实时的情况进行真实的反应以及进行故障的定位，以便故障能够得到更加及时的处理。
而且由于车载导航更新的周期平均为四年左右，更新换代的速度太快，需求量较大，在公网无法覆盖的地区或者是基础的通信设施遭到严重损坏的情况下，车载终端导航系统无法将车辆的位置信息进行实时的反馈，但是北斗系统的定位搜索功能可以保障车辆和后台之间在任何地区、任何时间都能进行有效的通信，使车辆的位置信息实现实时的监控。
二、电力系统中北斗精密授时功能的具体应用为了满足我国社会经济的发展需要，电力企业进行了生产规模的快速扩大，在建设时，电力系统的各个输送基站分布的都比较广泛和分散，且其内部都备有时钟以便实时的进行报时，时间方面难免会出现误差，随着时间的不断推进，误差也会逐渐增加，对时间正确的计量作用也会逐渐丧失，最终会致使风险产生的机率变得越来越大。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新*［基金项目］云南省教育厅科学研究基金项目（编号：2020J0774）科研成果文章编号：2095-6835（2021）09-0171-02北斗导航定位技术及其在电力系统中的应用＊杨洪磊1，司兴登1，江召2，苗雪鹏3（1.昆明冶金高等专科学校，云南昆明650033；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南昆明650051；3.河南通达电缆股份有限公司，河南洛阳471922）摘要：北斗导航定位技术目前已可对全球范围内用户提供实时导航、定位和授时服务，该技术同时可提供短报文通信功能，其定位精度高，授时精度优，应用广泛。
对北斗导航系统及其特点进行了介绍，对电力系统中北斗导航技术的应用进行了研究，对电力系统应用北斗导航定位技术的前景和未来发展方向进行了展望。
关键词：北斗导航定位技术；电力系统；应用；发展方向中图分类号：TM75文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.09.074电力系统是社会的重要组成系统，其安全稳定运行对人民正常生产生活具有重要意义。
随着北斗卫星导航系统逐步成熟，该系统在救灾减灾、交通运输、农业自动化、森林状态监测、军事等领域都得到了广泛应用，由于该系统定位精度高、在山区和城市中抗干扰能力强，该系统在电力系统中也得到了广泛应用并具有广阔的应用前景[1-2]。
1北斗导航系统及其特点北斗导航系统的建设采取了北斗一号、北斗二号和北斗三号导航系统的发展战略，其中北斗三号导航系统于2020年完成组网并提供全球服务[3]。
该系统由静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星共计30颗卫星组成[4]，目前可以提供开放服务和授权服务两种功能，开放服务免费提供10m 定位精度、50ns 授时精度和0.2m/s 的测速精度，授权服务可向授权用户提供更高性能的服务[5]。
2北斗导航系统在电力系统中的应用2.1北斗定位系统在电力系统时间同步中的应用电力系统的时间同步对相位比较、故障记录、事件顺序启动等具有重要意义，中国对线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电定位系统等的时间同步准确度均要求优于1μs [6]。
2008 中国国际供电会议1北斗卫星在电力系统授时中的研究陈炯聪1，张道杰2，高新华11. 广东电网公司电力科学研究院，广州，510600；2. 深圳市双合电脑系统股份有限公司摘 要：利用卫星进行授时，有着精度高、受环境干扰小、实时性好等优点，其在授时研究和应用领域有着广泛和美好的前景。
GPS 是目前应用最为广泛的卫星定位授时系统，但仅仅依靠GPS 授时会存在两方面问题，一是手段单一，再则我国没有自主控制权。
我国从80年代开始就着手研究双星定位系统，己于2003年成功完成“北斗一号”卫星定位系统的构建工作。
本文在对北斗卫星系统简介的基础上，分析北斗卫星时间同步系统在我国电力系统中应用的必要性和可行性。
介绍了结合北斗卫星时钟信号和OCXO 特性 的1PPS 提供给电力授时的理论和实现方法。
并设计实现了一种基于单片机和北斗卫星OEM 板的卫星同步时钟装置。
它由北斗OEM 接收机、中央处理单元和输出接口组成。
利用OEM 接收机提供的北斗卫星标准时间信号，通过中央处理单元对数据的处理驯服OCXO ，使输出的1PPS 具有良好的长稳、短稳特性。
输出 的1PPS 秒脉冲信号可同步电网内运行的各时钟，保证电网内所有时钟的高精度同步运行。
这种新的时钟同步方法具有实现手段简单、范围大、精度高、不受地理和气候条件限制等诸多优点，是理想的时钟同步方法。
利用北斗卫星同步时钟装置，对所属范围各厂站的保护系统、故障录波系统进行统一的随时的时钟校对，该课题对电网自动化水平的提高，特别是对事故分析、故障测距、稳定判断与控制技术的发展有重要的意义。
关键词：单片机；北斗；电力系统；同步时钟1. 北斗卫星简介北斗导航定位系统是由中国自主建设的卫星系统，1994年正式立项，2003年双星导航定位系统正式投入使用。
北斗导航定位系统由空间卫星、地面中心控制系统和用户终端组成。
1.1 空间部分空间部分由两颗地球同步的导航卫星和一颗在轨备用卫星组成。
3颗卫星距地面约36000km ，分别位于赤道面东经80度、140度和110.5度(备份卫星)。
空间卫星的任务是完成中心控制系统和用户收发机之间的双向无线电信号转发。
卫星上主要载荷是变频转发器、S 波段天线(两个波束)和L 波段天线(两个波束)。
1.2 地面中心地面中心控制系统由一个中心控制站、若干卫星定轨标校站、差分定位标校站和测高标校站组成。
地面中心控制系统是北斗定位导航系统的控制和管理中心，是北斗导航定位系统的中枢，它由信号收发分系统、信息处理分系统、时间分系统、监控分系统和信道监控分系统等组成。
1.3 用户终端用户终端由信号接收天线、混频和放大电路、发射装置、信息输入键盘和显示器等组成。
根据执行任务的不同用户终端分为:通信终端、卫星测轨终端、差分定位标校终端、和授时终端等。
2. 分析北斗卫星时间同步系统在我国电力系统应用的必要性和可行性高精度时间频率传递在国民经济中的地位十分突出，其在通信网的时间同步、电力系统调控等许多方面有着无可替代的重大作用。
近年来，随着国防和空间技术的发展，对高精度时间和频率传递又提出了更高的要求，空中目标的探测与拦截、无线电导航系统的时钟基准等技术对时间同步精度要求都达到纳秒量级。
因此开展高精度授时技术应用研究，对解决国民经济和国防建设事业对高精度时间同步的需求具有重要的意义。
GPS 授时是典型的利用卫星进行时间传递和比对的方法，工作范围覆盖全球，并且时间传递的准确度高，目前，GPS 授时精度已经达到10~20ns 。
但仅仅依靠GPS 授时会存在两方面问题，一是手段单一，再则我国没有自主控制权。
我国从80年代开始就着手研究双星定位系统，己于2003年成功完成“北斗一号”卫星定位系统的构建工作。
北斗导航系统又称双星快速定位通讯系统，它是星基区域双向主动式无线电导航系统，具有全天候、高精度、连续、实时、快速的导航定位和多功能、多用途、高可靠性的特点。
随着国民经济的不断发展，人们对电力的质量、需求2 2008 中国国际供电会议量以及供电的可靠性的要求在不断地提高，因而对于电力系统的自动化和安全运行的要求也在不断提高。
电力系统的自动化和安全运行的一个要素就是电力网时间的精确和统一。
进入80年代后，随着微机保护在电力系统中的大量应用，尤其是各级电网调度自动化的相继建立，电力网对于时间统一的要求也越来越迫切了。
目前，电力系统对时间同步精度的要求是：①故障记录的同步精度要求1ms ；②对状态量采集的同步精度要求40μs ；③继电保护现场试验的同步精度要求10μs ；④相量实时测量的同步精度要求5μs ；⑤行波故障,若要达到300m 的定位精度,同步精度要求1μs ，考虑散射因素的影响，同步精度要求0.5μs 左右。
根据时间传播技术的现状和应用前景，电力系统统一时钟的精度可以定为0.5～1μs 。
由于电力系统传统的时间同步方法只能保证全系统时钟的误差在毫秒级，而很难达到上述要求，因此亟需一种全新的时间同步方法。
卫星定位系统中的同步时钟系统,因为具有授时精度高、范围广、可靠性高、全天候且又不受各种干扰影响的特点，正成为电力系统理想的时钟，逐步得到人们的重视。
3. 介绍系统1PPS 原理及实现方法3.1 结合北斗长稳和OCXO 短稳的1PPS本系统要得到的是高稳定度的时间频率基准源，从这个目的出发，根据输入信号和输出信号特性定性分析。
并由此确定元器件选择的趋势和范围。
卫星接受机输出的1PPS 秒脉冲是远距离传输的信号，因而引入大量的噪声，造成了信号的抖动。
据查资料卫星秒脉冲的抖动一般可以达到50ns ±。
同时从目的上进行分析，对标准源的要求有以下几个基本指标。
频率准确度o f f f ∆=−；频率相对准确度 o o of f f f f −∆=； 上式中：标称频率 f 0 ；实际振荡器频率 f ； 长期频率稳定度是指较长时间间隔内相对频率准确度的变化，这个时间间隔指几个月，几天，几小时，分秒以上。
长期频率不稳定的原因主要是电压、电流变化，电路参数的不稳定，老化等。
统计值表征为 n σ 测量次数n ； 第i 次测量的相对频率准确度o if f ⎛⎞∆⎜⎟⎝⎠；n 个测量数据的相对平均值o ff⎛⎞∆⎜⎟⎜⎟⎝⎠； 短期频率稳定度，指秒或微秒内的随机频率变化，是频率瞬间的无规则变化。
短期稳定度在频域上又称为相位抖动或相位噪声。
引起短稳不稳的原因主要是频率源内部噪声。
电路内部噪声主要来源于电阻的热噪声以及有源器件内部的噪声。
在本系统中压控振荡器噪声主要有白噪声、1/f 闪烁噪声、相位噪声和电源噪声。
抖动或相位噪声一般在时域中分析，设瞬时相位 ()()()2o o t t t f t t φωθπθ=+=+ 瞬时频率 ()()()1122o d t d t f t f dtdtφθππ==+瞬时频偏 ()12d t f dtθπ∆=定义短期频率稳定度Y(t)=off ∆，这个量无法直接测量，只能测到某一段时间内的平均值。
一般用A11an(阿仑)方差的概念表征瞬时频率稳定度22221201011()lim ()lim ()2ny j j n x j f f n f στ−→→∞==−∑每次测量的取样时间τ ； 标称频率 f 0 ；n 为测量组数 j=1, 2, 3……n ；温度频率稳定度是指当温度每变化1℃，频率的相对准确度的变化情况。
频率稳定度的单位一般是“ppm”(一百万分之一)，温度频率稳定度的单位是ppm/℃。
标准频率源要求长稳和短稳的性能均优良，且温度补偿性能好。
北斗1PPS 秒脉冲具有优良的长稳性能，在频域上表现为低频噪声很小。
但秒脉冲信号却含有大量的高频噪声，严重的影响了它的短稳性能，造成了秒脉冲信号的时域抖动。
相对应，普通振荡器有着优良的短稳性能，在频域上表现为高频噪声功率水平极低，但低频噪声功率却很高。
恒温晶振在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～0.5ppm 。
我们把这两个信号的优点结合起来就能构成一个优良的标准频率源。
3.2 锁相环理论和系统软、硬件的实现3.2.1 锁相环结构及系统硬件框图这个系统是用锁相环来实现10M 晶振的驯服，使其达到一个高精度的性能指标。
锁相环基本原理是一个相位负反馈控制系统,由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）、电压控制振荡器（VCO ）和分频器（Divider ）四个部分组成。
锁相环的典型结构如下图所示：2008 中国国际供电会议3系统硬件框图如下图所示： 3.2.2 程序概述根据此次所设计的基于单片机的北斗同步时钟，所要完成的给保护装置和自动装置同步对时的功能，程序设计分为主程序和中断程序。
3.2.2.1 主程序（初始化、键盘）a ）初始化：i. 定时器、串行口和中断等控制字的初始化 ii. 寄存器的初始化iii. 一些寄存器的初始化赋值 b ）键盘循环等待。
3.2.2.2 中断程序（串口中断，定时器中断）b ）串口0中断中主要实现的任务有： i. 从OEM 板接收信息ii. 将接受到的信息中的需要的时间信息筛选出来 iii. 将BCD 码转换成真值iv. 将格林尼治时间转换成北京时间 v. 输出1PPS 信号 b ）定时器0中断的主要作用是按时点亮各个指示信号灯。
4. 试验结果与结论本文在卫星时钟有效时对同步时钟的精度和稳定性进行了测试,可以得出正常情况下,同步时钟与北斗卫星时钟的误差很小,约为0.1μs ,达到相当高精度。
本文根据北斗卫星1PPS 秒脉冲与恒温晶振长、短稳互补的特性,利用锁相环结构的特性,用卫星时钟驯服晶振信号产生高精度的同步时钟信号,得到高精度、高稳定度的同步时钟。
该同步时钟装置已开发成功并应用于电网时钟同步系统,为电力系统的自动化和安全运行奠定了坚实基础,该装置适用于通信网的时间同步、电力系统调控等工业应用场合,具有良好的前景。
参 考 文 献[1] 李建，谢小荣，韩英铎等．北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元【J 】，电网技术，2005，29（9）：1-4．[2] 刘会杰，张乃通．基于双星系统的单向授时技术研究【J 】．遥测遥控，2002，23(3)21-2 6 ．[3] 周露，刘宝忠．北斗卫星定位系统的技术特征分析与应用【J 】．全球定位系统，2004，2 9 ( 4 ) ：12-16．[4] 曾祥君，尹项根等．GPS 时钟在线监测与修正方法【J 】．中国电机工程学报，2002，22 (12) ：4l-46．[5] 王元虎，周东明．卫星时钟在电网中应用的若干技术问题【J 】．中国电力，1998，3l (2)：10-13．[6] 闵勇，丁仁杰，任勇等．电力系统全网同步监测系统【J 】．清华大学学报，1997，37 (7) ：86-8 8．作者简介：陈炯聪 1979年生，硕士，工程师，从事电力系统自动化系统研究。
