电力GPS时钟同步系统方案(投标)

变电站自动化系统GPS对时问题的解决方案华东电力调度交易中心 陈建民、骆敬年、吴小建上海许继电气有限公司 李代沪摘要：提出了目前变电站自动化系统中各种微机装置时间存在不一致的情况。

分析了自动化系统中校时存在的问题，并提出了解决该问题的建议措施。

统一各种微机装置的系统时间，便于进行电力系统故障分析的准确。

关键词：变电站 GPS 对时0 引言电力系统通常采用SOE（事件顺序）来确定电力故障的先后，进行电力系统故障推理分析的依据，SOE时间的正确性直接会影响到故障分析的结果。

产生这些SOE的正是诸如：测控装置、微机保护装置、故障录波装置、PMU装置、小电流选线装置、消弧线圈自动装置、A VQC装置、状态监测装置、直流绝缘监测装置等信息采集控制的微机装置，这些微机装置根据自身的不同原理和特点分别成为监控系统、继电保护故障信息分析系统、状态在线监测分析系统、WAMAP系统等电力生产调度、电力运行维护分析、电力故障分析、电力故障预测分析的基本单元。

只有保证微机装置的系统时钟的正确，才能保证事件记录的时间的正确可用，所以各微机装置的时钟同步问题就显得十分重要。

1 目前微机装置系统时钟还存在的问题目前各发电厂/变电站均配置了GPS，采用卫星时钟进行微机装置的时钟同步，但各微机装置内部的时钟仍然存在偏差。

有的微机装置偏差好几年，有的偏差好几天，有的偏差几小时，有的偏差几分钟，有的偏差几秒，还有的偏差几十毫秒。

GPS的作用似乎大打折扣，也大大影响SOE的可信度，降低了事故分析、向量测量、系统事故预测的准确性。

2 分析时钟偏差的原因2.1 GPS能提供精确的时间电力自动化系统要求事件信息的时间分辨率为1毫秒，即各微机装置产生的事件信息时间标识只要求精确到1毫秒就满足了，对微秒不做要求。

几乎所有的电力自动化系统通信协议基本上也只要求上送到毫秒，只有用于WAMAP系统的IEEE C37.118通信协议，时间表示上是采用时间因子的方式，这样在必要时通过主站自行分析可以分析到微妙。

电厂/变电站GPS寸钟同步系统方案建议书烟台赤龙电子高科有限公司一、系统述......................................................二、对时方式和NTP 协介 (3)电厂/变电站时间同步系统设计方案 (5)四、系统占.................................................................八、、五、系统设备规格型号及介绍 (10)六、设备工作条件及技术指选择舒心是您的权利选择赤龙您可以舒心17七、典型应用 (20)八、相关检测 (21)九、公司简介 (22)第一部分系统概述一、建设时钟同步系统的重要性随着电厂、变电站自动化水平的提高，电力系统对时钟统一对时的要求愈来愈迫切，有了统一精确的时间，既可实现全厂（站）各系统在GPS时间基准下的运行监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。

统一精确的时间是保证电力系统安全运行，提高运行水平的一个重要措施。

二、时钟同步系统的优越性电厂（站）的时钟同步是一件十分重要的基础工作，现在电厂（站）大多采用不同厂家的计算机监控系统、DCS分布式控制系统、自动化及线路微机保护装置、故障录波装置、电能量计费系统、电液调速系统DEH SCADA系统及各种输煤PLG除灰PLC化水PLG脱硫PLC等，以前的时间同步大多是各设备提供商采用各自独立的时钟，而各时钟因产品质量的差异，在对时精度上都有一定的偏差，从而使全厂各系统不能在统一时间基准的基础上进行数据分析与比较，给事后正确的故障分析判断带来很大隐患。

如今，人们已经充分意识到时间统一的重要性。

但是，统一时钟并不是单纯地并用GPS 时钟设备。

目前，人们普遍采用一台小型GPS接收机，提供多个RS232端口，用串口电缆逐一连接到各个计算机，实现时间同步。

但事实上，这种同步方式的缺点是，使用的电缆长度不能过长；服务器的反应速度、客户机的延迟都直接影响对时精度。

电力系统自动化 GPS精确对时的解决方案摘要：对于电力系统和自动化统一对时问题来讲，在本文论述内容中提出了，在变电站内共享GPS，然后通过GPS产生 IRIG-B码，再结合微机保护来实现对自动化装置的同时对时。

对于这种对直的模式来讲，主要是实现了GPS资源的共享与应用，最主要的特点就是能够通过同时进行来保证对时结果的准确性，所以在本文中将对电力系统自动化GPS精确对时应用及存在问题和解决对策进行探讨。

关键词：电力系统；GPS；对时1.前言在上个世纪80年代之后，电网调度自动化程度不断提升，而且在电力系统当中应用了微机保护而对于微机保护来讲，最主要的要求就是要保证电网系统的时间统一，所以在这一背景下对电网时间统一的需求越来越迫切。

在准确统一的时间基准的前提下，可以再出现操作及故障，或者是发生连续故障时触发危机的保护动作行为，然后对故障类型及原因和发生的发生过程进行分析，便于后续的问题解决与经验总结。

所以增强电网自动化及安全英雄应当是以电力网的时间精准及统一为基础的，我国电力系统在发展过程中为了实现此目标进行了非常多的研究，在本文中将主要针对GPS资源共享应用保障精确对时的相关问题进行探讨。

2.电力网时钟偏差原因2.1 GPS可以提供准确的时间在电力网时钟使用过程中，精准到一毫秒是微机装置在使用过程中产生事件信息标识的最基本要求，所以对于电力系统自动化系统来讲，在实现对事件信息处理时，最基本的要求就是要保障时间的分辨率在一毫秒，而针对微秒没有进行要求。

在wamap系统的通信协议当中，时间进行表示所采用的是时间因子的模式所以毫秒是所有电力自动化系统在通信协议建设时的最基本要求，只需要精确到微秒，就能够保证在使用时实现必要的通信。

而对于GPS来讲，在使用时输出误差的情况是不会导致微机装置时钟出现偏差的，所以GPS当中的ppm以及PPS等同步时钟输出精度是达到了纳秒级的，要远远超出电力系统在使用时对时间的精度要求。

ICS XX. XX Q/GDW国家电网公司企业标准Q/GDW XXX.1-200X 电网时间同步系统技术规范Technical Specification for Time Synchronism Systemof Grid（征求意见稿）2008年01月200X-XX-XX发布200X-XX-XX实施国家电网公司发布前言目前，我国电网各厂站和调度控制中心主站大多配备了以GPS为主的分散式时间同步系统，各网、省公司也出台了相应的技术规范。

但由于缺少统一技术要求和配置标准，也缺乏时钟同步和时间精度检测的有效手段，现有时间同步系统配置不尽相同，运行情况也不够稳定，部分时钟设备时间精度不能满足要求。

由调度自动化系统、变电站自动化系统、故障录波装置和安全自动装置等电力二次系统或设备提供的事件记录数据，存在时间顺序错位，难以准确描述事件顺序，不能给电网事故分析提供有效的技术支持。

为了规范、指导我国电网时间同步系统的设计、建设和生产运行，满足电网事故分析的要求，特制订《电网时间同步系统技术规范》。

《电网时间同步系统技术规范》根据国内外涉及时间统一技术的有关标准、规范和要求，本着“资源整合，信息共享”的原则，结合我国电网的工程实践和时间同步系统的现状制订而成，其要点如下：规范时间同步系统结构、功能和技术要求；规范调度主站、变电站的时间同步系统配置标准；规范时间同步系统电气接口和信号类型；统一IRIG-B 时码实现电力二次设备与时间同步系统的对时；结合技术的发展，构建基于地面时钟源的电网时间同步系统。

本标准由国家电网公司生产技术部提出。

本标准由国家电网公司科技部归口。

本标准由江苏省电力公司江苏电力调度通信中心负责起草，国家电网公司国家电力调度通信中心、江苏省电力设计院、江苏省电力试验研究院、中国电力科学研究院、上海电力调度通信中心等单位参加编制。

本标准的主要起草人：目次前言1 范围 (4)2 引用标准 (5)3 术语与定义 (6)4 时间同步系统结构 (7)5 时间同步系统功能 (8)5.1 系统功能 (8)5.2 主时钟功能 (8)5.3 接口扩展装置功能 (10)6 时间同步系统技术要求与技术指标 (10)6.1 时间同步信号类型 (10)6.2 时间同步信号接口 (13)6.3 时间同步信号传输 (15)6.4 技术指标 (15)7 时间同步系统配置规范 (17)7.1 主站配置要求 (17)7.2 变电站配置要求 (17)8 电网二次设备的时间同步技术要求 (18)附录A（资料性附录）时间同步系统的测试方法 (19)附录B（资料性附录）主站时间同步系统的配置 (27)附录C（资料性附录）变电站时间同步系统的配置 (29)附录D（资料性附录） IRIG-B时码 (37)本规范规定了时间同步系统的组成、技术要求、各电力二次设备时间同步准确度的要求以及现场测试方法等内容。

基于 GPS 和 IEEE1588 的电力系统时钟同步网研究摘要：科学合理地搭建时钟同步网，是保障电网可靠、经济、高效运行的重要前提，是促进电力通信网高速发展的内在源动力，也是建设智能电网并真正实现电网智能化的有力保障。

本文就GPS和IEEE1588的电力系统时钟同步网进行研究。

关键词：时钟同步，GPS，IEEE15881电力系统对同步时钟精度的要求由于电力系统中存在各种各样的时钟需求设备，而这些设备由于工作原理不同，也就对同步时钟的精度要求各有不同。

结合目前应用的实际要求，本文从以下六个方面介绍不同应用情况下，在保证测量或测试合理时，对同步时钟的最低精度要求。

状态估计：电力系统状态估计是电力监控系统中能量管理系统（EMS）的核心功能之一，其功能是根据电力系统的各种量测信息，估计出电力系统当前的运行状态。

电力系统状态估计可以说是大部分在线应用的高级软件的基础，现代电网的安全经济运行依赖于能量管理系统（EMS）。

稳定监测和控制：即电力系统稳定运行时，监控系统需要监测系统的各个参数或为控制提供依据的数据，比如电力系统调峰，如果可以实时的了解到各个地区的电压变化，就可以根据这些数据推断出哪些地方需要进行调峰操作，也可以判断出哪些地区可以保持目前状态不做任何动作。

相角测量：就是针对电力系统中的电压或者电流的相位进行测量。

目前用的最多的是电压相角测量，为各种保护装置提供数据支持，例如测量到同一条线路上的不同节点出现相角不一致的状况，这样相角测量装置就会发出警报或者信号，由后续装置或者人员采取相应措施。

故障定位：就是在电力系统发生故障时，精确的定位故障出现的位置，为及时排除故障提供精准的定位支持，可以节省大量的人力和物力，也可以大幅度较少故障排除时间，尽早恢复设备运行。

自适应保护：是一种自我保护的过程，它是自我分析、自我恢复的一种故障处理方法，一般不需要人的参与，系统的自动化程度很好，它需要各种测量、保护等装置配合运转，是未来电力系统自动化的发展方向。

GPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTP京准电⼦科技官微——ahjzsz摘要：⾸先对时间同步进⾏了背景介绍，然后讨论了不同的时间同步⽹络技术，最后指出了建⽴全球或区域时间同步⽹存在的问题。

⼀、概述 在通信领域，“同步”概念是指频率的同步，即⽹络各个节点的时钟频率和相位同步，其误差应符合标准的规定。

⽬前，在通信⽹中，频率和相位同步问题已经基本解决，⽽时间的同步还没有得到很好的解决。

时间同步是指⽹络各个节点时钟以及通过⽹络连接的各个应⽤界⾯的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时（UTC）同步，最起码在全国范围内要和北京时间同步。

时间同步⽹络是保证时间同步的基础，构成时间同步⽹络可以采取有线⽅式，也可以采取⽆线⽅式。

时间的基本单位是秒，它是国际单位制（SI单位制）的七个基本单位之⼀。

1967年以前，秒定义均建⽴在地球的⾃转和公转基础之上。

1967年的国际计量⼤会（CGDM）给出了新的秒定义：“秒是铯133（133Cs）原⼦在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”，即“原⼦秒”（TAI）。

⽬前常⽤的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原⼦秒。

⽬前在国际基准和国家基准层⾯所使⽤的主要是铯原⼦钟。

铯原⼦钟已从70年代的磁选态铯原⼦钟发展到后来的光抽运铯原⼦钟以及近期的冷原⼦喷泉铯原⼦钟，原⼦秒的不确定度已经提⾼到2×10－15。

中国计量科学研究院建⽴的冷原⼦喷泉铯原⼦钟于2003年底通过了专家鉴定，其频率复现性为5×10－15，已接近国际先进⽔平。

⽬前商⽤的⼩铯钟的频率复现性已达到或优于5×10－13的⽔平。

其实，在应⽤层⾯上并不需要国家基准这样⾼的时间和频率准确度，不同的应⽤对准确度的要求是不同的。

表1列举了⼀些典型的应⽤对时间准确度的要求（这⾥所谈的时间准确度是应⽤界⾯时间相对于协调世界时的误差）。

GPS对时系统在电厂中的应用摘要：gps对时系统在电厂自动化系统中起着非常重要的作用，在建厂和调试时却最容易被我们忽视，在建厂初期调试阶段，电科院工作人员基本不管gps时钟对时系统是否能可靠工作，这就要求我们电厂人员必须在设计、施工和调试过程中把好关。

本文通过作者多年的电厂电气二次专业施工、调试及维护经验，介绍了作者对gps对时系统的认识及施工、调试、维护中应该重点注意的问题。

关键词：gps对时系统；典型方案；注意事项1 概况电子信息技术的爆炸式发展，使得电厂自动化水平得到了很大的提升。

面对如此庞大的自动化系统，操作记录、告警信息、跳闸记录、soe事件等信息对于故障原因的查找、异常事件的分析、故障点的精确定位起着至关重要的作用。

而这些有用信息，只有在同一坐标时间下，才是有用信息。

没有时间坐标或者时间坐标不精确的告警信息及记录是毫无作用的。

甚至在有些大型异常或者故障的分析中，要求电厂的告警记录时标和电网公司自动化设备的时标保持一致。

gps对时系统就是为电厂的dcs系统、调度自动化系统，电厂avc子站、电厂agc子站、发变组保护装置、线路保护装置、母线保护装置、快切装置提供精准的时钟源。

gps对时装置在电厂自动化系统中起着举足轻重的作用，应引起我们的高度重视。

2 gps对时系统简介gps是全球定位系统（global posisions system）的英文缩写，gps通过卫星接收器接收卫星提供的精准时钟信号，卫星接收器将时钟信号通过同轴电缆传送给时钟同步装置。

时钟同步装置通过以太网接口、串行接口、光接口向被对时设备提供标准时钟信息并进行对时。

gps对时方式根据所提供的对时信息分为标准的irig-b码、秒脉冲（pps）、分脉冲（ppm）和对时报文。

gps模块秒脉冲精度为≤500ns，考虑到内部光耦以及电平驱动器的传输延时，装置端口的秒脉冲以及分脉冲精度为≤10μs，所以说gps的对时精度≤10μs（10μs=1×10-2ms=1×10-5s）。