电力系统运行管理形成了以调度自动化系统为中心的主站系统,以电站监控(包括发电厂、变电站、开关站等)为主的子站系统。由于主站、子站系统运行模式不同,对授时精度要求也不同,本文给出其时间同步系统配置方案,同时也是《电力系统时间同步技术规范》推荐配置的方案。

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。

主站系统的时间同步方案主站系统包括SCADA/EMS、DMIS、MIS、继电保护及故障信息管理系统、电力市场技术支持系统等。这些管理系统对时间精度的要求为秒级,授时精度达到1s即可。其系统特点如下:

1)分布式计算机系统,接入的计算机数量大。

2)通过电力调度运行管理网络互联成为大型MIS,由于应用系统间信息交换的需要,系统之间是互联的。

3)分层分级,由于管理的电压等级、管理的范围和面向的用户不同,主站系统通常由分布在网公司、省(自治区、直辖市)公司、市(地)公司、县公司的多级系统组成,各司其职,完成综合管理功能。

上述分析表明,主站系统是以网络作为系统的信息交换媒介,采用基于网络的对时方式是其**,而且NTP或SNTP可以满足其精度要求,在需要高精度授时的应用场合可以采用PTP,实现全网时间同步;另外,可以采用IRIG-B码的特殊形式DCLS(DCLevelShift)时间码,通过数字通道传输。主站系统的授时系统配置如图1所示。

图1   主站时间同步系统配置图

图1中,电力通信广域网是关键部分。目前,电力系统通信广域网系统的接入方式有微波、同步数字系列(SDH)、异步传送模式(ATM)和以太网,采用基于光纤通信的SDH和ATM接入可确保信道的带宽,实现延迟的可预估,便于补偿算法实现。

通过电力广域网构成的主站授时系统可以做到互为备用,保证整个主站系统的可靠运行。规划主站授时系统时,应该至少配置2种不同的时钟源;如果条件允许,也可以在调度中心授时系统中采用双时钟源和主、备方式运行,以进一步提高可靠性。

子站系统的时间同步方案子站系统直接监测和控制电网运行,具有分布广、同步精度要求高、可靠性要求高、接入设备多和接入方式复杂等特点,宜采用自治时间同步方案。采用这种方案,可以使各子站自行接收时钟源信号和实现守时,以多种方式为现场设备提供时间同步。子站采用自治的统一时钟系统,可以彻底改变子站

建筑物上“天线林立”的状态,时间同步精度优于1μs,使得多个子站之间的时间同步成为可能。根据子站运行要求的不同,本文分别给出不同的子站授时系统配置方案。其中,对时方式可以根据现场情况选用第3节中的任何一种方式。

1)最简配置方案最简配置方案适用于被授时装置很少以及被授时装置与时钟单元距离较近的子站,配置见图2。

图2　时间同步系统从站配置图

其中,主时钟的时间同步信号接收器可以按子站的重要性配置,重要的子站配置成双时钟源方式。

2)主从配置方案主从配置方案适用于被授时装置多或被授时装置分布点距离较远(如500kV变电站的小室、电厂不同机组的控制室)和重要的子站,配置见图3。其中,二级钟作为从钟运行,扩展出多路时间同步输出端口为被授时装置授时。

图3　时间同步系统子站配置图

3)主备配置方案主备配置方案适用于重要子站,例如500kV变电站的小室、电厂不同机组的控制室,配置见图4。

图4　时间同步系统主备配置图

4)其中,2套主时钟主、备运行,并要求接收不同的时钟源信号,同时,主、备主时钟的时间同步信号互为输入,作为备用时钟源输入,以确保任何一时钟源失效状态下不影响系统正常运行;二级钟同时接收来自主、备主时钟的时间同步信号。

上述3种典型的子站授时系统配置可以满足电力系统子站的授时需要,并可根据实际系统对授时的要求选择配置，西安同步生产的时间同步系统已经在各大电厂大规模长期稳定运行，相信是您最佳的选择。

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。