电力时间同步系统介绍.
时间同步系统介绍
公司简介可为科技发展成立于2000年7月，位于市高新技术产业开发区高新孵化园（国家软件基地），是专业从事美国GPS全球定位系统，中国北斗星定位系统、原子钟等相关时间类产品研发、生产、销售的国家级高新技术企业。
由可为公司自行研发生产并提供的授时产品主要有：CT-TSS2000时间同步系统，CT-GPS25、CT-GPS301、CT-GPS2003、CT-GPS2002系列全球卫星同步时钟，CT-CBD001系列北斗星同步时钟等，这些产品的特点是输出格式多，时间精度和可靠性高，使用方便，不受地域等条件的限制，抗干扰能力强，广泛应用于同步时钟系统的建立以及各种需要高精度授时的自动化装置和自动化系统。
其中的CT-GPS2003具有网络接口(TCP/IP或NTP协议)，适用于计算机网络或自动化系统的高精度授时；CT-GPS2002具有IRIG-B码输出格式，适用于需要B码授时的自动化设备和自动化系统。
目前可为公司的授时产品已经在我国军队、电力、电信和民航等行业有近五千台套在运行使用，用户反应十分良好！鉴于我国电力行业迅速发展，与其相关的自动化产品迅速增长,电力系统的安全稳定运行对时间的基准同一和同步性及精度要求进一步提高，在电网的电厂变电站及调度中心建立专用的时间同步系统已经显得十分迫切和必要。
可为公司为此组织专业的技术队伍，成功研发了CT-TSS2000（COVE TECHNOLOGY - TIME SYNCHRONOUSSYSTEM 2000）时间同步系统。
CT-TSS2000时间同步系统是可为公司在六年来的专业积累基础上，充分发挥自身在授时产品领域的技术优势和应用经验，依托相关的科研院所和军工企业，结合美国GPS全球定位系统，中国北斗星定位系统、原子钟及IRIG-B码靶场时间标准等技术特点并考虑了各种涉及国家安全等的关联因素，在满足电力系统现在的需要及将来的发展要求基础上自主开发的具有国先进水平的授时产品，该产品是专业用于电厂变电站及调度中心同一时间基准和时间同步系统的建立的授时系统.该系统实现了时间多源头（GPS、北斗星、原子钟、高精度晶振、IRIG-B时间码基准）、输出多制式（串口、脉冲、网络、B码等）、满足多设备（系统输出可以任意扩展，可以满足任何规模任何方式的时间信号需求）的要求，保证了时间需求的高精确度、高稳定性、高安全性，高可靠性，将电力系统的时间同步精确度、稳定性、安全性和可靠性提高到一个更新更高的台阶。
电力系统时间同步技术应用
2 现代主要授时技术
2.2.网络授时技术
NTP/SNTP网络时间协议/简单网络时间协议
NTP由RFC1305 定义的时间同步协议 NTP 基于UDP 报文传输，端口号为123 可以采用单播、组播或广播方式发送协议报文 SNTP由RFC1769文档定义 NTP 和SNTP 的数据包格式是一样的，计算客户时间、 时间偏差以及包往返时延的算法也一样，具有互操作 性
电力系统时间同步技术应用
目录
1 2 3 4 5 6 时间同步绪论 现代主要授时技术 电力系统常见时间同步信号及接口 时间同步检测技术 时间同步系统在电力系统中的应用 公司产品简介
1 时间同步绪论
1.1时间同步的基础
时间与频率 ◆时间有两个含义： “时刻”：即某个事件何时发生； “时间间隔”：即某个时间相对于某一时刻持续了 多久。 ◆频率的定义：周期信号在单位时间（1s）内的变 化次数（周期数）。如果在一定时间间隔T内周期 信号重复变化了N次，则频率可表达为：f＝N/T ◆时间与频率的关系：可以互相转换。
网络时间报文
１、NTP/SNTP １、 NTP/SNTP 网络时间协议 网络时间协议/ /简单网络时间协议 软件时标，对时精度较低，只能到毫秒级。对被授时装置没有特殊要求。 ２、PTP ２、 PTP 精密时间协议 精密时间协议(IEEE (IEEE 1588) 硬件时标，对时精度达到亚微秒级，但需要时钟和被授时装置硬件上都支 持硬件时标功能。
同步 信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定 关系，即在相对应的有效瞬间以同一平均速率出现 时间同步 通过一定的比对手段使两个时钟时刻保持一致 时间同步分类 相对时间同步，是指某个系统内的时钟所进行 的时间同步 绝对时间同步，是指除了完成本系统内的时间 同步外，还要与国家标准时间和国际标准时间UTC 相同步
浅谈电力系统中的时钟同步技术
1 电力系统时间同步概况2 电力系统对时间同步的需求电力自动化设备对时间同步精度有不同的要求。
一般而言,电力系统授时精度大致分为4类:(1)时间同步准确度不大于1μs:包括线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电定位系统、电子式互感器的合并单元等。
(2)时间同步准确度不大于1ms:包括故障录波器、soe装置、电气测控单元、rtu、功角测量系统(40μs)、保护测控一体化装置、事件顺序记录装置等。
3 目前电力系统内时间同步技术电力系统设备常用的对时方式有以下4种:(1)脉冲对时也称硬对时,是利用脉冲的准时沿(上升沿或下降沿)来校准被授时设备。
常用的脉冲对时信号有1pps和分脉冲(1ppm),有些情况下也会用时脉冲(1pph),其中1ppm和1pph也可以通过累计1pps得到。
脉冲对时的优点是授时精度高,使用被动点时,适应性强;缺点是只能校准到秒(用1pps),其余数据需要人工预置。
(2)串口报文对时也称软对时,是利用一组时间数据(年、月、日、时、分、秒)按一定的格式(速率和顺序等),通过串行通信接口发送给被授时装置,被授时装置利用这组数据预置其内部时钟。
常用的串行通信接口为rs-232和rs-422/rs-485。
串口报文对时的优点是数据全面,不需要人工预置;缺点是授时精度低,报文的格式需要授时和被授时装置双方约定。
目前,很多场合采用以上2种方式的组合方式,从而可以充分利用两者的优点,克服两者的缺点。
(3)时间编码方式对时为了解决前2种对时方式的矛盾,在实际应用中常采取2种对时方式结合的方法,即串口+脉冲。
这种方式的缺点是需要传送2个信号。
为了更好地解决这个矛盾,采用国际通用时间格式码,将脉冲对时的准时沿和串口报文对时的那组时间数据结合在一起,构成一个脉冲串,来传输时间信息。
被授时设备可以从这个脉冲串中解析出准时沿和一组时间数据。
这就是目前常用的irig-b码,简称b码。
电力系统时间同步网建设及解决方案
电力系统（频率）时间同步网建设及解决方案重庆奥普达网络技术有限公司许凌涛问题：在电力系统中，电力通信网传输着行政电话、调度电话、远动数据、电网控制信号、运行管理信息、电能量计费信息、视频图像信息等。
经过多年的建设发展，国内电力通信网经过了从有线音频、载波通信，从模拟微波到PDH数字微波、SDH 数字光纤通信的发展过程。
随着电网的快速发展，电厂、变电站自动化水平的提高，电力系统对同步业务的需求日益增大，对统一时钟的要求愈来愈迫切。
有了统一时钟，既可实现全网各站以及站内系统在统一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的先后顺序来分析事故的原因及发展过程。
统一时钟（频率和时间）是电力通信网同时也是电力系统安全运行，提高运行水平的一个重要保证措施。
因此，必须建立一个独立于电力业务网之外的频率时间同步网来支撑整个电力通信网以及电力业务网。
关于频率同步网的规划建设已经有成熟的设计与工程建设等规范，如：《YDN 117-1999数字同步网的规划方法与组织原则》，《YDT1267基于SDH传送网的同步网技术要求》，《YDT5089数字同步网工程设计规范》等。
而对于时间同步网，国际国内都还没有相应的建议。
国内只有针对站内时间同步的企业规范，如：《QB/HD01-2002 华东电网时间同步系统技术规范》我国电网是分区、分级管理的，有大区电网、省电网、地市（区）电网、县级电网以及多级变电站、发电厂组成。
它们的电网运行自动化系统、系统AGC调频、负荷管理、跨大区电网联络线负荷控制、运行报表统计，电网运行设备的操作以及电网发生事故时正确记录系统开关、保护动作的时间和顺序以便于分析事故，都需要电网有一个统一的时间标准。
在系统调度自动化等方面，由于电网的发展建设，对系统自动化程度要求很高。
尤其是在系统出现故障时通过对故障的分析，可采取相应措施消除故障。
而对于系统故障的分析主要是依靠故障录波和时间基准，而微机保护装置和录波装置能够比较全面地记录故障信息，但是如果时间基准不统一将给故障分析带来困难。
T5000电网时间同步系统使用说明书
5.3.1 主时钟前面板如下图：.......................................................................................5 5.3.2 主时钟工作状态LED指示.....................................................................................5 5.3.3 按键说明...............................................................................................................6 5.3.4 按键操作...............................................................................................................6 5.4 主时钟背板示意图及各插件板说明...............................................................................9 5.4.1 电源板...................................................................................................................9 5.4.2 告警板.................................................................................................................10 5.4.3 CPU板...................................................................................................................10 5.4.4 TTL电平输出板................................................................................................... 11 5.4.5 OC60VDC输出板................................................................................................... 11 5.4.6 OC250VDC输出板.................................................................................................12 5.4.7 RS232 板..............................................................................................................12 5.4.8 RS485 板..............................................................................................................12 5.4.9 PTP板...................................................................................................................13 5.4.10 GPS时钟源输入板（B码和天线输入） ...........................................................13 5.4.11 BD时钟源输入板（B码和天线输入） .............................................................14 5.4.12 IRIG-BDC-FIBER FC(820nm)板 .......................................................................14 5.4.13 IRIG-BDC-FIBER SC(1310nm)板 .....................................................................15 5.4.14 IRIG-BAC 输出板.............................................................................................15 六、扩展时钟使用方法 ................................................................................................................. 16 6.1 扩展时钟外观.................................................................................................................16 6.2 扩展时钟安装尺寸.........................................................................................................16 6.3 扩展时钟前面板指示灯及按键说明.............................................................................16 6.3.1 扩展时钟前面板.................................................................................................16 6.3.2 扩展时钟工作状态LED指示................................................................................16 6.3.3 扩展时钟按键说明..............................................................................................16 6.4 扩展时钟背板示意图及接线说明.................................................................................16 七、扩展插件................................................................................................................................. 16
电力系统时间同步监测技术及应用
电力系统时间同步监测技术及应用电力系统时间同步装置主要为电力提供准确、标准的时间，同时通过接口为智能化各系统提供标准的时间源。
电力系统时间同步及监测技术规范，适用于时间同步装置的研制、设计以及各级电力调度机构、发电厂、变电站的建设和运行。
一．范围：本标准指出电力系统时间同步装置的基本组成、配置及组网的一般原则，规定电力系统时间同步及检测的术语、定义、技术要求，一级装置运行要求。
二、时间同步技术要求：1.时间同步装置的基本组成时间同步装置主要由接收单元、时钟单元、输出单元和检测单元组成2.时间同步装置功能要求（1）应具备本地日志保存功能，且存储不少于200条，日志内容应正确记录A所要求的事件（2）状态信息宜采用DL/T860标准建模，管理信息定义参见附录B管理信息的定义（3）应具备运行、告警、故障等指示灯（4）装置应支持多时钟源选择判据机制（5）装置应具备闰秒、闰日的处理功能，能接受上级时源给出的闰秒预告信号，并正确执行和输出（6）装置应具备时间同步检测功能，装置应使用独立的板卡实现该功能。
3.时间同步装置性能要求时间同步装置的环境条件、电源性能、绝缘性能、耐湿热性能、机械性能、电磁兼容性能4.时间同步输出信号时间同步输出信号有脉冲信号、IRIG-B、串行扣时间报文、网络时间报文等。
5.守时精度预热时间不应超过两小时，在守时12小时状态下的时间准确度应优于1μs/h6.多时钟源选择判据主时钟多源选择旨在根据外部独立时源的信号状态及钟差从外部独立时源中选择出最为准确可靠的时钟源，参与判断的典型时源包括本地时钟、北斗时源、GPS时源、地面有线、热备信号。
多时钟源选择流程示意图。
7.时间源切换8.闰秒处理闰秒装置显示时间应与内部时间一致。
如果闰秒发生时，装置该常响应闰秒，且不该发生时间跳变等异常行为。
闰秒处理方式如下：(1）正闰秒处理方┄>57s->58s->59s->60s->00s->01s->02s>┄(2）负闰秒处理方式┄>57s->58s->00s->01s->02s->┄(3）闰秒处理应在北京时间1月1日7时59分、7月1日7时59分两个时间内完成调成。
电力时间同步方式,目前的同步流程和现状
电力时间同步方式,目前的同步流程和现状电力时间同步是指在电力系统中各设备之间保持准确的时间同步，以实现系统的稳定运行。
电力时间同步广泛应用于电力系统中的各种设备，如电力传输、配电、发电等，确保各设备之间的时间同步，可以提高系统的运行效率、可靠性和安全性。
目前，电力时间同步主要采用以下几种方式：1. GPS时间同步GPS时间同步是目前应用最广泛的电力时间同步方式之一。
通过接收卫星发射的GPS时间信号，各设备可以实时获取精确的时间信息，并与其他设备进行同步。
GPS时间同步具有高精度、高稳定性和高可靠性的特点，适用于各种规模的电力系统。
2. IEEE 1588时间同步IEEE 1588是一种基于网络的时间同步协议，可以实现微秒级的时间同步。
通过在网络中的主节点发出时间同步信号，其他从节点可以接收并进行时间同步。
IEEE 1588时间同步适用于分布式电力系统中的各种设备，如开关、保护装置等。
3. IRIG-B时间同步IRIG-B时间同步是一种基于模拟信号的时间同步方式，通过在电力系统中传输模拟的时间信号，各设备可以实时获取时间信息。
IRIG-B时间同步适用于较小规模的电力系统，具有简单、可靠的特点。
4. PTP时间同步PTP（Precision Time Protocol）是一种新型的时间同步协议，可以实现纳秒级的时间同步。
PTP时间同步通过网络传输同步信号，可以应用于大规模的电力系统，如电力传输网、发电厂等。
目前的电力时间同步流程主要包括以下几个步骤：1.时间信号生成电力时间同步的第一步是生成时间信号。
这可以通过GPS接收器、IEEE 1588主节点、IRIG-B时间同步设备等实现。
生成的时间信号具有高精度和稳定性。
2.时间信号传输生成的时间信号需要在电力系统中传输。
传输方式可以通过网络、电缆等实现。
传输过程中需要注意信号的稳定性和可靠性。
3.时间信号接收各设备需要接收传输的时间信号，并进行时间同步。
电力时间同步系统介绍
电力时间同步系统介绍电力时间同步系统，即电力系统时间同步系统，是指为保证电力系统各个设备之间时间的一致性，在电力系统中采用特定的技术手段将各个设备的时间进行同步的系统。
在电力系统中，时间同步对于各个设备的运行和协作起着至关重要的作用。
电力时间同步系统的基本原理是利用精密的时间源，通过同步协议将时间精确地传输到各个设备中。
电力系统中的时间同步主要有两个方面的需求：一是保证各个设备之间的相互配合和协同工作，二是保证测量数据的准确性和可靠性。
电力时间同步系统主要涉及到的设备包括电力系统监控、保护与控制系统（SCADA）、计量系统、通讯系统等。
这些设备需要在进行监控、测量、保护和控制的过程中保持一致的时间基准，以确保各个设备之间的协调运作。
IRIG-B（Inter-Range Instrumentation Group Time Code）是一种广泛应用于电力系统的时间同步协议，它通过在信号中传输时间码来实现设备时间同步。
IRIG-B时间码包括了年、月、日、时、分、秒等时间信息，可以以数字或模拟信号的形式传输。
IEEE 1588（PTP，Precision Time Protocol）是基于网络的时间同步协议，它通过在网络上进行时间的传输和同步，实现设备之间的时间一致性。
它可以通过网络历程延时补偿和时钟频率补偿等方法来提高时间的准确性和稳定性。
GPS（全球定位系统）是一种通过卫星信号提供精确时间的技术。
利用GPS可以获取全球统一的时间和位置信息，通过接收GPS信号，设备可以获得高精度的时间参考。
电力时间同步系统在电力系统的监控、保护和控制中发挥着重要的作用。
它可以确保各个设备在相同的时间基准下工作，提高了设备之间的协调性和可靠性。
同样，时间同步也对于电力系统测量数据的准确性和可靠性起到了至关重要的作用。
总之，电力时间同步系统是为了保证电力系统各个设备之间时间的一致性而采用的技术手段。
它通过使用特定的时间同步协议和精密的时间源，将各个设备的时间进行同步，提高了设备之间的协作和数据准确性。
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世界协 调时 UTC
与世界时原点一致
绪论
频率基准
主要分类
石英钟 温补晶振，恒温晶振，压控晶振 原子钟 铯原子钟、氢原子钟、铷原子钟 原子钟精度：铯 > 氢 > 铷 光钟 新一代原子钟。分为原子光钟和离子光钟，2010年美 国铝离子光钟，精度可达37亿年误差不到1秒
7
解决方案
电力时间同步系统的演进
智能变电站 时间同步系统
成都可为科技发展有限公司1源自目录1、绪论 2、现代授时技术5、解决方案
2.1 模式一（站控层NTP、间隔层/过程层IRIG-B） 2.2 模式二（站控层NTP、间隔层/过程层PTP，间隔层IRIG-B） 2.3 模式三 （三网合一，全站PTP）
3、技术发展方向
2
绪论
时间系统
IED等二次设备
过程层：变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感
器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装 置
12
解决方案
智能变电站时间同步网典型组网模式
模式一 站控层采用SNTP/NTP授时，间隔层和过程层设备采用IRIG_B(DC)对时 典型应用：陕西延安750KV智能变电站； 模式二 配置一套北斗/GPS双卫星时间同步系统； 站控层采用SNTP/NTP授时，间隔层和过程层设备采用PTP对时,间隔层 设备同时接收IRIG_B码； 典型应用：吉林长春南500KV智能变电站 模式三 配置双套北斗/GPS,站控层、间隔层、过程层均采用PTP对时方式；AB网 双网双备，同时具备两个PTP主钟在线工作，通过BMC算法决策工作状态 典型应用：辽宁何家变220KV智能变电站
光缆
11
解决方案
数 字 变 电 站 结 构
站控层：自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系
统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警 及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操 作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等 相关功能
间隔层：继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主
主时钟 CT-TSS2000 （GPS+北斗） 时间信号扩展装置 CT-KZ001 光输出
防雷器 防雷器
时间扩展装置 机柜 时间信号扩展装置 CT-KZ001
B码
直流220V 交流220V 交流220V 接地
光接收
直流220V 交流220V 交流220V 接地
光接收
直流220V 交流220V 交流220V 接地
5
绪论
时间基准
时间基 准
世界时 UT 历书时
时间原点
以本初子午线的平子夜起算 的平太阳时 时间参考点为1900年1月1 日0时整。 1958年1月1日0时0分0秒 UT的瞬间。
时间尺度（1秒）
平太阳日的1/86400
使用情况
准确度约为10－7 先被历书时代替 目前被原子时代替 准确度达1×10－9 被原子时代替
时间同步设备
行业应用
电力
频率基准
世界时
军事 通信 行业授时接口
同步技术
历书时
时间基准
铁路 民航 广电
原子时
气象 金融
协调世界时
物联网 地震预报
搬运钟、长波、卫星、地面链路。。。。。
3
绪论
时间同步基础
时间与频率
时间有两个含义： “时刻”：即某个事件何时发生； “时间间隔”：即某个时间相对于某一时刻持续了多久。 频率的定义：周期信号在单位时间（1s）内的变化次数（周期数）。如 果在一定时间间隔T内周期信号重复变化了N次，则频率可表达为：f＝ N/T 频率与时间密切相关，（在数学上）通常称其为时间的倒数，这反 映了频率的含义来自于对周期事件（即在一定的时间间隔内重复出现的 事件）的测量这个事实。
B码
GPS 北斗GPS北斗
主控继电室
时间同步系统 主时钟机柜 主时钟 CT-TSS2000
（GPS+北斗+铷原子授时）
光电转换器
直流220V 交流220V 交流220V 接地
防雷器 防雷器
220kV继电室
IRIG-B（DC）码
500kV继电室
时间扩展装置 机柜 时间信号扩展装置 CT-KZ001
B码
回归年长度的 1/31556925.9747
原子时 TAI
铯 -133 原子基态的两个超 当前的时间基本计量 精细能级间在零磁场下跃 系统 迁辐射9192631770周所持 1000万年仅误差1秒 续的时间 ； 国际原子时TAI和世界时 UT1的结合，UTC(t)TAI(t)=N秒（N为整数）， UTC(t)-UT1(t)<0.9秒 以闰秒方式修正UT1 与TAI之间的差值， 闰秒时间规定：6月30 或12月31日的最后一 分钟为61秒或59秒 6
普 通 厂 站 时 间 同 步 系 统
必要
卫单 星应 单用 钟系 统
数 字 化 厂 站 时 间 同 步 系 统
重要
全 省 广 域 时 间 频 率 同 步 网
全 国 广 域 时 间 频 率 同 步 网
异常重要
不同的 需求对 应不同 的解决 方案
需要
2013年1月24日，国家电网因时间错误造成国调中心和四川省调相关 系统和设备故障，使四川二滩电站和瀑布沟电厂发电机组异常关机。 2013年4月15日，国家电网公司国调中心发布2013年82号文件，要求 加强对时间的运行管理。高精度时间同步对电力系统已经异常重要!
4
绪论
同步 信号之间在频率或相位上保持某种严格的特定 关系，即在相对应的有效瞬间以同一平均速率出 现 时间同步 通过一定的比对手段使两个时钟时刻保持一致 时间同步分类 相对时间同步，是指某个系统内的时钟所进行 的时间同步 绝对时间同步，是指除了完成本系统内的时间 同步外，还要与国家标准时间和国际标准时间 UTC相同步
脉冲 串口
IRIG-B码 网络
时间信号扩展装置
时间信号扩展屏
脉冲
时间信号扩展装置
GPS
主时钟2
时间信号扩展装置 时间信号扩展装置
串口
IRIG-B码
光输出 光缆
光接收
光接收
网络
光缆 IRIG-B（DC）码
10
四川西昌500kV变电站拓扑图
主变继电室 四川西昌500kV变电站系统拓扑图
时间扩展装置 机柜 时间信号扩展装置 CT-KZ001
8
解决方案
电力系统时间应用
调度技术支撑平台 OPEN3000、D5000 WARMS、EMS/GIS 计费系统…
变电厂站 二次设备 或系统
保护装置、测控装置 故障录波、雷电定位 行波测距、监控系统…
通信系统
SDH设备,远动
9
解决方案
常规变电站时间同步系统组成
主时钟屏 北斗 主时钟1
B码 B码
时间信号扩展屏