浅谈电力系统中的时钟同步技术

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故障定位 、 故障录波 、 故障分析与事故反演时间一致性要求。 确保线路 故障测距 、 相量和功角动态监测、 机组和 电网参数校验 的准确性 ， 以及 电网事故分析和稳定控制水平 ， 提高运行效率及其可靠性 。未来数字 电力技术的推广应用 ， 对时间同步的要求会更高。
也会用时脉冲（Ｐ Ｈ）其 中 １ Ｐ １Ｐ ， Ｐ Ｍ和 １ Ｐ Ｐ Ｈ也可以通过累计 １ Ｐ Ｐ Ｓ得
Ｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ Ａｐｐｌｃａｔ ｏｎ ｉ ｉ
浅谈 电力系统中的时钟 同步技术
汪明达｛ 沈阳超高压局 试验所｝
电力系统是 时间相关系统 ， 无论 电压 、 电流、 相角、 角变化 ， 功 都是 基于时间轴的波形。近年来 ， 超临界、 超超临界机组相继并 网运行 ， 大 区域电网互联 ， 特高压输电技术得到发展。电网安全稳定运行对电力
气 测控 单 元 、 Ｔ 功 角 测 量 系统 （ Ｏｕｓ）保 护 测 控一 体 化 装 置 、 件 Ｒ Ｕ、 ４ 、 事 顺 序记 录 装 置等 。
号 。为了 更好 地 解 决 这个 矛 盾 ， 用 国际 通 用 时 间格 式码 ， 脉 冲 对 时 采 将
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； 中 串， 来传输 时间信息。被授时设备可 以从这个脉； 中串中解析出准 时沿 和一组时间数据。这就是 目前常用的 ｔＩ Ｂ码 ， ＲＧ— 简称 Ｂ码。 时间编码 方式对时的优 点是数据全面 ， 时精度高 ， 对 不需要人工 预置 ； 缺点是编码相对复杂。
也称软对时 ， 是利用一组时间数据（ 、 、 时、 、 按一定 年 月 日、 分 秒） 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
Ｒ 一 ３ Ｓ ２ ２和 Ｒ 一 ２ ｆ Ｓ ４ ５ Ｓ ４ ２Ｒ 一 ８ 。
等。
年 １月 １日 ０时 Ｏ分 Ｏ秒算起时间戳 的用户数据协议（ Ｐ报 文， ＵＤ ） 用 ４位表示 ， ３ 位为秒， ３ 位 为秒等分数 。网络中报文往返 时间 ｊ６ 前 ２ 后 ２
是可 以估算的， 因而采用补偿算法可 以达到精确对 时的 目的。网络授
时方式可以为接入 网络的任何系统提供对时 ，其中 Ｎ Ｐ授时精度可 Ｔ 达到 ５ ｍｓ Ｐ Ｐ授 时精度可达到 １ｕｓ Ｓ Ｔ ０ ，Ｔ ， Ｎ Ｐ授时精度可达到 １ 。 ｓ 网络方式对时的优点是基于现有网络 ， 物理 实现 方便 ； 缺点是高 精度补偿算法复杂。 上述 ４种授 时方式各有优点。实际应用中 ， 在满足 同步精度要求 的前提下， 考虑到经济性， 采用组合方式授时 ， 即在一套运行管理系统 － 中并存多种方式 ， 以充分应用授时时钟能够提供的信息 。 可
（） 间编 码 方 式对 时 ３时 为 了 解决 前 ２种 对 时方 式 的 矛盾 ， 实 际应 用 中常采 取 ２种 对 时 在 方式 结 合 的方 法 ， 串 口 ＋脉 冲 。这 种 方式 的缺 点 是需 要 传 送 ２个 信 即
的同一时间。 有必要在发电厂、 变电站 、 控制中心 、 调度中心建立集 中 和统一 的电力系统时问同步系统 ， 而且该系统应能基于不 同的授时源
（） ４ 时间同步准确度不大于 １ ： Ｓ 包括电能量采集装置 、 负荷 ／ 电 用
监 控终 端 装 置 、 电气 设 备在 线 状 态 检 测终 端 装 置或 自动 记 录 仪 、 制 ／ 控
调度中心 数字显示 时钟 、火 电厂和水 电厂 以及变电站计算机监控系 统、 监控与数据采集（ＣＡ Ａ） ＭＳ、 Ｓ Ｄ ／ Ｅ 电能量计费系统（ Ｂ ）继电保护 Ｐ Ｓ、
３目前电力系统 内时同同步技术
电力系统设备常用的对时方式有 以下 ４种：
（） 冲 对 时 １脉 也 称 硬 对 时 ， 利用 脉 冲 的 准 时沿 （ 升 沿 或 下 降 沿 ） 校 准 被 授 是 上 来 时设 备 。 常用 的 脉 ；对 时信 号 有 １ Ｐ 中 Ｐ Ｓ和分 脉 ； １ Ｐ ， 些情 况 下 中（Ｐ Ｍ）有
配置一套独立的时钟系统。由于 ＧＰ Ｓ设备品牌不同． 性能不统一 ， 造 成站内、 站与站之 间时间不统一。 这些时间接收系统相互间不通 用， 无
法 互 为备 份 ， 整 个 系统 的可 靠 性 无法 保 证 。 为 了逐 步 实现 全 电网 使得
串口报文对时的优点是数据全 面， 不需要人 工预 置； 点是授 时 缺 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。
自动化 设 备提 出 了新 的 要 求 ， 别 是对 时 间 同 步 ， 求继 电保 护 装 置 、 特 要 自动化 装 置 、 全 稳 定 控 制 系 统 、 量 管 理 系 统 和 生 产 信 息 管 理 系 统 安 能 等 基于 统 一 的 时 间基 准运 行 ， 以满 足 同步 采 样 、 统稳 定 性 判 别 、 路 系 线
（） ４ 网络 方 式 对 时
网络方式对时基于 网络时间协议（Ｔ ） Ｎ Ｐ、 精确时间协议（Ｔ ） Ｐ Ｐ 。目
：前 ， 简单网络时间协议（Ｎ Ｐ应 用较 多 网络 时钟传输的是 以 １ ０ ＳＴ） ９０
（） ３ 时间同步准确度不大于 １ ｍｓ 包括微 机保护装置、 ０ ： 安全 自动 装置、 馈线终端装置（ ｒ 、 Ｆ Ｕ）变压器终端装置（Ｔ ）配电网自动化系统 － Ｔ Ｕ、
及保障信息管理 系统主站、 电力市场技术支持系统等 主站 、 负荷监控 ／
用电管理系统主站、 配电网自动化 ／ 管理系统主站 、 调度 管理信息系 统（ Ｓ 、 ＤＭＩ）企业管理信息系统（ Ｓ等。 ＭＩ）
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 ｌ 只能校准到秒（ １ Ｐ ）其余数据需要人工预置。 用 Ｓ， Ｐ
（） １ 文 对 时 ２ 串 ３报
１电力系统时闻同步概况
目前 ， 力系 统 中 的 时 间同 步 处于 变 电 站 内 ＧＰ 电 Ｓ统 一 的 状 态 ， 甚 至 有很 多老 旧 变 电站 还 没 有实 现 ＧＰ Ｓ统 一 ，需 要 对 时 的每 套 设 备 都
建 立 时 间 同步 荠 互为 热 备 用。
２电 力系 统 对时 闻 同步 的 需 求
电力 自动化设备对时问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： （）时间同步准确度 不大于 １Ｉｓ 包括线路行波故 障测距 装置 、 １ ： Ｊ 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予 １ ： 包括故障录波器、 ＯＥ装置 、 ｍｓ Ｓ 电