山东电力PTP时间同步网的建设与展望
运用PTP与SDH构建时间同步网
运用PTP与SDH构建时间同步网
李健
【期刊名称】《江西电力》
【年(卷),期】2011(035)005
【摘要】智能化大电网的发展对时间同步提出了越来越高的要求,高精度、大范围、高性能的时间同步系统成为电网正常运行的必要保证.组建时间同步网具有多种方式,但只有PTP OVER SDH组建的时间同步网络能够达到电力全网时间精度优于一微秒的精度指标.PTP时间同步组网需重点考虑组网传输网络的可行性、主时钟参
考源的可靠性、PTP工作模式以及组网从时钟的实用性等环节,本文就上述问题进
行了阐述.
【总页数】3页(P12-14)
【作者】李健
【作者单位】江西省电力公司信息通信中心,江西南昌 330077
【正文语种】中文
【中图分类】TM76
【相关文献】
1.山东电力PTP时间同步网的建设与展望 [J], 孙海蓬;王海洋;于昉
2.基于SDH的PTP时间同步技术实现 [J], 赵庆凯;李舒婷;潘峰;胡昌军
3.利用SDH组建时间同步网应用研究 [J], 王纯青;张进虎;刘晗
4.基于PTP协议的铁路时间同步网络同步技术研究 [J], 邹昕洋;张友鹏
5.PTP协议在广电时间同步网中的应用研究 [J], 权雨; 彭良福; 何永青
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基于PTP的时间同步系统可用性分析及优化策略
标准与管理作者简介：孙晓明(1979- )，男，高级工程师，硕士，从事电力系统自动化、电力系统继电保护的技术研究及设计工作。
基于PTP的时间同步系统可用性分析及优化策略孙晓明，孙中尉，牛得存(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013)摘 要：基于网络的IEEE 1588时间同步协议(PTP)，是适应未来智能变电站关键应用要求的精确时间同步方式。
提出了一种利用故障树分析对PTP 可靠性进行量化评估的方法，对IEEE PC37.238推荐的PTP 网络结构可用性进行理论计算，分析影响PTP 对时可靠性的关键因素，对已建系统可靠性进行量化评估，并提出了PTP 网络时延和PTP 对时网络的架构优化策略，提高了IEEE 1588时间同步系统的可用性。
关键词：时间同步；IEEE 1588；可靠性；故障树分析；网络拓扑中图分类号：TM63；TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2017)04-0061-07Abstract: The IEEE precision timing protocol (PTP) is the recommended means of providing precise timing synchronization mode for the key application of future substations. This paper presented a kind of quantitative assessment method of PTP reliability using fault tree analysis, carried out theoretical calculation for the usability of PTP network structure recommended by IEEE PC37.238, analyzed the key factors impacting on PTP precision timing reliability and carried out quantitative assessment for the built system reliability. The PTP network delay and the framework optimizing strategy of PTP precise timing network were raised to improve the availability of IEEE time syn-chronization system.Key words: time synchronization; IEEE ; reliability; fault tree analysis; network topologySUN Xiao-ming, SUN Zhong-wei, NIU De-cun（Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp., Ltd, Jinan 2 00 , China ）Availability Analysis and Optimization Strategy for Time SynchronizationSystem Based on Precision Timing Protocol0 引言智能电网的发展对未来智能变电站时钟同步系统的精度和可用性提出了更高的要求，且实现全站信息的网络化传输是智能变电站的基本要求之一。
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。
电力时钟同步系统解决方案
电力时钟同步系统解决方案传统的电力时钟同步系统主要是依靠电力设备的频率来进行同步。
电力系统中的发电机以一定的频率产生电力，并通过输电网传输到终端用户。
终端用户的时钟装置会根据电力信号进行同步。
电力系统的频率通常为50Hz或60Hz，根据电力的周期性，时钟装置可以通过监测电力信号的跳变来进行同步。
但是，由于传输过程中存在损耗和干扰等因素，这种方式无法保证时钟的高精度同步。
面对传统电力时钟同步系统的不足，提出如下解决方案来改进电力时钟同步系统的精度和可靠性：1.GPS同步：使用全球定位系统（GPS）作为参考源来同步终端用户的时钟。
GPS是一种全球性的导航系统，它通过卫星发射的信号可以提供高精度的时间和位置信息。
终端用户可以通过接收GPS信号来获取准确的时间信号，从而进行时钟同步。
由于GPS信号的可靠性和精确性很高，这种方法可以有效提高电力时钟同步系统的精度。
2.PTP同步：使用精确定时协议（PTP）来进行时钟同步。
PTP是一种网络时间协议，它通过网络传输精确的时间戳信息，使得各个节点的时钟保持同步。
在电力系统中，可以使用PTP协议来实现电力设备之间的时钟同步，从而提高整个系统的时钟精度。
PTP协议可以通过网络中节点之间的互相同步来保持高精度的时间同步。
3.光纤同步：使用光纤传输来进行时钟同步。
光纤传输具有高速、低损耗和抗干扰等优点，可以提供高质量的传输通道。
在电力系统中，可以使用光纤传输来进行终端用户之间的时钟同步，从而提高系统的精度和可靠性。
光纤同步还可以实现远程时钟同步，使得分布在不同地点的终端用户可以共享相同的时钟源。
4.校准算法：使用校准算法来提高时钟同步的精度。
校准算法可以通过对时钟偏差和漂移进行建模和估计，从而对时钟进行校准。
这样可以降低时钟同步误差，提高电力时钟同步系统的精度。
总之，电力时钟同步系统的发展对于社会的发展具有重要意义。
通过使用GPS同步、PTP同步、光纤同步和校准算法等技术手段，可以提高电力时钟同步系统的精度和可靠性，为各个应用领域提供准确的时间基准。
基于PTP的工业控制网络实现网络时间同步
基于PTP的工业控制网络实现网络时间同步随着数字网络的不断发展,基于网络协议(IP)的技术不断涌现，因为它足够的方便、灵活和可扩展性。
局域网（LANs）、广域网（WANs）以及蜂窝网络都是IP网络应用的常见例子。
当我们在工业控制、测试和测量领域、传输声音、视频等信息的数据主干应用方面采用IP网络技术时，时间的同步是我们考虑的关键要点。
例如声音和视频质量对不确定性的延迟和抖动非常的敏感，装配生产线上的机器人彼此之间也需要严格的同步。
图1:数字化显示齿轮帮助同步时间IP网络和以太网最初设计时并没有考虑同步问题，但是这在现在非常的有必要。
如果你的产品需要时间同步需要在设计上采取哪些措施呢？目前已经有几种解决方案，这里我们与大家讨论四种常见的解决方案：网络时间协议（NTP）、精简的网络时间协议（SNTP）、精确的时间协议（PTP）以及借助导航系统时间同步，比如全球定位系统GPS。
幸运的是从架构的角度来看这些不同的实现方案有很多的共同之处。
主时钟源同步网络通常都会有一个主时钟，它的来源一般都是协调世界时（UTC），UTC是基于地球的自转而确立的公立时间。
UTC与国际原子时（TAI）保持着固定的关系，两者之间的固定关系是根据地球自转减慢的速度而周期性的增加到UTC上的闰秒时间而保持的，目前UTC时间比TAI时间快了将近36秒。
另一个度量标准是UT1，它是以平子夜作为0时开始的格林格林威治平太阳时加上人工极移校正后的时间标准，UTC与UT1之间的关系保持在9秒以内。
目前有很多个时间服务器，但是在美国最常用的就是来自国家科学技术研究所（NIST）提供的时间，NIST提供的时间是基于UTC、UTC1和网络时间协议（NTP）服务器的，其他网络的计算机和主时钟源都是根据这个服务器来确定的，然而还有很多的辅助服务器存在，而且时间信息也可以来自于导航卫星。
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。
电力时间同步试验网建设现状及展望
电力时间同步试验网建设现状及展望刘刚;高强;熊洪樟;滕玲;汪洋【摘要】随着时间同步技术的发展,同时为满足日益增长的电力业务对时间同步的需求,近年来多个省份陆续开展了电力时间同步网的试点工作.介绍了时间同步系统的组成方式和传输网的现状,分析了时间同步试验网中精确时间协议(precision time protocol,PTP)通过同步数字体系(synchronous digital hierarchy,SDH)E1专线进行传输的原理,讨论了时间同步试验网的2种组网方案,其一为主从式,其二为主备式.针对时间同步试验网的应用效果,提出了时间同步网建设的建议以及需要解决的问题,希望能为今后要进行的时间同步网规划设计和建设提供参考.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2015(048)010【总页数】5页(P134-138)【关键词】时间同步;PTP;SDH;同步网;组网方案【作者】刘刚;高强;熊洪樟;滕玲;汪洋【作者单位】国网福建省电力有限公司信息通信分公司,福建厦门361000;中国电力科学研究院,北京100192;华北电力大学,北京102206;中国电力科学研究院,北京100192;中国电力科学研究院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM7620世纪80年代中期，电力系统开始进入变电站自动化阶段。
由于实现变电站自动化对时间有一定的要求，变电站时间同步系统随之出现。
发展至今，电力系统仍以变电站建立时间同步系统为主，但整个系统尚未形成时间同步网［1］。
时间源头以卫星授时为主，主要包括GPS和北斗系统，其中GPS占多数，直至2011年左右中国的北斗系统才开始应用于电力授时行业。
电力时间同步方式主要包括秒脉冲(1 pulse per second，1PPS)、B码、网络时间协议(network time protocol，NTP)、PTP这几种对时方式。
电力时间同步系统建设前期，主要使用1PPS+ToD实现对时，其同步精度可达10～100 ms。
电力系统时间同步管理问题分析论文
电力系统时间同步管理问题分析论文电力系统时间同步管理问题分析论文摘要：电力系统时间同步系统在应用过程中需要建立时间同步管理应用机制实现时间同步性的闭环分析，目的旨在监视时间同步系统中授时设备及所有被授时系统和设备的时间同步工作状态，通过各种数据应用手段对系统工作状况给予最准确的分析和评估。
旨在阐述电力系统时间同步管理的基本需求，以及现有资源情况下如何有效开展时间同步管理并确保时间同步系统运行的可靠性。
关键词：时间同步系统；电力系统；同步管理时间同步系统是电力系统应用的标准配置，为电力系统的各种生产系统和设备提供准确的时间同步信号，满足电力系统时间同步的要求。
根据国家电网公司文件《调自〔２０１３〕８２号＜国调中心关于加强电力系统时间同步运行管理工作的通知＞》的要求，对于已经投入运行的时间同步系统需要进行改造升级并同时建立完整的时间同步管理体系。
在此应用需求范围内，通过对电力系统时间同步系统应用需求的研究和分析，合理有效地利用电力系统现有资源和条件，建立有效的手段和方法实现时间同步状态的监视和管理［１－２］。
１电力系统时间同步系统概述电力系统时间同步系统由设在各级电网的调度机构、变电站（发电厂）等的时间同步系统组成。
电力系统时间同步系统技术规范［３］中定义了时间同步系统的典型应用结构图，如图１所示。
时间同步是各类监控系统进行数据采样、故障处理、网络监管、信息管理及事故追忆和分析的基础，是系统安全运行的重要组成部分［４］。
任何参与时间同步的节点如果发生时间偏差问题，都可能影响系统的稳定运行。
为了保证用户能实时掌握系统中北斗／ＧＰＳ时钟运行状态，以及系统中相关参与时间同步的计算机、服务器、交换机、智能设备及相关其他系统的同步状态，建立一套完整的时间同步管理机制是完全必要的。
针对电力系统时间同步管理的研究和分析可以解决电力系统时间不同步引起设备数据信息时标误报及电力系统安全生产和运维的管理成本问题，通过有效的时间管理手段可以监视和管理电力系统时间同步状态，对于整个电力系统的时间同步性、时间同步状态、时间同步偏差等数据，降低电力系统的安全生产隐患，确保数据记录的准确性，增加电力运维生产对时间同步问题的准确定位。
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证 在对 表 的间 隙里 ，本地 时刻 与标 准 时刻偏 差不 要 太大 。
１２ 主 要 时 间 同 步 方 式 ．
１ ） 卫星授时。主要包括 Ｇ Ｓ Ｐ 同步系统 ，Ｌ Ｎ Ｓ ＧＯ ＡＳ 同步系 统 、 斗 同步 系统 ， 时精 度可达 到 ｎ 级 。 北 授 ｓ ２ 编 码对 时 。最 为普 遍 的是 Ｉ Ｉ Ｂ编 码对 ） Ｒ Ｇ— 时 ， 称 Ｂ码对 时 ， 确度 可达 １／ 。其 突出优点 简 精 ． ｚ ｓ
从 时 钟 到 主 时 钟 的 时 延 为 ： ｄ ｙ ｔ ｓ ｙ ａ＝ 一３ 。 此 时 的 ｔ和 ｔ是 从 时 钟 时 间 ， 和 ｆ是 主 时 ２ ３ ｔ ４
对于通信 网来说 ， 同步主要 是指频 率 的同步 ． 即网络各个节 点 的时钟频率 和相 位 的同步 。频 率
３ 网 络 对 时 。 包 括 Ｓ Ｔ Ｓｍ ｌ ｅ ｏｋ ） Ｎ Ｐ（ ｉ ｐｅ Ｎ ｔ ｒ ｗ
Ｔｍ ｒｔｃｌ 简 单 网络 对 时协 议 ） Ｉ Ｐ（ Ｅ ｉ ｅ Ｐｏ ｏ， ｏ 和 ｙ Ｉ Ｅ ｒ Ｅ １８ ） ５ ８ 网络测 量 和控 制系 统 的精密 时 间协议 标准 ， ＳＴ Ｎ Ｐ为 Ｎ Ｐ的一个 子集 ，授 时精 度 为 １ｍｓＰ Ｐ Ｔ ；Ｔ
由 Ｎ Ｐ 演 化 而 来 ， 能 更 加 强 大 ， 时 精 度 可 达 Ｔ 功 授
亚 ｓ 。 级
１ 时 间 同步 网概 况
１１ 基 本 概 念 ．
一
般所 说 的“ 间” 两种 含 义 ： 刻 和 时 间 时 有 时
１３ 时间 同步 网与频 率同步 网的 关 系 ． 时 间同步是 通过 时刻 比对将 分布 在不 同地 方 的时钟 的时刻值 调 整到一 定 的准 确度 或一定 的符 合度 。前者 称为 绝对 时间 同步（ 称对 时）后 者 称 也 ， 为相对 时 间同步 。频 率 同步 是通过 频 率 比对 将分
关键 词 ： 间同步 ； Ｐ 传 输 网 ； 面链路 时 ； 地
中图 分 类 号 ： ＴＮ９１ ５ 文献标志码： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ５ ７ ４１ ２ １ ０ — ０ — ５ １ ０ — ６ ｆ ０ ０） ８ ０ ２１ ０
Ｏ 引 言
电力 事 故 的 发生 往 往 使 众 多 设 备 连续 动作 ， 确保 设备 间 的精确 时 间 同步是 系统 恢 复和 事故 反 演 的必要保 障 。调 度 自动 化系 统 、 障录 波器 、 故 微 机继 电保 护装 置 、 件 顺序 记 录装 置 、 电站计 算 事 变 机监 控 系统等 都需要 精 确 的时 间同步＿ １ ＿ 。
目前 时 间 同步存在 的 问题 ， 分析 论 证 了建设 全 省 时 间同步 网的 必要性 和 意 义 ； 同时结合 山 东 电力传输 网现 状及 发展 趋 势 ， 望 了基 于地 面链 路 的 山 东电力 时 间 同步 网建设 与应 用 ， 展 可作
为 山 东电力 Ｐ Ｐ时 间 同步 网建 设 的参考依 据 。 Ｔ
问隔 。 前者 指连续 流逝 的时 间的某一 瞬 间 ， 者指 后
两 个瞬 间之 间 的间隔 长 。 时 间 同 步 的 操 作 就 是 按 照 接 收 到 的 时时刻 。时 间同步 既 调控 时
钟 的 频率 又 调 控 时钟 的相 位 ， 同时将 时钟 的相 位
内建设 了统一 时 间系统 ，但 各 站之 间未 实 现 时间 同 步组 网。１ Ｃ １５ Ｅ ６ ８ ０提 出 的 网络 对 时协 议 Ｐ Ｐ Ｔ【 Ｉ （ｒｃ ｉｎ Ｔｍｅ Ｐｏ ｃｌ 精 确 时 钟 协 议 ） 能 强 Ｐｅｉ ｏ ｉ ｒｔ ｏ， ｓ ｏ 功
大 ． 时精 度 在纳秒 级 。 随通信 和互 联 网技 术 的 对 伴
同 步 网 和 时 间 同 步 网 都 绝 对 禁 止 “ 时 环 ” 通 常 定 ．
山东电力 Ｐ Ｐ时间同步 网的建设 与展望 Ｔ
孙海蓬 ， 海 洋， 王 于 防
（ 山东 电力 工 程 咨 询 院 有 限公 司 ，Ｌ 东 济南 ２ ０ １ ） Ｌ Ｉ ５ ０ ３
摘 要 ： 绍 了时间 同步的概 念 和 主要 方 式 ， 介 简要 描 述 了 Ｐ Ｐ网 络 对 时 协 议 的 同 步 过 程 ， 对 Ｔ 针
目前 ． 电力 系 统 新 建 的 发 电 厂 、 电 站 均 在 站 变
间信 息 、 非连 续调 控 设备 时 钟 。
时 间 同步有 ２个 主要 功 能 ： 时和 守时 ， 授 用通 俗 的语 音描述 时就是 “ 表 ” 通过 不定期 地对 授 对 。
表 动 作 ， 本 地 时 刻 与 标 准 时 刻 相 位 同 步 ： 时 保 将 守
第 ３ １卷 第 ２１ ４期 ２１ ０ ０年 ８月 １ 日 ０
电
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通
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Ｖ０３ １ ｌ Ｎｏ． ４ ２１
Ｔｅｅ ｏ ｌｃ ｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｓ ｏ Ｅｌｃ ｒｃ ｎｉａｉ ｎ ｆ ｒ ｅ ｔｉ Ｐｏ ｒ ｙ ｔ ｍ ｗｅ Ｓ ｓｅ
Ａｕ ．０， ０１ ｇ１ ２ ０
．２１ ．
以数 值表 示 ， 时刻 。 时 间 同步 接 受非 连续 的时 即
布在不 同地 方 的频率 源 的频 率值 调整 到一 定 的准
确度或 一定 的符 合度 。 者称 为绝对 频率 同步 （ 前 也
・
２ － ２
电 力 委 锯 逼 秸
称 校频 ）后 者称为相 对频率 同步 。 ，
高 速发展 ． 有充 分完 善 电 网的 时间 同步 机制 ， 只 才 能 称为 真正 意义上 的高质 量 、现代 化 电 网 ，符 合
Ｐ Ｐ协 议 的 高 精 度 网 络 对 时 是 全 网 时 间 同 步 的 最 Ｔ 佳 选 择
是 将 时 间 同步 信 号 和秒 、 、 、 等 时 间码 信 息 分 时 天 加 载到 频率 为 １ｋ ｚ Ｈ 的信 号载体 中。