变电站时钟同步技术
基于PTP的数字化变电站时钟同步技术的应用研究
第 ３期
电
力
学
报
Ｖｏ ． ５ ＮＯ ３ Ｉ２ ．
２１ ０ ０年 ６月
Ｊ ＯｕＲＮＡＩ ＯＦ ＥｌＥ ＣＴＲＩ ＯＷ ＥＲ ＣＰ
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ＯＯ
・
控 制工 程 ・
文章 编 号 ： １０—５ ８ ２ １ ）３０ ４—５ ０ ５ ４ （ ００ ０ —２ ６ ６ ０
本文 在介绍 Ｐ Ｐ（ ｒｃ ｅＴｉ ｒ ｔｃ １原 理 Ｔ Ｐ ｅｉ ｍｅＰ ｏｏ ｏ） ｓ
和同步模 型 的基 础 上 ， 据 Ｉ Ｃ １５ 根 Ｅ ６ ８ ０所 定 义 的 同
步精度要 求及通 信 拓扑 结 构 ， 出 了协 议 在变 电站 提 通 信 网络 中的应 用方案 ， Ｐ 为 ＴＰ在数字 化变 电 中的 工 程应用 提供 了参考 。
关键 词 ： ＰＴＰ； 字 化 变 电 站 ； 钟 同 步 数 时
中图分类号 ： ＴＭ ７ ６
文献 标识码 ： Ａ
为 了保证 变 电站地 安全 、 定运行 ， 稳 需要 变 电站
间隔层各 种监控 、 保护 等 ｌ Ｄ设 备 基 于统一 的时 间 Ｅ
基 准 运 行 ， 程 层 电子 式 互 感 器 、 能 开 关 等 设 备 之 过 智
间 保 持 准 确 的 时 间 同 步 ， 满 足 事 件 顺 序 记 录 以
（ ＯＥ 、 障录波 、 Ｓ ）故 实时数据 采集 时间一 致性 。Ｉ Ｃ Ｅ一 ６ ８ ０标准要 求变 电站 内时间 同步功 能 以网络 同步 １５ 的方式实 现 。随着数字 化变 电站 以太 网通信 向过程
层 的延伸 ， 统 网 络 时 钟 同步 协 议 如 ＮＴ Ｓ Ｐ 传 Ｐ、 ＮＴ 因其 同步精 度不 能满 足 要求 ， 限制 了 在变 电站通 信 网络 中的使 用 。 ＩＥ １８ Ｅ Ｅ ５ ８定 义 了一 种用 于 分布 式测 控 系统 的 精 密时 间协议 （ ＴＰ ， Ｐ ） 适用 于通过局域 网 ， 括但 不 包
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。
时钟同步技术及其在变电站中的应用
德国的ＤＣＦ、日本的ＪＪＹ一瑞士的ＨＢＧ也都是通过 ４０－７０ｋＨｚ的载波信号发送本国的标准时标。
Ｌｏｒａｎ—Ｃ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ远程导航） 传输的是脉冲信号，而且只通过地波传播信号。但 是由于它本身固有的频率为ｌＯＯｋＨｚ，也容易受到电 晕放电的干扰。
１时钟同步源
１．１无线电授时
万方数据
．７０．
继电矗
北美地区的无线电授时包括ｗｗＶ，ｗｗⅦ，ｗｗ、，Ｂ。 ｗｗｖ和ｗｗｖＨ精度一般保持在在１０ ｍｓ以内，但是因 为其绝对时间采用语音报时，难以转化为数字信号， 并不适用于电力系统；ｗｗｖＢ将时间信息通过６０ ｋＨｚ 的载波信号传输，精度在１ ｍｓ以内，其主要问题是 载波信号在变电站内容易受到电晕放电的严重干 扰。
０ＭＥＧＡ导航系统和Ｌｏｒａｎ－Ｃ类似，工作在１０～ １４ ｋＨｚ，作用距离可以很远，其延时时间预测精度
可以达到２＂－－５峨主要缺点是接收器的花费要比
使用卫星系统的高。 １．２卫星授时
卫星全球定位系统是一种以人造地球卫星为载 体的全球覆盖、全天候工作的无线电导航定位系统， 可以实现精确导航、定位和授时。目前世界上主要 有美国的ＧＰＳ、俄罗斯的ＧＬＯＮＡＳＳ、欧洲空间局 的伽利略计划、中国的北斗导航卫星系统。美国的 ＧＰＳ在定位和授时的精度、系统可靠性、用户设备 产业化等诸多方面占据绝对优势，在电力系统中应 用最广ｎｌ。 １．３网络授时
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ＧＰＳ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｒｅｌａｙｓ；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ＩＥＤ
中图分类号：ＴＭ７６
文献标识码： Ａ
文章编号： １００３．４８９７（２００８）０９—００６９—０４
浅谈变电站GPS时钟同步系统
两个波 段发 射三 种伪 随机 码 ： Ｃ ／ Ａ码 （ 粗 钟通过 输出接 口模 块将时钟信号送至站 内不 同 的测控 、保护 、录波 、Ｐ ＭＵ等各类二次设备 。 Ｐ码 （ 精码）和 Ｙ码 （ 加密的 Ｐ码 ）。
、
是否 正 常 。
在 检测 ＧＰ Ｓ装 置 的输 出时，需先 用万 用 表直 流电压 档来测试各个端子信号输 出电平 。
为便 于 今后对 光 纤通 道进 行 维护 ，光缆 应按进终端盒 的顺序起从 左到右标记 ，尾纤 的 标记顺序也应从左 到右排 列 ，当光缆熔接完成
Ｐ ｓ 全球定位系统
Ｇ Ｐ Ｓ 系统 简 介
以某 ５ ０ ０ ｋ Ｖ变 电站 为例 ，该 站采 用南 汇
生产 的 ＮＨ 一 ９ ０ ０ ０型时 间 同步系 统 ，实 现 与全
文， 实时地 计算 出测站 的三维位 置 ， 甚至三 维 速度和时间。 ２ ． ２ Ｇ Ｐ Ｓ 在 电力 系统 中的应用 目前 ＧＰ Ｓ主要用 校验时钟 ，如全 网的继 电保护装置 、故 障录 波装置 、其他 自动装置及 调度 自动 化系 统都 留有 ＧＰ Ｓ接 口，这些 接 口 和 Ｇ Ｐ Ｓ信 号接 收机 连接 ，装 置 内部 有 自动校
电力电子 ・ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
浅谈 变电站 Ｇ Ｐ Ｓ时钟 同步 系统
文／ 夏 建勋 张伟 张项
的传播时间 ， 解译 出 ＧＰ Ｓ卫星所发送的导航 电 随 着 电 网规 模 的 日益 扩 大， 建 立一 套统 一 的 时钟 同步 系统对 全 网所有设备 进行对 时意义重 大。 本 文介 绍 了 Ｇ Ｐ Ｓ时钟 同 步 系统及 其 在 电 力 系统 中的应 用情 况 ，并 对Ｇ Ｐ Ｓ系统 安 装 及 维 护 过 程 中 的 些 注 意 事 宜进 行 了 阐 述 。
变电站时钟不同步的解决办法研究
运营维护技术 2023年6月25日第40卷第12期· 223 ·IP ）地址[5]。
更改下侧的保护测控装置对时设置，在菜单中点击定值设置，在公用通信参数中更改外部时钟源模式，之后再点击软对时，在SNTP 服务器地址中改成上面的远动机IP 地址。
所有步骤完成后，保护测控装置左上角显示“S ”，说明对时设置成功。
2.2 案例二主控变电所保测装置监控后台报警遥信和SOE 信息时间都不一致，当区域内某一回路发生故障时，各保护装置动作时间不一致，站内各保护测控装置无对时源，时间不同步，加大了故障分析难度。
查看现场设备及各区域所的对时连接，找出主控变电所内有扩展时钟。
检查发现，主控变电所内保测装置均为同一厂家的产品，且现场保测装置没有引入外部时钟源，与案例一的问题类似。
根据上述现场情况给出初步方案：（1）解决通信装置远动机无法进行SNTP 广播问题；（2）设置所有保测装置对时参数（解决方法同案例一）；（3）监控后台对时参数设置。
首先使用PCS-COM 软件调取远动机通信配置，发现装置组态中规约配置无SNTP 对时规约，利用计算机设置装远动通信屏远动机91n 、92n 对时规约（添加规约→连接列表→添加新规约→将下载的对时规约添加至新建的规约列表中），在信息栏中更改信息，规约名称选SNTP 对时规约，然后点击确认板卡配置→输出对时→板卡号填1→连接号6为SNTP 对时规约，改通道名称、A 网网口及B 网网口，设置现场对时源为远动A 机或B 机IP 。
更改下侧的保测装置对时设置，在菜单中点击定值设置，在公用通信参数中更改外部时钟源模式，再点击软对时，在SNTP 服务器地址中改成上面的远动机IP 地址。
保护测控装置左上角显示“S ”，说明对时设置成功。
对于所内本地监控后台的对时设置，后台遥信报警时间需设置监控后台计算机接受SNTP 对时，主时钟A 网IP 设置主时钟源的网络IP 测试与SNTP 时钟源的连接情况。
电力系统时钟同步的重要性
电力系统时钟同步的重要性电力系统时钟同步的重要性电力是一种关系到民用、工业及科技发展的基础性资源,是社会和经济运行的总开关,所以说保障电力系统的安全稳定运行显得极其重要。
现代电力系统的覆盖范围非常广泛,为全面、实时地、准确地监控电力系统的运行状态,以便分析事故发展的过程与原因,电力系统各系统之间需采用一个统一的时间信息源,从而对时间同步装置的需求就显得极为迫切。
根据我国目前电力系统情况，首先搞基本单元的电厂，即时间同步系统是目前必须需要解决的，这不提高电力数据传输的能力，而且也为将来建设全网的电力系统时钟打下良好的基础。
根据客户各网络系统时间同步要求，在能够安装GPS（北斗）系统和天线的大楼中安装1台SYN2136型北斗NTP网络时间服务器(GPS加北斗系统)时间服务器，组成独立的时间同步网络，时间服务器接收到的GPS或北斗信号作为标准时钟源，通过服务器网络输出接口给上述各个独立网络授时，实现时间同步。
在当前，电力系统的时间同步中主要是从同步时钟上获取时间，而时间的根源就是卫星。
在电力系统的运用中，授时手段也不断的更新。
但是在GPS卫星和北斗卫星授时系统中由于设备的品牌和功能不同这就使得站内、站与站之间、电厂与电厂之间的时间不能够达到统一。
当几个电厂之间不能达到用同一时间源时，这就会造成内部之间的运行的不统一性，不能够保障整个系统运行的可靠性。
因此在电力系统的设备更新的状态中要确定使用同一时间源，或者使用多套设备，多套设备之间成为互备源，而且之间要互为热备用。
更广泛的应用电力系统的时间同步技术。
现代的电力系统中安装了各种现代化装置如PMU、故障录波器、微机保护装置、分时电能表等。
这些设备里的内部都有各自的时钟，但是这些时钟也有可能出现的误差如：时钟初始值不够准确无法满足当前要求；石英晶体振荡频率的老化漂移；电路中电容量的变化等。
因此要对这些设备里的时钟进行时钟统一，在当前需要依据不同的气候状况、地貌特点以及原有路线的长期运行经验进行综合、前卫的分析，要保证技术水平的先进性，防雷效果的优越性，保证用户在用电方面的可靠性和稳定程度。
基于IEEE 1588的智能变电站时钟同步技术方案
基于ＩＥＥＥ １５８８的智能变电站时钟 同步技术方案王兴安段玉鑫刘宝江苏陆军魏勇 许继电气股份有限公司，河南许昌 ４６１０００ 本文分析了智能变电站采用ＩＥＥＥ １５８８时钟同步技术的应用可行性，围绕过程层交换机时钟模型、ＩＥＤ设备时钟模型、通信模式、映射协议栈、时钟冗余等几个关键问题进行了分析，给出了基于ＩＥＥＥ １５８８时钟同步技术的智能变电站全站对时方案，华东电网ＩＥＥＥ １５８８互操作性测试表明智能变电站采用ＩＥＥＥ １５８８技术可以满足对时精度。
ＩＥＥＥ １５８８；时钟模型；时钟冗余；协议栈映射；ＩＥＥＥ １５８８互操作性Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＥＥＥ １５８８ Ｕｓｅｄ ｉｎ Ｓｍａｒｔ ＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＷａｎｇ Ｘｉｎｇ＇ａｎＤｕａｎ Ｙｕｘｉｎ Ｌｉｕ ＢａｏｊｉａｎｇＳｕ ＬｕｊｕｎＷｅｉ Ｙｏｎｇ＠＠［１］ 王维俭．电气主设备继电保护原理与应用［Ｍ］．２版． 北京：中国电力出版社，２００２．２．＠＠［２］贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理（增订版） ［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．＠＠［３］严伟，陈俊，沈全荣．大型隐极发电机进相运行的探 讨［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（２）： ９４－９７．＠＠［４］郝雪平．低励限制与失磁保护配合的分析［Ｊ］．华北 电力技术，２００５ （７）： １５－１７．＠＠［５］刘伟良，荀吉辉，薛玮．发电机失磁保护与低励限制 的整定配合［Ｊ］．电力系统自动化，２００８，Ｎｏ．３２（１８）： ７７－８０．＠＠［６］Ｄｒ． Ｈａｎｓ Ｊｏａｃｈｉｍ Ｈｅｒｒｍａｎｎ，高迪军．基于导纳测量 方法的发电机失磁保护——极为贴近发电机的运行 极限图［Ｃ］．中国水利发电工程学会继电保护专业委 员会２００９年年会．北京，２００９．＠＠［７］ 姚荆，王凡．基于导纳测量的汽轮发电机失磁保护研 究［Ｊ］华东电力，２０１３，４１（３）： ６６５－６６８．＠＠［８］ 安亮．基于导纳测量原理的发电机失磁保护定值整 定［Ｊ］．河北电力技术，２０１３，３２（４）： ４４－４７．王正元（１９８５－）男，本科，助理工程师，从事发电厂电气二次设备检修及维护工作。
浅谈时间同步系统在变电站中的应用
浅谈时间同步系统在变电站中的应用摘要：为满足电力系统的监测和调控，以及利用故障录波图对电力系统故障进行分析的需求，需要在变电站广泛应用时间同步系统。
同时，新型变电站对供电可靠性提出了更高的要求，更多的设备接入到电力系统中来，为了满足各种设备的对时需求，时间同步系统也做出了相应的升级，即提供时间同步扩展时钟。
大大提高了时间同步系统的实用性。
时间同步系统经过数年的应用和改良，稳定性、可靠性、实用性得到了极大的提高。
关键词：时间同步系统；卫星同步；GPS一、变电站时间同步系统的概述新型的时间同步系统一般是利用卫星同步的方式进行对时，从而有效地确保电力系统时间同步网络的高精度、高可靠性。
时间同步系统的特点是，利用高精度的卫星时间作为时间信号源，同时利用严密的程序架构算法处理卫星时间的长稳以及晶振时间的短稳结合。
在此基础上，为了保证授时系统运行的可靠性，时间同步系统还利用多种时间基准互为冗余、电源互为冗余，其中包括：保障同步装置授时准确性的软硬件实时并行处理时标，保障同步装置授时灵活性的模块化数据输出接口。
二、变电站时间同步系统的构成及其作用时间同步系统的构成包括：1、卫星型同步主时钟装置设备；2、卫星型同步扩展时钟装置设备；3、时间信号传输通道、信道；4、GPS、北斗天线；5、时间信号用户设备接口。
现阶段，随着时代的发展，电子产品、电气设备迭代换新，基本上已覆盖日常生活的方方面面。
由此，用户的电力需求不断攀升，对电力系统的可靠性提出了更高的要求。
为了更好的监测和调控电力系统，调度人员必须准确地掌握电力系统的每个设备的运行数据，其中时间数据尤为重要。
按照设计标准，通常一个变电站均配置两台及以上卫星型同步主时钟装置，互为冗余备用。
每一台卫星型同步主时钟装置的时间信号接收模块均各自独立接收时间卫星发送的时间基准信号。
如果其中一台卫星型同步主时钟装置的接收单元意外发生故障时，则此时间同步系统将自动切换到另一台卫星型同步主时钟装置的时间信号接收单元接收到的时间基准信号，从而达到时间基准信号互为备用的效果。