智能变电站时钟同步系统配置浅析-

论文导读：
摘要：智能变电站中，数字信号采集和传输必须要基于统一的时间标准，才能保障数据的准确性、可靠性和有效性。因此，时钟同步系统在智能变电站中具有重要作用。本文在分析时钟同步系统的时钟源、对时方式、组成结构的基础上，提出了最新的基于IEEE 1588的时钟同步系统的典型配置方案，对智能变电站时钟同步系统配置具有指导意义。
关键词：智能变电站时钟同步系统IEEE 1588
1007-9416(2012)07-0230-01
1、前言
智能变电站作为智能电网的基础环节之一，是智能电网能量传递的枢纽，是电网运行信息的最主要来源，是电网智能化操作控制的执行地，是建设坚强智能电网的基础和关键。在智能变电站中，数字信号采集和传输必须要基于统一的时间标准，才能保障数据的准确性、可靠性和有效性。因此，时钟同步系统在智能变电站中具有重要作用。

2、时钟同步系统的配置

2.1 时钟源

2.

1.1 卫星授时

全球卫星定位系统是人造地球卫星为载体的覆盖全球、全天候无线电导航和定位系统，可以实现高精度导航，定位和定时。现今，世界上有四大全球卫星定位系统已部署或正在部署，分别是：美国的GPS系统、欧洲的“伽利略”系统、俄罗斯的“格洛纳斯”系统和中国的“北斗星”卫星导航系统。
我国运用较多的是美国的GPS系统和中国的“北斗星”卫星导航系统。GPS系统是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，包括北斗一号、二号两代，分别是区域性和全球性导航系统。
北斗卫星授时定位系统是我国自主知识产权的卫星时钟源，采用其作为电力系统时钟源，对于我国电力系统的安全具有重要意义。因此，我们应优先配置能同时接受GPS和北斗卫星授时的授时装置。
2.

1.2 网络授时

网络授时主要有网络时间协议（NTP）、简单网络时间协议（SNTP）和IEEE 1588对时方式，通过网络完成系统设备的对时。
NTP属于TCP/IP协议族，采用了复杂的时间同步算法，可提供对时精度在1ms～50ms之间。SNTP是NTP的一个简化版，没有NTP复杂的算法，应用于简单的网络中，其对时精度在１ms以内。IEEE 1588是摘自：7彩论文网写毕业论文经典网站www.7ctime.com
可用于网络测量和控制系统中的精密时钟同步协议标准，算法为“乒乓”式，需要硬件支持，在MAC层对时钟报文打上时间戳，主要用于标准以太网、执行器、传感器及网络终端设备的亚微秒级时钟同步，时间精度在±３μｓ以内。

2.2 对时方式

智能变电站中保护和控制设备对时间同步的精度要求较高，而综合自动化系统中常用的脉冲对时、通信对时及综合对时方式不同程度存在影响对时精度的问题，故不做重点推荐。

2.1 编码对时

IRIG-B是一种典型的编码对时信号，包括调制的IRIG-B（AC）码和非调制的IRIG-B（DC）码两种。电力系统使用较多的是IRIG-B（DC）码，它需要通过硬件或软件解码，采用硬件编码可以将时间信息直接存放于存储器中，便于时钟系统快速读取，在精度上要高于软件编码方式。IRIG-B可以看作是一种“综合对时”，在其报文中包含了年月日、时分秒等时间信息，并且每一帧报文的起始信息位对应与整秒，相当于秒脉冲同步信号，因此避免了路径及源头不一致的问题。使用IRIG-B对时对于硬件没有特殊要求（同轴电缆、屏蔽控制电缆、光纤、双绞线等均可），在综合自动化变电站中使用较为广泛，其准确性和稳定性较好，可在智能变电站中推广使用。

2.2 IEEE 1588

IEEE 1588的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，其主要特点是：必须硬件支持；同步信号与采样值传输共用链路，不需要单独组网，数据同步可靠性高；合并单元、路由器、交换机、IED设备等各环节均需要支持该标准。
IEEE 1588能够实现分布式网络系统内各节点的时钟同步，满足高精度对时系统的需求，特别适用于基于以太网的智能变电站通信系统。

2.3 时间同步系统的结构

2.3.1 组成方式

时间同步系统典型组成方式有基本式、主从式、主备式三种。基本式由一台主时钟和信号传输介质组成；主从式由一台主时钟、多台从时钟和信号传输介质组成；主备式由两台主时钟、多台从时钟和信号传输介质组成。

2.3.2 运行方式

时间同步系统有独立运行和组网运行两种运行方式。独立运行方式是指时钟同步系统不接入时钟同步网。组网运行方式是指时钟同步系统接入时钟同步网，除接收无线时间基准信号之外，还接收上一级时钟同步系统下发的有线时间基准信号，在两类时间基准信号输入都有效时，无线时间基准信号作为系统的优先授时源，当无线时间基准信号异常时，自动切换为有线时间基准信号作为系统的授时源。

3、基于IEEE 1588的时钟同步系统的典型配置方案

3.1 总体原则

全站采用主备式结构的双套对时系统方案，站控层网络由于对时钟精度要求不高，故采用SNTP对时方式；过程层网络采用IEEE 1588对时方式，结合支持IEEE 1588的交换机，实现IEEE 1588对合并单元、保护装置的精确对时。

3.2 过程层IED装置对时

过程层IED装置采用双网模式，采用IEEE 1588网络对时，同时接受两套装置的对时信号，互为主备。

3.3 过程层交换机对时

过程层交换机采用双网模式，采用IEEE 1588网络对时，同时接受两套装置的对时信号，互为主备。
IEEE 1588 作为一种亚微秒级精度的分布式网络时钟同步方案，目前应用中还存在一些问题，但随着智能变电站设备整体应用水平的提高及技术的成熟，它将是未来智能变电站时钟同步的主导方式。
4、结语
精确的时间同步是智能变电站正常运行的关键，时钟同论文导读：步系统的合理、优化配置对智能变电站的可靠运行具有重要意义。随着我国北斗卫星导航定位系统的发展，其必将取代GPS卫星的主导地位。IEEE1588作为智能变电站时间同步系统最新的解决方案，极大地提高了系统内设备之间的同步精度，它将成为智能变电站对时方式的发展方向。上一页12
步系统的合理、优化配置对智能变电站的可靠运行具有重要意义。随着我国北斗卫星导航定位系统的发展，其必将取代GPS卫星的主导地位。IEEE 1588作为智能变电站时间同步系统最新的解决方案，极大地提高了系统内设备之间的同步精度，它将成为智能变电站对时方式的发展方向。