1、GPS對時(shí)裝置,北斗對時(shí)系統(tǒng) GPS對時(shí)裝置,北斗對時(shí)系統(tǒng)

2、GPS對時(shí)裝置,北斗對時(shí)系統(tǒng) GPS對時(shí)裝置,北斗對時(shí)系統(tǒng)

3,、GPS對時(shí)裝置,北斗對時(shí)系統(tǒng)——時(shí)間同步技術(shù)必定將是整個(gè)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的重要支撐和保障,。時(shí)間同步技術(shù)使數(shù)據(jù)產(chǎn)生與處理系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)具有全局的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,，從而使系統(tǒng)中的所有各種消息,、事件、節(jié)點(diǎn),、數(shù)據(jù)等具備正確的邏輯性,、協(xié)調(diào)性以及可追溯性。

1.概述

在現(xiàn)代電網(wǎng)中,，統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)的故障分析,、監(jiān)視控制及運(yùn)行管理具有重要意義。變電站的對時(shí)是指站內(nèi)的保護(hù),、測量,、監(jiān)控設(shè)備為了統(tǒng)一時(shí)間的需要，采用相應(yīng)的對時(shí)方法,，實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源時(shí)間保護(hù)同步的過程,，從而確保電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的*性，為系統(tǒng)故障分析和處理提供了準(zhǔn)確的時(shí)間依據(jù),，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和可靠性,，提高電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制的水平，提高線路故障測距,、相量和功角動態(tài)監(jiān)測,、機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)變電站采用常規(guī)互感器,，一,、二次電氣量的傳變延時(shí)很小可以忽略，只要根據(jù)繼電保護(hù)等自動化裝置自身的采樣脈沖在某一時(shí)刻對相關(guān)TA,、TV的二次電氣量進(jìn)行采樣,，就能保證數(shù)據(jù)的同時(shí)性。智能變電站繼電保護(hù)等自動化設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模塊前移至合并單元,，互感器一次電氣量需要經(jīng)前端模塊采集再由合并單元處理,。由于各間隔互感器的采集處理環(huán)節(jié)相互獨(dú)立，沒有統(tǒng)一協(xié)調(diào),，且一,、二次電氣量的傳變附加了延時(shí)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致各間隔電子式互感器的輸出數(shù)據(jù)不具有同時(shí)性,，無法直接用于對數(shù)據(jù)同步性要求高的保護(hù)計(jì)算,。由此可見,，時(shí)鐘同步是保證網(wǎng)絡(luò)采樣同步的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)中合并單元,、同步相量測量裝置,、故障錄波器、電氣測控單元,、遠(yuǎn)方終端,、保護(hù)測控一體化裝置、微機(jī)保護(hù)裝置,、安全自動裝置,、電能量采集裝置、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主站,、配電網(wǎng)終端裝置和配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)均需要進(jìn)行對時(shí),，這些設(shè)備對時(shí)間同步準(zhǔn)確度的要求如表1：

1.1 時(shí)間的基本概念

時(shí)間是物理學(xué)的一個(gè)基本參量，也是物質(zhì)存在的基本形式之一,，是所謂空間坐標(biāo)的第四維,。時(shí)間表示物質(zhì)運(yùn)動的連續(xù)性和事件發(fā)生的次序和久暫，其最大特點(diǎn)是不可能保持恒定不變,。

下面介紹幾個(gè)不同的計(jì)時(shí)方式：

1,、世界時(shí)：UT/UT0/UT1/UT2

天文學(xué)界將在英國格林尼治天文臺觀測得到的由平子夜起算的平太陽時(shí)稱作世界時(shí)，記為UT,，并一直沿用至今,。

通過觀測恒星直接得到的世界時(shí)稱為UT0。

地球的自轉(zhuǎn)軸不是固定不變的,，因此需對UT0進(jìn)行極移修正,，并將經(jīng)過極移修正得到的世界時(shí)記為UT1,，則UT1=UT0+Δλ,。

地球的自轉(zhuǎn)速率有不規(guī)則的變化，自轉(zhuǎn)速率正在變慢,，再對UT1進(jìn)行地球自轉(zhuǎn)速率周期變化的改正,，就得到UT2。即UT2=UT1+ΔTs=UT0+Δλ+ΔTs,。

2,、原子時(shí)/國際原子時(shí)：TA/TAI

原子物理學(xué)和量子物理學(xué)研究告訴人們，原子核外圍電子會產(chǎn)生能級躍遷,，以原子由高能級向低能級躍遷時(shí)輻射出的頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn),，即所謂的原子頻率標(biāo)準(zhǔn)（原子頻標(biāo)）。以原子頻標(biāo)為基準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)稱為原子時(shí),，簡稱TA,。

國際時(shí)間局建立的原子時(shí)被國際計(jì)量大會為國際原子時(shí),，命名為TAI。

3,、協(xié)調(diào)世界時(shí)：UTC

我國電力系統(tǒng)主要使用協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）,，它代表了國際原子時(shí)TAI和世界時(shí)UT1這兩種時(shí)間尺度的結(jié)合。UTC的定義為

UTC(t)—TAI(t)=N秒（N為整數(shù)）

|UTC(t)—UT1(t)|＜0.9s

UTC的具體實(shí)施辦法是取消頻偏調(diào)整,，使UTC秒長嚴(yán)格等于TAI秒長,，在時(shí)刻上又使UTC接近于UT1。這樣由地球自轉(zhuǎn)速率不均勻性造成的UT1與TAI的差值采用在UTC時(shí)刻中加1s或減1s的閏秒（即跳秒）措施來補(bǔ)償,。閏秒的時(shí)間定在6月30日或12月31日,，也就是說使UTC在6月30日或12月31日這兩個(gè)日期的最后一分鐘為61s或者59s。由于地球自轉(zhuǎn)速度的不均勻性,，近20年來,，世界時(shí)每年比原子時(shí)大約慢1s，二者間的差逐年累積,，到2013年已達(dá)35s,。

1.2 常用授時(shí)系統(tǒng)

時(shí)鐘源用于提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，授時(shí)系統(tǒng)主要包括無線授時(shí)和有線授時(shí)兩類,。無線授時(shí)系統(tǒng)包括美國GPS（Global Positioning System）導(dǎo)航系統(tǒng),、歐洲伽利略（Galileo）導(dǎo)航系統(tǒng)、中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GLINASS）等,；有線授時(shí)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)或?qū)＞€作為載體,，例如通信網(wǎng)絡(luò)授時(shí)系統(tǒng)。目前變電站中主要應(yīng)用的時(shí)鐘源為GPS衛(wèi)星授時(shí)和北斗授時(shí)技術(shù),。

（1）GPS衛(wèi)星授時(shí)

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng),，是美國從20世紀(jì)70年代開始研制的。GPS系統(tǒng)由專門的接收器接收衛(wèi)星發(fā)射的信號,，可以獲得位置,、時(shí)間和其他相關(guān)信息。GPS系統(tǒng)每秒發(fā)送一次信號,，其時(shí)間精度在100ns以內(nèi),。其時(shí)間信息包含年、月,、日,、時(shí)、分,、秒以及1PPS（標(biāo)準(zhǔn)秒）信號,，因而具有很高的頻率精度和時(shí)間精度。在綜自變電站中采用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘可以實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后的故障分析,。

（2）北斗授時(shí)技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國獨(dú)立開發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),，類似于美國的GPS和歐洲的伽利略定位系統(tǒng),，它提供海、陸,、空*的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù),，目前已經(jīng)發(fā)展至第二代，授時(shí)精度可以達(dá)到20ns,。目前已將13顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星順利送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道,，預(yù)計(jì)在2020年建成由30多顆衛(wèi)星組成的，覆蓋全球的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),。北斗時(shí)間系統(tǒng),，簡稱北斗時(shí)（BDT），是一個(gè)連續(xù)的時(shí)間系統(tǒng),，秒長取國際單位制SI秒,，起始?xì)v元為2006年1月1日0時(shí)0分0秒?yún)f(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）。BDT與UTC的偏差保持在100ns以內(nèi),。

1.3 智能變電站授時(shí)技術(shù)和時(shí)間同步系統(tǒng)

變電站GPS時(shí)間同步系統(tǒng)由主時(shí)鐘,、擴(kuò)展時(shí)鐘和時(shí)間同步信號傳輸通道組成，主時(shí)鐘和擴(kuò)展時(shí)鐘均由時(shí)間信號接收單元,、時(shí)間保持單元和時(shí)間同步信號輸出單元組成,。

因智能變電站對時(shí)間同步采集需求較高，為保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間的*性,，智能變電站應(yīng)配置一套全站公用的時(shí)間同步系統(tǒng),，主時(shí)鐘應(yīng)雙重化配置。時(shí)鐘同步精度和守時(shí)精度滿足站內(nèi)所有設(shè)備的對時(shí)精度要求,，異常時(shí)鐘信息的防誤,、主從時(shí)鐘的傳輸延時(shí)補(bǔ)償?shù)葷M足智能化變電站同步采樣要求。

智能變電站宜采用主備式時(shí)間同步系統(tǒng),，由兩臺主時(shí)鐘,、多臺從時(shí)鐘和信號傳輸介質(zhì)組成，為被授時(shí)設(shè)備/系統(tǒng)對時(shí),。

主時(shí)鐘采用雙重化配置,，支持北斗授時(shí)系統(tǒng)和GPS標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)信號,，優(yōu)先采用北斗授時(shí)系統(tǒng),。主時(shí)鐘對從時(shí)鐘授時(shí)，從時(shí)鐘為被授時(shí)設(shè)備/系統(tǒng)對時(shí),。時(shí)間同步精度和守時(shí)精度滿足站內(nèi)所有設(shè)備的對時(shí)精度要求,。站控層設(shè)備宜采用SNTP對時(shí)方式，間隔層和過程層設(shè)備宜采用直流IRIG-B碼對時(shí)方式,，條件具備時(shí)也可采用IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)對時(shí),。根據(jù)需要和技術(shù)要求,，主時(shí)鐘可留有接口，用來接收上一級時(shí)間同步系統(tǒng)下發(fā)的有線時(shí)間基準(zhǔn)信號,。

在智能變電站中,，時(shí)間裝置的技術(shù)特點(diǎn)及主要指標(biāo)如下：

   （1）多時(shí)鐘信號源輸入無縫切換功能。具備信號輸入仲裁機(jī)制,，在信號切換時(shí)1PPS輸出穩(wěn)定在0.2μs以內(nèi),。

   （2）異常輸入信息防誤功能,。在外界輸入信號受到干擾時(shí),，仍然能準(zhǔn)確輸出時(shí)間信息,。

   （3）高精度授時(shí),、守時(shí)性能,。時(shí)間同步準(zhǔn)確度優(yōu)于1μs，秒脈沖抖動小于0.1μs，守時(shí)性能優(yōu)于1μs/h,。

   （4）從時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償功能。彌補(bǔ)傳輸介質(zhì)對秒脈沖的延遲影響,。

   （5）提供高精度可靠地IEEE 1588時(shí)鐘源。

   （6）支持DL/T860建模及MMS組網(wǎng),。

   （7）豐富的對時(shí)方式,，配置靈活,。支持RS232、RS485,、空觸點(diǎn),、光纖,、網(wǎng)絡(luò)等多種對時(shí)方