建立GPS衛星時鐘同步系統的必要性

建設全網統一的時間同步網 , 固然是解決全電網時間同步問題的好方法。但就能否精確補償時間信號傳輸時延、如何利用通道資源、如何建設高可靠性高時間精度的時間同步網及其投資代價等方面的綜合性問題 , 目前仍處于 探討階段。

結合我國電網現狀 , 首先建設好電網每個基本單元的電廠 / 變電站內時間同步系統 , 即時間同步子系統是迫切需要解決的 , 這不但對提高電力系統穩定運行極其重要 , 而且也為將來建設全網的時間同步網打下良好的基礎。

GPS衛星時鐘同步系統方案

1．系統配置

1 ） 一個發電廠或一個變電站，配置一套時間同步系統，一套時間同步系統可由一面或多面時鐘裝置屏組成。

2 ） 變電站，按每幢建筑（保護小室或控制室）配置一面時鐘裝置屏。

3 ） 發電廠，按每臺發電機組配置一面時鐘裝置屏，升壓站系統按變電站原則配置，另外針對輸煤 PLC 、除灰 PLC 、化水 PLC 、脫硫 PLC 等需要對時信號特別少的小室可選擇從主時鐘屏通過光纖直接接收對時信號的方式。

4 ） 一套時間同步系統可配置一臺主時鐘或兩臺主時鐘（冗余方式）。大型發電廠及 500kV 變電站應采用兩臺主時鐘，兩臺主時鐘以冗余熱備模式工作，提高了系統的可靠性。

2．GPS衛星時鐘同步系統的性能

1 ） 主時鐘 ( 一級時鐘 ) 接收 GPS/ 北斗衛星信號或接收外部 IRIG-B （ DC ）時間基準信號，并向信號擴展箱 ( 從時鐘、二級時鐘 ) 提供 IRIG-B （ DC ）時間基準信號。

2 ） 時間同步系統各時鐘屏內根據需要可配置一臺或多臺信號擴展箱，信號擴展箱提供多路脈沖信號（1PPS、1PPM、1PPH、事件，空接點、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信號（TTL、422、232、AC、光）、DCF77信號（有源、無源）、時間報文（RS232、RS422/485、光）、NTP網絡時間信號，可以滿足電廠 / 變電站內 不同設備的對時接口要求。 信號擴展箱的數量及輸出信號接口類型根據各小室內對時設備的情況而定。

3 ） 主時鐘的時間信號接收單元能接收 GPS/ 北斗衛星發送的協調世界時（ UTC ）信號作為外部時間基準信號。正常情況下，主時鐘的時間信號接收單元獨立接收 GPS/ 北斗衛星發送的時間基準信號。當某一主時鐘的時間信號接收單元發生故障時，該主時鐘能自動切換到另一臺主時鐘的時間信號接收單元接收到的時間基準信號，實現時間基準信號互為備用。當主時鐘的時間信號接收單元恢復正常后，該主時鐘自動切換回正常工作狀態，切換時間小于 0.5 秒，切換時主時鐘輸出的時間同步信號不會出錯。

4 ） 主時鐘可輸出一路特殊的供主時鐘間互聯的 IRIG-B （ DC ）碼信號，該信號作為互聯主時鐘的“后備”外部時間基準，當主時鐘的“主”外部時間基準故障時，該信號停止輸出。消除當主時鐘互聯時“主”外部時間基準發生故障所引起的工作狀態不確定性。

5 ） 信號擴展箱的時間基準信號輸入包括兩路 IRIG-B （ DC ）輸入。當裝置只接一路 IRIG-B （ DC ）輸入時，該路輸入可以是“ B 碼輸入 1 ” ，也可以是“ B 碼輸入 2 ” 。裝置接入兩路 IRIG-B （ DC ）輸入時，以“ B 碼輸入 1 ” 作為該裝置的“主”外部時間基準，“ B 碼輸入 2 ” 作為“后備”外部時間基準，當“ B 碼輸入 1 ” 異常時，裝置自動切換到“ B 碼輸入 2 ” 接收“后備”外部時間基準信號，當“ B 碼輸入 1 ” 恢復正常時，裝置自動切換回正常工作狀態， 切換時間小于 0.5 秒，切換時裝置輸出的時間同步信號不會出錯。

6 ） 時鐘裝置具有內部守時功能。當接收到外部時間基準信號時，被外部時間基準信號同步；當接收不到外部時間基準信號時，切換到內部守時， 使主時鐘或信號擴展箱輸出的時間同步信號仍能保持一定的準確度。當外部時間基準信號接收恢復時，自動切換到正常狀態工作，切換時間小于 0.5 秒，切換時時鐘輸出的時間同步信號不會出錯。

7 ） 時鐘裝置 的外部時間基準（ B 碼輸入）具有時延補償功能， 能夠補償外部時間基準信號（ IRIG-B ）的傳輸延時，從而保證了時間基準信號的精度。

8 ） 時鐘裝置的所有輸出信號均經隔離輸出，抗干擾能力強，且 各路輸出在電氣上均相互隔離。

9 ） 時鐘裝置的某一路輸出信號允許短路 5 分鐘以上，不會造成對該輸出回路的永久性損壞。

10 ） 時鐘裝置的某一路輸出信號短路，不會影響其它輸出信號。

11 ） 時鐘裝置具有自復位能力，在因干擾造成裝置 CPU 瞬間故障時，能自動恢復正常工作。

12 ） 時鐘 裝置采用全模塊化即插即用結構設計，支持板卡熱插拔，配置靈活， 維護方便。

13 ） 時鐘裝置具有工作狀態指示、告警顯示和告警信號輸出功能。告警信號的電接口類型為繼電器空接點，接點耐壓 >250V DC 。

14 ） 時鐘裝置具有時間顯示功能，可顯示年、月、日、時、分、秒。

15 ） 每臺 時鐘裝置都提供一路TTL脈沖信號（可編程輸出1PPS、1PPM、1PPH、事件），供時鐘的準確度指標測試。

16 ） 時間同步系統可采用雙電源冗余供電 ，任何一路電源消失，系統仍能保持正常工作。 有兩種實現方式：a)時鐘屏采用時間繼電器和接觸開關組成電源切換電路。b)時鐘裝置采用雙電源冗余供電，電源供電自適應。

4 ．GPS衛星時鐘同步系統的組成

時間同步系統通常由主時鐘、若干從時鐘、時間信號傳輸介質組成。根據時間同步系統的配置方式，時間同步系統的結構有多種形式

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