建立GPS卫星时钟同步系统的必要性

建设全网统一的时间同步网 , 固然是解决全电网时间同步问题的好方法。但就能否补偿时间信号传输时延、如何利用通道资源、如何建设高可靠性高时间精度的时间同步网及其投资代价等方面的综合性问题 , 目前仍处于 探讨阶段。

结合我国电网现状 , 首先建设好电网每个基本单元的电厂 / 变电站内时间同步系统 , 即时间同步子系统是迫切需要解决的 , 这不但对提高电力系统稳定运行极其重要 , 而且也为将来建设全网的时间同步网打下良好的基础。

GPS卫星时钟同步系统方案

1．系统配置

1 ） 一个发电厂或一个变电站，配置一套时间同步系统，一套时间同步系统可由一面或多面时钟装置屏组成。

2 ） 变电站，按每幢建筑（保护小室或控制室）配置一面时钟装置屏。

3 ） 发电厂，按每台发电机组配置一面时钟装置屏，升压站系统按变电站原则配置，另外针对输煤 PLC 、除灰 PLC 、化水 PLC 、脱硫 PLC 等需要对时信号特别少的小室可选择从主时钟屏通过光纤直接接收对时信号的方式。

4 ） 一套时间同步系统可配置一台主时钟或两台主时钟（冗余方式）。大型发电厂及 500kV 变电站应采用两台主时钟，两台主时钟以冗余热备模式工作，提高了系统的可靠性。

2．GPS卫星时钟同步系统的性能

1 ） 主时钟 （ 一级时钟 ） 接收 GPS/ 北斗卫星信号或接收外部 IRIG-B （ DC ）时间基准信号，并向信号扩展箱 （ 从时钟、二级时钟 ） 提供 IRIG-B （ DC ）时间基准信号。

2 ） 时间同步系统各时钟屏内根据需要可配置一台或多台信号扩展箱，信号扩展箱提供多路脉冲信号（1PPS、1PPM、1PPH、事件，空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信号（TTL、422、232、AC、光）、DCF77信号（有源、无源）、时间报文（RS232、RS422/485、光）、NTP网络时间信号，可以满足电厂 / 变电站内 不同设备的对时接口要求。 信号扩展箱的数量及输出信号接口类型根据各小室内对时设备的情况而定。

3 ） 主时钟的时间信号接收单元能接收 GPS/ 北斗卫星发送的协调世界时（ UTC ）信号作为外部时间基准信号。正常情况下，主时钟的时间信号接收单元独立接收 GPS/ 北斗卫星发送的时间基准信号。当某一主时钟的时间信号接收单元发生故障时，该主时钟能自动切换到另一台主时钟的时间信号接收单元接收到的时间基准信号，实现时间基准信号互为备用。当主时钟的时间信号接收单元恢复正常后，该主时钟自动切换回正常工作状态，切换时间小于 0.5 秒，切换时主时钟输出的时间同步信号不会出错。

4 ） 主时钟可输出一路特殊的供主时钟间互联的 IRIG-B （ DC ）码信号，该信号作为互联主时钟的“后备”外部时间基准，当主时钟的“主”外部时间基准故障时，该信号停止输出。消除当主时钟互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。

5 ） 信号扩展箱的时间基准信号输入包括两路 IRIG-B （ DC ）输入。当装置只接一路 IRIG-B （ DC ）输入时，该路输入可以是“ B 码输入 1 ” ，也可以是“ B 码输入 2 ” 。装置接入两路 IRIG-B （ DC ）输入时，以“ B 码输入 1 ” 作为该装置的“主”外部时间基准，“ B 码输入 2 ” 作为“后备”外部时间基准，当“ B 码输入 1 ” 异常时，装置自动切换到“ B 码输入 2 ” 接收“后备”外部时间基准信号，当“ B 码输入 1 ” 恢复正常时，装置自动切换回正常工作状态， 切换时间小于 0.5 秒，切换时装置输出的时间同步信号不会出错。

6 ） 时钟装置具有内部守时功能。当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，切换到内部守时， 使主时钟或信号扩展箱输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换到正常状态工作，切换时间小于 0.5 秒，切换时时钟输出的时间同步信号不会出错。

7 ） 时钟装置 的外部时间基准（ B 码输入）具有时延补偿功能， 能够补偿外部时间基准信号（ IRIG-B ）的传输延时，从而保证了时间基准信号的精度。

8 ） 时钟装置的所有输出信号均经隔离输出，抗*力强，且 各路输出在电气上均相互隔离。

9 ） 时钟装置的某一路输出信号允许短路 5 分钟以上，不会造成对该输出回路的*性损坏。

10 ） 时钟装置的某一路输出信号短路，不会影响其它输出信号。

11 ） 时钟装置具有自复位能力，在因干扰造成装置 CPU 瞬间故障时，能自动恢复正常工作。

12 ） 时钟 装置采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活， 维护方便。

13 ） 时钟装置具有工作状态指示、告警显示和告警信号输出功能。告警信号的电接口类型为继电器空接点，接点耐压 >250V DC 。

14 ） 时钟装置具有时间显示功能，可显示年、月、日、时、分、秒。

15 ） 每台 时钟装置都提供一路TTL脉冲信号（可编程输出1PPS、1PPM、1PPH、事件），供时钟的准确度指标测试。

16 ） 时间同步系统可采用双电源冗余供电 ，任何一路电源消失，系统仍能保持正常工作。 有两种实现方式：a）时钟屏采用时间继电器和接触开关组成电源切换电路。b）时钟装置采用双电源冗余供电，电源供电自适应。

4 ．GPS卫星时钟同步系统的组成

时间同步系统通常由主时钟、若干从时钟、时间信号传输介质组成。根据时间同步系统的配置方式，时间同步系统的结构有多种形式