申報單位：中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司

聯(lián)合申報單位：南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)科技（廣東）有限公司

主要完成人：樊靈孟、盧操、林克全、王文溥、李金、李艷飛

一、案例簡介

在電力系統(tǒng)中，由于電力系統(tǒng)送、受端分散，各自動化裝置內(nèi)部時鐘存在固有誤差，不同裝置之間難以達(dá)到時間同步，且積累誤差將會隨著運(yùn)行時長增加而不斷增大，而對于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、調(diào)度操作等存在時序要求的操作，必須有一個統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)。因此調(diào)度機(jī)構(gòu)、變電站和發(fā)電廠都在大力發(fā)展電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)，為調(diào)度、生產(chǎn)控制等系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信號�，F(xiàn)有GPS基準(zhǔn)時間同步系統(tǒng)存在信號可靠性、安全性和單一依賴風(fēng)險，而北斗衛(wèi)星具備的授時功能為這個問題提供了新的探索方向。本案例基于北斗衛(wèi)星授時技術(shù)，在南方電網(wǎng)構(gòu)建變電站時間同步系統(tǒng)。利用高精度算法測算北斗信號空間傳播時延，采用高精度時鐘模型，消除衛(wèi)星傳播時延和接收機(jī)處理時延誤差，實(shí)現(xiàn)微秒級的時鐘同步精度。在變電站基于主從時鐘部署，基于變電站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主從時鐘、需授時裝置的時間信息同步，通過北斗授時高精度時間同步服務(wù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各個變電站之間的數(shù)據(jù)交換和控制操作的精確同步，從而提高系統(tǒng)的協(xié)同工作效率和可靠性。

二、技術(shù)方案

1）技術(shù)組成：本案例采用北斗衛(wèi)星授時技術(shù)，首先利用高精度算法測量北斗衛(wèi)星信號在空間傳播的延遲時間，包括電離層和對流層延遲。其次采用高精度時鐘模型，根據(jù)環(huán)境因素和設(shè)備特性自動調(diào)整校準(zhǔn)參數(shù)，從而消除衛(wèi)星信號傳播時延和接收機(jī)處理信號時延引起的誤差，實(shí)現(xiàn)微秒級的時鐘同步精度。此外，利用站內(nèi)通信、4G／5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主從時鐘、站內(nèi)需授時裝置的時間信息傳遞。

2）部署方案：在中心站部署高精度時鐘和北斗衛(wèi)星接收天線，設(shè)置為主時鐘。主時鐘由衛(wèi)星接收模塊、輸入模塊、處理模塊，信號轉(zhuǎn)換模塊、守時模塊、輸出模塊和電源模塊等組成。在其余變電站部署高精度時鐘，設(shè)置為從時鐘，從時鐘沒有衛(wèi)星接收模塊，其余與主時鐘相同。主從時鐘、站內(nèi)需授時設(shè)備均通過變電站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行時間信息同步。

3）運(yùn)維管理：對于變電站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)的可用性和安全性由責(zé)任單位牽頭管理，按照南方電網(wǎng)作業(yè)規(guī)范開展運(yùn)維工作；對于站內(nèi)授時裝置的維護(hù)保養(yǎng)計劃，明確維護(hù)周期、維護(hù)內(nèi)容和設(shè)備主人；建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4）應(yīng)用方案：變電站時間同步系統(tǒng)主要采用兩種工作模式。時間同步模式，主時鐘接收、處理包含時間信息的北斗信號，轉(zhuǎn)換為B碼格式的時間信息，將本地時鐘和北斗時間實(shí)時校準(zhǔn)，同時將B碼格式的時間信息通過站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸給從時鐘或者站內(nèi)需授時裝置，從而實(shí)現(xiàn)各個變電站之間的精確同步；守時模式，當(dāng)北斗信號斷開或屏蔽時，主時鐘依靠本地時鐘進(jìn)行守時，等待北斗時間信號恢復(fù)，和北斗時間實(shí)時校準(zhǔn)，獲得高穩(wěn)定度和精確度的時頻信號。從時鐘的工作模式與主時鐘相同，分為與主時鐘時間同步模式和守時模式。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1）北斗衛(wèi)星授時技術(shù)，由于北斗衛(wèi)星具備全球覆蓋、采用多個衛(wèi)星進(jìn)行時間信號傳輸和校準(zhǔn)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)跨地域、遠(yuǎn)距離的高精度時間同步服務(wù)，并且在天氣惡劣和環(huán)境復(fù)雜的條件下，仍能提供穩(wěn)定的服務(wù)。

2）高精度時鐘模型，通過消除衛(wèi)星信號空間傳播時延誤差和接收機(jī)處理時延誤差，可以實(shí)現(xiàn)微秒級的時間同步。

3）變電站時間同步系統(tǒng)可以基于變電站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)需授時裝置和系統(tǒng)的時間同步，并且可以實(shí)現(xiàn)中心站和非中心站之間的時間同步，實(shí)現(xiàn)各個變電站之間的數(shù)據(jù)交換和控制操作的精確同步，從而提高系統(tǒng)的協(xié)同工作效率和可靠性。