高精度多时钟源卫星统一对时系统的研究与应用.PDF

2.5 高精度多时钟源卫星统一对时系统的研究与应用  简要信息 【获奖类型】应用一等奖 【任务来源】横向 【课题编号】BITC-JK-2008-JS-032 ，BITC-JK-2011-JS-004 ， BITC-JK-2011-JS-007 ，BITC-JK-2011-JS-009 ， BITC-JK-2012-JS-023 2006 1 2014 5 【课题起止时间】 年 月～ 年 月 【完成单位】北京中水科水电科技开发有限公司 【主要完成人】陶 林、李 伟、袁平路、郭超一、王桂平、文正国、王峥瀛、 骆 昊  立项背景 电力系统发电厂、变电所其二次设备含有监控系统、继电保护系统、调速系 统、励磁系统、故障录波器，为了保证这些系统安全运行急需一套统一的时间同 步系统。八十年代一直没有一个良好的时钟同步方案，科研人员曾经考虑使用原 子钟或广播报时声音解码来实现对时，但前者造价太高，后者精度太差，终究无 法实现全厂时间统一。九十年代随着美国GPS 全球卫星系统建立，使得全球导 航、定位及授时成可能。1996 年随着GPS 技术成熟及民用化开发，再加上高速 光纤通信技术发展，使得基于GPS 建立电厂全厂时钟同步系统成为可能，北京 中水科水电科技开发有限公司（水科院自动化所）一直跟踪GPS 前沿技术，并 在2000 年成功研制BSS-3 型GPS 同步时钟装置，并逐渐开始在电厂、变电所中 广泛应用。2005 年以后GPS 系统已广泛渗透到军事、工业、民用领域，它对国 民经济的影响越来越大，因此建立一套中国自主知识产权的卫星系统突显越来越 2003 12 重要，在我国政府大力支持下，在科研技术人员共同努力下， 年 月中国 第一代北斗导航定位系统北斗一号建成并正式开通运行，使得我国卫星应用打破 单一依靠美国GPS 系统的局面。  详细科学技术内容 32 1 （）总体思路 电网时间同步按照三级结构组时间主干网，网调时间同步系统作为一级时间 源；区域中心、部分水电厂的时间同步设备作为二级时间源；其余水电站及500KV 变电所的时间同步设备作为三级时间源。每一级时间源接收上级地基时间基准信 号，并为下一级提供地基时间基准信号。每一级时间源可根据要求配置天基、地 基互备提高系统的可靠性。地基时间基准信号可以采用DCLS 或PTP 信号。 一级（或二级、三级）时间源典型配置：作为时间源汇聚中心配置区域基准 LPR 时钟（ ），区域基准时钟由两台独立互备主钟构成，每台主钟都能同时接收 GPS 和北斗二代双模信号，两台主钟通过光纤互备，配置铷原子钟作为自主守时， 实现在GPS 和北斗二代双模信号丢失时保持时钟精度。 对于水电厂先建立时间源主站（主时钟），然后根据电厂发电机组及开关站 分布情况，建立二级或三级扩展时钟，并通过光纤与上一级连接，逐步实现分布 全厂的时钟网络覆盖。 图1 东北电网时间同步系统组网方案图 2 （）技术方案 时间同步系统采用卫星集中接收，分层、分布网络结构。时钟主站作为网络 的第一层，为整个系统提供时基，在各个区域设置时钟分站作为网络的第二层， 在各机组、间隔层、设置时钟扩展装置作为网络的第三层，为各层现地自动设备 33 对时。 1）典型一级主站设计方案： A 通常在发电厂中控室辅助盘室配置时钟主站，时钟主站由两台互备主钟（、 B ）构成，每台主钟都同时接受BD2 和GPS 信号，两台主钟光纤互备。另配置 C A B 一台铷原子钟 ，为主钟 、主钟 提供本地守时信号。每台主钟都带相同数量 的光输出接口，为下一级时钟设备提供互备光输