CN103412477B - 保障电网全网时间同步的授时系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保障电网全网时间同步的授时系统，包括设于电网中的变电站，所述变电站设有用于与GPS/北斗卫星进行对时的对时模块以及可控铷原子钟。所述变电站还设有时钟监控装置，所述时钟监控装置用于监测对时模块的2路GPS/北斗时钟。所述时钟监控装置设有供铷钟对时车进行校准的可控铷钟接口。所述时钟监控装置还与其所在变电站中的可控铷原子钟连接。本发明还包括电力专用通信网，每个变电站内的时钟监控装置均连接在该电力专用通信网中。本发明结构简单，精度高，可保证在较长一段时间内满足电网安全运行要求。
Description
技术领域
本发明涉及电网中的时间同步系统，具体地指一种保障电网全网时间同步的授时系统。
背景技术
随着电网规模的扩大和自动化水平的提高，不仅作为电网基本组成单元的变电站、发电厂和调度中心内部众多与时间有密切关系的自动化设备和数字化控制系统对统一、精确授时的依赖程度越来越高，而且电网内对发生事件的记录，如电网故障时刻的确认、事件记录和告警时间的准确统一、系统运行状况、性能分析等对时间精度的要求越来越高。为了保证系统时间的统一性，目前电网中主要是利用全球定位系统(GPS)/北斗提供精确授时，对系统时钟进行校准。
然而，GPS受美国军方控制.其可用性及授时精度受制于美国的GPS政策，存在一定的风险和不可依赖性。我国的北斗星卫星导航系统由于卫星数量有限，精度尚不满足电力系统要求，尚未大规模使用。在这种情况下，极有可能出现电网系统时钟长时间没有校准的情况，积累误差，造成相当可观的时钟误差，将会对电网安全、经济、优质运行，事故分析及运营科学管理造成严重影响。例如：总调EMS系统对网内省际间联络线送受电力的考核，由于各省(区)调的EMS系统的时钟系统及相互间的误差，使得各级调度EMS主站采集并记录打印出的每10min送受电力分量和总加值存有差异；当电网发生事故时，EMS主站采集并记录事故厂站有关断路器动作的时间与继电保护设备记录的断路器动作时间不一致，而且偶有出现相关断路器动作先后顺序与实际动作顺序不符；电网电量采集与计费系统，每分钟采集相关计量测点电量并统计计算出结算电费，也由于不同主站系统时钟系统的误差原因，针对某一时刻的电量值总是存有差异等。
总之，在GPS/北斗全网统一标准时钟的基础上，建立健全全网统一的标准时钟备用对时系统是非常必要的，也是急需的。另外，DCLS时延补偿、NTP(Network Time Protocol网络时间协议)和P(Precision Time Protocol精确时间对时)等时间同步系统组网的方式，可保证区域电网的时间统一，但是实现全网时间统一，将耗费大量的通信资源，不利于电网安全运行。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的不足而提供一种保障电网全网时间同步的授时系统，该授时系统结构简单，精度高，利于实际电网中的应用。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种保障电网全网时间同步的授时系统，包括设于电网中的变电站，所述变电站设有用于与GPS/北斗卫星进行对时的对时模块以及可控铷原子钟。
在上述技术方案中，所述变电站还设有时钟监控装置，所述时钟监控装置用于监测对时模块的2路GPS/北斗时钟。
在上述技术方案中，所述时钟监控装置设有供铷钟对时车进行校准的可控铷钟接口。
在上述技术方案中，所述时钟监控装置还与其所在变电站中的可控铷原子钟连接。
进一步地，保障电网全网时间同步的授时系统还包括电力专用通信网，每个变电站内的时钟监控装置均连接在该电力专用通信网中。
本发明在对时模块运行正常情况下，电网内变电站系统通过对时模块与GPS/北斗卫星进行对时，获取高精度时钟，并在一定时间周期内，校准该变电站内可控铷原子钟；在对时模块运行非正常情况下，网内变电站系统从站内可控铷原子钟获取高精度时钟，由于铷原子钟时间精度为1.6×10－6S，相对于电网系统需求的时间精度ms级，可保证在较长一段时间内满足电网安全运行要求。
附图说明
图1为本发明保障电网全网时间同步的授时系统的结构示意图。
图2为图1中变电站内的连接结构示意图。
图3为图1中变电站内的另一种连接结构示意图。
图4为本发明保障电网全网时间同步的授时系统的联网结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，保障电网全网时间同步的授时系统包括设于电网中的变电站，所述变电站设有用于与GPS/北斗卫星进行对时的对时模块以及可控铷原子钟。
本实施例中，可以通过在重要变电站/换流站或者全体变电站配置一可控铷原子钟，保障网内变电站时间统一。在对时模块运行正常情况下，电网内变电站系统通过与GPS/北斗卫星进行对时，获取高精度时钟，并在一定时间周期内，校准该变电站内可控铷原子钟；在对时模块运行非正常情况下，网内变电站系统从站内可控铷原子钟获取高精度时钟，由于铷原子钟时间精度为1.6×10-6S，相对于电网系统需求的时间精度ms级，可保证在较长一段时间内满足电网安全运行要求；另外，考虑到可能存在对时模块超长时间内非正常运行以及所有变电站安装可控铷原子钟存在时间周期与进度安排，采用铷钟对时车移动式对时方式，对尚未安装可控铷原子钟的变电站进行对时以及对超长时间未校准的站内可控铷原子钟进行对时，铷钟对时车在执行任务前，需与调度中心铯原子钟对时。
实施例2
为了保障站内授时系统的可信度，站内授时系统采用双GPS/北斗时钟冗余设计，即在实施例1保障电网全网时间同步的授时系统的变电站内增加一时钟监控装置，通过时钟监控装置监测2路对时模块时钟，并分析判断，考虑到变电站安装可控铷钟的时间周期，时钟监控装置保留一可控铷钟接口，保障时钟监控装置输出至扩展时钟的时钟可信、准确。
本实施例系统结构如图2所示，时钟监控装置至扩展时钟的输出信号与对时模块主时钟I一致。时钟监控装置在变电站系统每个对时周期内，分别从对时模块主时钟I、主时钟II获取时钟信号，进行对比分析、控制输出：若主时钟I、主时钟II运行正常，时钟在允许误差内，保持时钟输出信号不变；若主时钟I或主时钟II运行失步，两路主时钟偏差较大，时钟监控装置通知调度中心，调度中心安排铷钟对时车进站，将移动式可控铷原子钟接入时钟监控装置预留接口进行分析，时钟监控装置取接入的移动式可控铷原子钟的时钟信号以该移动式可控铷钟的时钟作为基准进行比对，偏差大的即为失步时钟，时钟监控装置立即切换输出信号保持与正常主时钟一致；若对时模块受到干扰或者主时钟损坏，两路或一路主时钟无对时信号输出，时钟监控装置通知调度中心，调度中心安排铷钟对时车进站，将移动式可控铷原子钟接入时钟监控装置预留接口，时钟监控装置立即切换输出信号保持与移动式可控铷原子钟一致。
实施例3
为了进一步保障站内授时系统的可信度，本实施例在实施例2授时系统的基础上，时钟监控装置还与变电站中的可控铷原子钟连接。
本实施例系统结构如图3所示，时钟监控装置至扩展时钟的输出信号与对时模块主时钟I一致。时钟监控装置在变电站系统每个对时周期内，分别从对时模块主时钟I、主时钟II、可控铷钟获取时钟信号，进行对比分析、控制输出：若主时钟I、主时钟II运行正常，时钟在允许误差内，保持时钟输出信号不变，并判断是否达到铷钟校准周期，校准可控铷钟；若主时钟I或主时钟II运行失步，两路主时钟偏差较大，时钟监控装置取可控铷钟的时钟信号以可控铷钟的时钟作为基准进行比对，偏差大的即为失步时钟，时钟监控装置立即切换输出信号保持与正常主时钟一致，并通知调度中心；若对时模块信号受到干扰或者主时钟损坏，两路或一路主时钟无对时信号输出，时钟监控装置立即切换输出信号保持与可控铷原子钟一致，并通知调度中心，调度中心安排铷钟对时车进站，将移动式可控铷原子钟接入时钟监控装置预留接口，时钟监控装置立即切换输出信号保持与移动式可控铷原子钟一致。
如图4所示，本发明还可以借助变电站已有的电力专用通信网络，在调度中心设置一全网时钟监测中心，将每个变电站内的时钟监控装置针对站内对时模块的失步、损坏信息以及可控铷钟的误差信息上传至监测中心，以便运行维护人员及时采取必要的措施，保障电网时间统一；以便统计在役可控铷钟的误差，发现并及时更换误差偏大的铷原子钟。
Claims (2)
1.一种保障电网全网时间同步的授时系统，包括设于电网中的变电站，其特征在于：所述变电站设有用于与GPS/北斗卫星进行对时的对时模块以及可控铷原子钟；所述变电站还设有时钟监控装置，所述时钟监控装置用于监测对时模块的2路GPS/北斗时钟；所述时钟监控装置设有供铷钟对时车进行校准的可控铷钟接口；所述时钟监控装置还与其所在变电站中的可控铷原子钟连接。
2.根据权利要求1所述保障电网全网时间同步的授时系统，其特征在于：还包括电力专用通信网，每个变电站内的时钟监控装置均连接在该电力专用通信网中。
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