愛陸通變電站時鐘授時同步方案
項目背景

隨著智能電網建設的不斷推進,變電站作為電網的核心節點,其自動化、智能化水平日益提高。現代變電站內配備了大量的智能電子設備,包括繼電保護裝置、故障錄波器、測控裝置、同步相量測量單元(PMU)等,這些設備的正常運行都依賴于統一、精確的時間基準。
故障分析與定位的關鍵基礎:當電網發生故障時,需要準確記錄故障發生的時間序列,通過分析不同地點的保護裝置動作信息、故障錄波數據等來還原故障發展過程,精確定位故障點。
繼電保護正確動作的保障:精確時間保證主備保護或區段保護的協調性,避免誤動或拒動。時間不同步可能導致保護裝置誤判系統狀態,造成不必要的跳閘或故障時拒動,引發大面積停電事故。
電網運行監控與控制的必要支撐:同步相量測量單元(PMU)依賴高精度授時,以微秒級時間標記測量數據,從而實現系統狀態可視化和控制,為電網動態監測、穩定性分析提供基礎數據。
變電站時鐘同步系統已成為現代電網不可或缺的基礎設施,是保障電網安全、穩定、經濟運行的重要技術手段。建立一套高可靠、高精度的時鐘同步授時方案,對于提升變電站運行管理水平和電網整體安全穩定性具有重大意義
方案拓撲

方案原理
主時鐘1 / 主時鐘2(熱備架構)
· 工作原理:
o 接收北斗 + GPS雙模衛星信號,解析出標準時間(UTC時間)。
o 內部高穩晶振或銣鐘保持時間,即使衛星信號短暫丟失,也能維持高精度時間。
o 輸出多種授時信號:NTP(網絡)、IRIG-B(編碼)、PPS(秒脈沖)、報文授時等。
o 主時鐘1為主用,主時鐘2為備用,通過“熱備信號”實現主備切換,保障系統高可靠性。
o 通過goose或NTP等協議監測主時鐘與客戶端之間的時間偏差,判斷授時是否正常。
o 若發現時間偏差超限或授時中斷,系統可報警或切換備用時鐘源。
遠動網關機1 / 遠動網關機2 / 監控主機 / PMU主站
· 工作原理:
o 通過以太網接收主時鐘提供的NTP(Network Time Protocol)時間信號。
o NTP客戶端定期向主時鐘請求時間,進行偏差校正,實現毫秒級同步。
o 適用于對時間精度要求不高的設備,如監控系統、調度通信等。
保護裝置 / 測控裝置 / PMU子站
· 工作原理:
o 通過IRIG-B編碼信號接收時間。
o IRIG-B每秒發送一次完整時間信息,精度可達微秒級。
o 適用于對時間精度要求高的設備,如故障錄波、事件順序記錄(SOE)等。
從時鐘(IRIG-B擴展)
· 工作原理:
o 接收主時鐘的IRIG-B信號,作為本地時間源。
o 向過程層設備(如合并單元、智能終端)再次分發IRIG-B信號,實現時間信號的級聯擴展。
o 解決主時鐘端口不足或遠距離傳輸問題。
合并單元 / 智能終端
· 工作原理:
o 接收從時鐘發來的IRIG-B信號,實現采樣數據的時間同步。
o 在IEC 61850系統中,合并單元需確保采樣值(SV)報文時間一致,否則會影響保護計算。
產品介紹
中瑞CEP290時間同步裝置

硬件接口:
1. NTP對時模塊: 4路獨立網口,NTP網絡時鐘信號輸出
2. RS485輸出模塊: 12路RS485串口,可選PPS/PPM/PPH/串口報文/IRIG-BDC/DCF77對時信號輸出
3. RS232輸出模塊: 12路RS232接口,可選PPS/PPM/PPH/串口報文/IRIG-BDC/DCF77對時信號輸出
4. TTL輸出模塊: 12路TTL接口,可選PPS/PPM/PPH/串口報文/IRIG-BDC/DCF77對時信號輸出
5. OC輸出模塊: 8路空節點接口,可選PPS/PPM/PPH/串口報文/IRIG-BDC/DCF77對時信號輸出
6. FIBER輸出模塊: 8路光纖接口,可選PPS/PPM/PPH/串口報文/IRIG-BDC/DCF77對時信號輸出
7. TMU檢測模塊: 時間監測,裝置自檢,IEC61850服務
技術參數:
1. 時間準確度:優于1μs.
2. 北斗參數:
接收載波頻率:1561.098MHz
授時精度:20ns
接收靈敏度:重捕獲:-158dBm,跟蹤:-160dBm
3. GPS參數:
接收載波頻率:1575.42MHz
授時精度:20ns
接收靈敏度:重捕獲:-160dBm,跟蹤:-163dBm
4. 守時性能:采用高精度恒溫晶振,馴服2h后,守時24h之內,精度優于0.17μs/h
8. Goose/NTP監測精度:優于1ms
9. Goose/NTP負載能力:64個
10. EMC:滿足GB/T 17626.2/4/5 IV級標準,GB/T 17626.8/9/10 IV級標準
11. 工作電源:雙電源輸入,雙電源之間互為冗余備份;110VDC、220VDC和220VAC通用
12. MTBF:大于30000小時

























