智能变电站时间同步系统异常分析
冯正伟，何祥文，杨 鑫
【摘 要】在智能变电站中，时间同步系统为全站智能设备提供一个准确、安全、可靠的时钟源。通过对智能变电站的时间同步系统进行深入分析，总结出时间同步系统异常对智能变电站的站控层、间隔层和过程层设备的影响，为智能变电站时间同步系统的异常处理提供参考。 【期刊名称】浙江电力 【年(卷),期】2014(000)009 【总页数】5
【关键词】智能变电站；时间同步；网络时间协议
0 引言
变电站同步系统主要作用是通过接收授时系统所发播的标准时间信号和信息来校准本地时钟，实现标准时间信号、信息的异地复制[1]。从而为变电站内各类运行设备提供精确、安全、可靠的时间基准，以满足不同等级的时间同步精度要求。
与常规变电站相比，基于IEC 61850标准的智能变电站大量的采用IED设备（智能电子设备），对时间同步精度有更高的要求。当时间同步系统出现异常或授时通信中断时，智能变电站内的IED设备将失去外部的时钟源，时间精度必将受到影响。
1 智能变电站主要对时方式
1.1 硬对时（脉冲对时）
主要有PPS（秒脉冲信号）、PPM（分脉冲信号），以及PPH（时脉冲信号）。
对时脉冲是利用GPS（全球定位系统）所输出的脉冲的上升沿（或下降沿）来进行时间同步校准[2]，对时精度高，但不包含年月日等时间信息，传输信道包括电缆和光纤。硬对时按接线方式可分成差分对时与空接点2种方式。 1.2 软对时（串口报文对时）
主钟通过串口以报文的形式发送时间信息，报文内容包括年、月、日、时、分、秒等在内的完整时间。待对时装置通过串行口读取同步时钟每秒1次串行输出的时间信息实现对时，串口又分为RS232接口和RS485接口方式。一般精确度为ms级，输出距离从几十到上百米。串口对时往往和脉冲对时配合使用，弥补脉冲对时只能对时到秒的缺点。 1.3 编码对时
目前普遍采用IRIG-B码（美国靶场仪器组B型码）对时，有调制和非调制2种。IRIG-B码实际上是一种综合对时方案，输出的帧格式既包含了对时的准时沿，又包含了串口报文对时的时间信息[2]。IRIG-B码可靠性高、接口规范，因此得到了广泛的应用，但不便于组建时间同步网。根据传输介质的不同，B码对时又分为光B码和电B码，对时精度可以达μs级。 1.4 网络对时
网络对时是以电力自动化系统现有数据网络提供的通信通道为依托，为接入网络的任何系统提供对时。主时钟将时间信息按特定协议封装为数据帧，发送给各被授时装置，被授时装置接收到报文后通过协议解析，获取当前时刻信息，校正时间，达到与主时钟时间同步的目的。
网络对时方式的授时精度因所采用协议的不同而有所差异：其中NTP（网络时间协议）授时精度可达到50 ms；SNTP（简单网络时间协议）授时精度可达
到1 s；PTP（精确时间协议）授时精度可达到1μs。目前变电站站控层网络大多采用SNTP，而智能变电站的IEEE 1588协议标准使用的为PTP[2]。
2 智能变电站时间同步系统典型方案
2.1 典型方案1
采用简单网络对时SNTP和IRIG-B码对时方式相结合，各层设备对时方式如表1所示。
其中站控层采用SNTP，将时间同步系统接入站控层MMS（制造报文规范）网交换机实现对时信号的网络传输；间隔层采用电B码对时方式，通过电缆对间隔层保护装置、测控装置等设备点对点传输IRIG-B码信号予以对时；过程层采用光B码对时方式，通过光缆对过程层合并单元、智能终端等设备点对点传输IRIG-B码信号予以对时，时间同步系统框图见图1。 2.2 典型方案2
采用SNTP与IRIG-B码对时和IEEE 1588网络对时方式相结合。其中站控层、间隔层对时方式同方案1；过程层采用IEEE 1588网络对时方式，将时间同步系统通过光缆接入过程层GOOSE（面向通用对象的变电站事件）网中心交换机，通过交换机对过程层的合并单元、智能终端等设备授时。
该方案对过程层交换机要求较高，但对时精度高，并节约了与过程层点对点的光缆及敷设施工，时间同步系统框图见图2。 2.3 典型方案3
智能变电站的所有设备全部采用IEEE 1588网络对时方式。
站控层、间隔层、过程层对时输入均采用IEEE 1588网络对时方式。将时间同步系统同时接入MMS网、GOOSE网交换机，通过站控层MMS网交换机实
智能变电站时间同步系统异常分析
