田安琪，朱尤祥，于秋生，刘 磊，周 洁

（国网山东省电力公司 信息通信公司，山东 济南 270001）

0 引 言

电网内各电厂和变电站设备要求时间统一，包括调度自动化系统、继电保护及故障信息系统、安稳控制系统、PMU系统、电能量计量系统、行波测距系统以及故障录波系统等[1]。目前，厂站时间同步系统多采用互备主从模式时间同步系统，相比子母钟系统提高了运行可靠性。为进一步提高电力自动化时间同步系统的灾备能力，本文利用BITS设备为自动化时间同步系统提供第三路路由，并基于IRIG-B码选择不同通信传输体制的信号接收可靠性测试方案。

1 现 状

1.1 授时系统现状

目前，山东电力厂站自动化时间同步系统授时源主要为中国的北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）和美国的全球定位系统（Global Positioning System，GPS），暂未接收来自地面BITS设备的第三路授时源[2]。

为了克服天基卫星定位导航授时（positioning，Navigation, and Timing，PNT）系统容易受电子干扰、环境以及地形的影响导致故障率较多等问题，实现将天空GPS北斗卫星信号搬到地面。我国开始逐渐建立同步授时系统，而欧美等发达国家从多年前已经开始相关的技术研究，与之相比，我国的授时技术仍落后很多，所以在相关的文件中指出“适时启动新一代授时系统建设，支撑超精密时间频率技术开发，逐步形成高精度卫星授时系统和高精度基地授时系统共同发展的格局”，不断加快我国的基地授时系统建设与早日建成授时系统对我国的进步与发展同等重要。

1.2 山东电力省级传输网现状

山东电力省级SDH光传输网主要由10G（A网）和2.5G（B网）两个独立传输系统组成，主要承载继电保护业务等E1业务。A网覆盖范围为省公司及省备调，所有500 kV及以上等级变电站、各地市公司，B网覆盖范围为省公司本部及省备调，所有500 kV及以上等级变电站、各地市公司及地市第二汇聚点[3]。

山东电力省级PTN光传输网由一个传输系统组成，主要承载视频会议等以太网业务，覆盖范围为省公司及省备调、地市公司、支撑单位，所有500 kV及以上等级变电站。

山东电力省级OTN光传输网由一个传输系统组成，主要承载大颗粒业务，覆盖范围为省公司及省备调、地市公司、部分支撑单位，所有500 kV及以上等级变电站。

1.3 山东电力频率同步网现状

2018年，山东电力建成全面覆盖且安全可靠的频率同步网，为传输网和业务网提供高质量定时基准信号。省中心节点配置一台全网基准时钟作为全网基准源，配置一台铯钟和双卫星接收机，以提供高精度的基准信号。覆盖地市公司和部分500 kV变电站的时钟可通过省级传输网进行溯源，覆盖县公司和部分220 kV变电站的时钟可通过各地市通信网进行溯源[4]。

1.4 时间同步网建设的必要性以及意义

1.4.1 必要性

数字式的监控设备和继电保护时间基准的获取，最早由设备内部时钟提供，由于各装置内部时钟的质量有所差异，所以在工作一段时间后，各个设备的时间就会在一定程度上存在差异，从而为社会和人们的生产生活带来不利影响，严重阻碍社会的发展。

1.4.2 意 义

时间同步系统的建立有利于为电力系统的计费、运行以及维护确定统一的时间标准，提高电力系统的服务质量，为提供更优质的服务奠定良好的基础。对于电力生产系统，精确的时间有利于保证设备的良好运行和更准确的计费，减少与客户之间的矛盾，对于维护部门，时间同步有利于排除定位系统故障，解决系统中存在问题，而对于电力测试部门，有利于保证试验结果的有效性和完整性。

2 测试方案探讨

2.1 测试系统

IRIG是靶场间测量仪器组（Inter Range Instrumentation Group）的简称，IRIG-B码的时帧速率为1帧/s，可传递100位的信息，完成时间和频率同步。省中心节点的全网基准时钟可输出IRIG-B码时间信号，供其他设备使用。为测试通信方式对IRIG-B码时间信号的影响，在省中心节点和备用中心节点之间搭建如图1所示的测试环境，利用单一变量法进行对比测试。

利用省中心节点全网基准时钟为测试系统提供时间源，铯原子钟用于发送时间校准频率信号给双铷钟BITS，双铷钟BITS用于接收卫星基准时间信号，并根据时间校准频率信号对卫星基准时间信号进行校准，得到IRIG-B码授时信号并发送给省中心节点时间同步系统[5]。

图1 时间同步测试系统

省中心节点自动化时间同步系统用于接收IRIG-B码时间信号，进行时间信号分发，还可以接收来自安装在厂站侧时间同步系统的时间信号，并发送至监控系统进行数据分析对比。厂站侧安装时间同步系统，通过通信传输通道接收时间信号。监控系统安装于省中心节点，能够实现全网时间信号的实时监控，并对比分析时间信号。

2.2 测试因素选择

为了方便进行测试，选用省级传输网承载时间信号进行传递。山东电力省级传输网主要包括SDH、PTN以及OTN，基于IRIG-B码的小颗粒业务及省级传输网的现状，OTN系统暂不能传输小颗粒业务，因此选用SDH网络和PTN网络作为通信传输通道进行测试。但是SDH的传输通道是刚性带宽，而PTN的传输通道是弹性带宽，这可能会对时间信号的延时产生影响[6]。

备用中心节点配有省级SDH设备、PTN设备以及OTN设备，设备类型齐全，且省中心节点与备用中心节点之间地理距离居中，省级SDH传输网与省级PTN传输网在省中心节点与备用中心节点之间的路由基本一致，交通方便，适合开展测试，于是选用备用中心节点作为测试的另一端节点[7]。

2.3 测试方法

为了测试通信方式对时间信号的影响，需要按照以下步骤进行开展工作。首先在卫星接收正常的情况下，省中心节点和备用中心节点安装时间同步系统设备，基于SDH和PTN开通省中心节点与备用中心节点之间的传输通道，按照图1进行连线。其次经过一个月的测试后，在监控系统中分析数据，查看两种通信方式对时间信号精度和偏差值的影响。最后在关闭卫星接收功能即模拟卫星实效情况下，在监控系统中观测数据，查看两种通信方式对时间信号的精度和偏差值。

3 结 论

随着科学技术的不断进步与发展，通信网络逐渐被广泛应用，同时也对网络的时间同步与传输协议提出了更严格的要求，并且随着社会的不断进步与发展，对时间精确度的要求也越来越高。利用IRIG-B码授时既含有秒脉冲信息又含有时间报文，对外传输采取标准的RS-422总线，可以直接接到有IRIG-B码的输入接口的设备上进行对时。本文从山东电力授时现状出发，通过测试探讨通信方式对时间信号的影响，为基于地面时钟的时间同步技术应用提供数据依据，验证地面时钟为时间同步系统提供第三路由的可行性。