浅述电力系统通信网络传输方式及时间同步技术

倪翠兰

（四川省电力公司眉山公司，四川 眉山 620010）

1 时间同步技术简介

传统的数字同步网是由时钟基准源、同步信号传输链路及需要接受时钟同步信号的网元以一定的网络结构组成，通过同步技术可以保证网内各网元在同一频率下稳定工作，为各业务网中的网元提供频率精准而稳定的同步时钟信号，使各网元相互之间能够稳定地关联工作。

时间同步与传统的数字同步略有不同，传统数字同步一般是指频率的同步，没有时、分、秒等这种详细的时间信息，而时间同步技术则是具有详细时间概念的一种同步技术。时间同步系统是一种能接受外部时间基准信号，并按照要求的时间精度向外输出时间同步信号和时间信息，同步校准网络内其他时钟的支撑系统。网络中引入时间同步系统的目的是要将时间基准信息能够准确地传递到各个控制点，实现对众多对时装置的时间精确度、工作状态进行校准和控制，保证自动化装置接收到精确的时间同步信号，以便对全网进行统一监管。

2 时间同步的关键技术

2.1 时钟源

GPS全球定位系统（Global Positioning Sys-tem）是美国于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，并向全球范围内提供定时和定位的功能，全球任何地点的GPS用户使用低成本的GPS接收机接受卫星发出的信号，通过经度、纬度、高度和用户时钟与GPS主钟标准时间的时刻偏差，获取准确的空间位置信息、同步时标及标准时间。目前已经成功地应用于导航、授时、高精度测量等领域。

北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navi-gation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

2.2 网络传输方式

电力通信网基本上是以有线通信方式进行网络组建和数据信息的传送，如SDH/MSTP、数据通信网等，目前通信行业内广泛被用于有线通信网络进行时间同步信息传输的方式主要有B码、NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）、PTP（Precision Time Protocol，精密时钟同步协议）等方式。

B 码方式传输：IRIG（Inter-Range Instrumen-tation Group，跨范围仪器组）标准的串行时间码共有六种格式，即IRIG-A、B、D、E、G、H。它们的主要差别是时间码的帧速率不同，从最慢的每小时1帧的D格式到最快的每10毫秒1帧的G格式。由于IRIG-B格式时间码（以下简称B码）是每秒1帧的时间码，最适合使用的习惯，而且传输也较容易。因此，在IRIG六种串行时间码格式中，应用最为广泛的是B码。

为了便于同步信息传递，用频率为1kHz的标准正弦波载频进行幅度调制，调制后的通常称 IRIG-B（AC）码，IRIG-B（AC）码的接口采用平衡接口，同步精度在数十微秒量级；未经幅度调制的通常称IRIG-B（DC）码，IRIG-B（DC）码的接口通常采用TTL接口和RS-422接口传输，同步精度在亚微秒量级。

3 时间同步网的网络模型

考虑到目前电网通信基本以SDH/MSTP光传输通信网和数据网为主,时间同步组网应考虑在充分利用现有通信方式和资源的基础上进行时间同步组网。

方案一：如图1所示。通过SDH/MSTP光传输网上进行组网。一种方式是在主时钟所在位置采用具有POS模块或E1接口的路由器，与光传输设备现有的光口及E1进行连接，通过SDH/MSTP光传输网传送时间信号；另一种方式是主时钟所在位置采用协议转换的方式，通过SDH/MSTP光传输通信网传送时间信号。

无论是采用协议转换器、带POS模块的路由器或者具有E1接口的路由器，其关键都是为了实现E1/ETH的转换，并通过SDH网络进行时间同步信息的传输。此方案可实现NTP和PTP组网，当然在具体组网时，还应根据实际情况进行网络硬件设备的选择。

方案二：如图2所示。当时间同步网内各节点均有SDH/MSTP资源，并且以太板卡端口充足时，可考虑采用IP over SDH的方式传输时间信号；当同步各节点均处于电力数据网内，同步网内各节点可全部采用电力数据网进行时间信号传输。

图1 时间同步系统解决方案一

4 时间同步网的引入及注意事项

电力系统通信作为电网安全生产，稳定运行，高效管理的必要手段，近年来得到飞速发展，随着智能电网的建设，时间同步系统将为电网生产业务及内部管理中发挥重要作用。在进行时间同步网的建设中要充分因地制宜地考虑需求，时间同步网既要符合通信技术发展趋势，又要符合时间同步技术发展趋势，从安全性、可靠性、经济型多角度进行考虑。组网结构宜采用空中和地面同步技术相结合的体制，空中采用GPS、北斗等卫星信号作为基准。根据需求采用NTP/PTP技术进行地面链路时间同步信号的传送。

图2 时间同步系统解决方案二

随着电力系统建设的规模化和扩大化，自动化水平的不断提高，为满足生产业务及管理的需要，时间同步技术的引入倍现重要。组建时间同步网时，可根据电力网实际现状，灵活选择组网方式。

5 结语

同步操作是电网可靠性的关键，为了应对电网中众多自动化设备运行变量的瞬变，精准的时间信息在保证电网稳定工作中起着重要的基础作用，总而言之，伴随着智能电网的建设，电网中的时间因素已经越发重要，为了能够体现数字化电网高质量、现代化的稳定运行，充分完善时间同步机制对智能电网的未来发展有着重大的实际意义。

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