丁慧霞，盧 錕，滕 玲，汪 洋

（中國(guó)電力科學(xué)研究院 北京 100192）

1 概述

智能電網(wǎng)的快速推進(jìn)，要求全網(wǎng)協(xié)調(diào)一致，對(duì)時(shí)間同步的要求日益迫切，需要準(zhǔn)確、安全、可靠的時(shí)鐘信號(hào)，為電力系統(tǒng)各類(lèi)運(yùn)行設(shè)備和業(yè)務(wù)提供精確的時(shí)間服務(wù)。但目前電力系統(tǒng)具有時(shí)間同步需求的站點(diǎn)多采用自建GPS天線獲取時(shí)間信號(hào)，不成網(wǎng)絡(luò)體系，無(wú)法統(tǒng)一管理，將無(wú)法滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)一步要求。

在通信專(zhuān)業(yè)，“同步”概念是指頻率的同步，即數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率同步，其誤差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。目前，在通信網(wǎng)中，頻率同步問(wèn)題已經(jīng)基本解決，而時(shí)間的同步還沒(méi)有得到很好的解決。時(shí)間同步是指網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)應(yīng)用界面的時(shí)鐘的時(shí)刻和時(shí)間間隔與協(xié)調(diào)世界時(shí)間（UTC）同步，最起碼在全國(guó)范圍內(nèi)要和北京時(shí)間同步。時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)是保證時(shí)間同步的基礎(chǔ)，構(gòu)成時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)可以采取有線方式，也可以采取無(wú)線方式。

本論文根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)的各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)、發(fā)電廠、變電站、集控中心的各種系統(tǒng)(如調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng))和設(shè)備(如繼電保護(hù)裝置、智能電子設(shè)備、事件順序記錄(SOE)、廠站自動(dòng)控制設(shè)備、安全穩(wěn)定控制裝置、故障錄波器)對(duì)時(shí)間同步的要求，提出采用電力SDH光纖通信系統(tǒng)傳輸時(shí)間同步信號(hào)的方案，提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，以滿足確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)間一致性，提高線路故障測(cè)距、相量和功角動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而提高電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制的水平，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和可靠性，適應(yīng)我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展需要[1～5]。同時(shí)，對(duì)該方案進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出利用電力SDH系統(tǒng)傳輸時(shí)間同步信號(hào)組網(wǎng)中需注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 時(shí)間同步技術(shù)

時(shí)間同步技術(shù)是解決相位同步問(wèn)題。時(shí)間同步可采用多種通信技術(shù)，每一種技術(shù)都各有特色，不同技術(shù)的時(shí)間同步準(zhǔn)確度也有較大差異，具體見(jiàn)表1。

2.1 衛(wèi)星系統(tǒng)同步技術(shù)

GPS時(shí)間同步技術(shù)是當(dāng)前比較成熟并在國(guó)際上廣泛使用的時(shí)間同步技術(shù)。電力系統(tǒng)的時(shí)間同步也采用該方式。但是，該技術(shù)存在3個(gè)問(wèn)題：第一，GPS系統(tǒng)受美國(guó)軍方控制，其P碼僅對(duì)美國(guó)軍方和授權(quán)用戶開(kāi)放,民用C/A碼的時(shí)間同步精度比P碼低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而且其安全性沒(méi)有保障；第二，GPS信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳輸，易受外界干擾；第三，GPS接收機(jī)的時(shí)刻信號(hào)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口 （如RS-232接口）輸出的，很多網(wǎng)上在用設(shè)備（如交換機(jī)）并沒(méi)有這種專(zhuān)用接口。與GPS技術(shù)類(lèi)似的還有前蘇聯(lián)的GLANASS系統(tǒng)和我國(guó)的“北斗”系統(tǒng)。 GLANASS系統(tǒng)由于經(jīng)濟(jì)原因，星的數(shù)量有限，不能夠24小時(shí)全天候地觀察到衛(wèi)星，穩(wěn)定性和可靠性無(wú)法保障?！氨倍贰毕到y(tǒng)民用正在推廣，星數(shù)量正逐步增加，在我國(guó)未來(lái)將成為GPS的替代或備用系統(tǒng)。

表1 各種常用的時(shí)間同步技術(shù)

2.2 短波收時(shí)和長(zhǎng)波授時(shí)時(shí)間同步技術(shù)

利用無(wú)線電信號(hào)授時(shí)已有至少80年的歷史，其覆蓋范圍廣，接收和發(fā)送設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉。與互聯(lián)網(wǎng)授時(shí)技術(shù)相比，該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)地校準(zhǔn)本地時(shí)鐘。一般這種接收設(shè)備都具有IEEE-488、RS-232等標(biāo)準(zhǔn)接口，以便于連接。目前,國(guó)內(nèi)只有中科院陜西天文臺(tái)使用短波信號(hào)授時(shí)。國(guó)際上，長(zhǎng)波授時(shí)主要使用羅蘭-C系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)發(fā)射臺(tái)設(shè)在沿海地區(qū)，主要用于軍用和導(dǎo)航，尚不適合民用。

2.3 電話撥號(hào)時(shí)間同步技術(shù)

電話撥號(hào)授時(shí)（ACTS）使用的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要電話線、模擬調(diào)制解調(diào)器、普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)和簡(jiǎn)單的用戶端軟件即可。同時(shí)，ACTS還提供反饋技術(shù)，它可以部分地抵消電話線的傳輸時(shí)延。目前,這種技術(shù)主要用于校準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)間，若想用來(lái)校準(zhǔn)其他本地設(shè)備時(shí)鐘還需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設(shè)備的接口硬件以及相應(yīng)的軟件。電話撥號(hào)授時(shí)不具備實(shí)時(shí)性，通常是免費(fèi)的，用戶端軟件也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)下載。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和中科院陜西天文臺(tái)都提供這種授時(shí)服務(wù)。

2.4 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間同步技術(shù)

使用互聯(lián)網(wǎng)同步個(gè)人計(jì)算機(jī)的時(shí)間是十分方便的，目前國(guó)內(nèi)外都免費(fèi)提供這種服務(wù)。微軟公司已將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）嵌入到Windows XP操作系統(tǒng)中，只要計(jì)算機(jī)能聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)，就能進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)時(shí)鐘校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的NTP采用的是RFC 1350標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（SNTP）采用的是RFC 1769標(biāo)準(zhǔn)。NTP協(xié)議包含一個(gè)64 bit的協(xié)調(diào)世界時(shí)時(shí)間戳，時(shí)間分辨率是200 ps，并可以提供1～50 ms的時(shí)間校準(zhǔn)精度。NTP也可以估算往返路由的時(shí)延差，以減小時(shí)延差所引起的誤差。但實(shí)驗(yàn)表明：這種技術(shù)在洲際間的時(shí)間校準(zhǔn)精度只能達(dá)到幾百毫秒，甚至只能達(dá)到秒的量級(jí)。其準(zhǔn)確度和NTP服務(wù)器與用戶間的距離有關(guān)，一般在國(guó)內(nèi)或區(qū)域內(nèi)可以獲得1～50 ms的時(shí)間校準(zhǔn)精度。目前，國(guó)際上有幾百臺(tái)一級(jí)時(shí)間服務(wù)器提供這種時(shí)間同步服務(wù)，其中美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的性能最好。

另外，還有兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的、低精度的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間協(xié)議：Time 協(xié)議（RFC 868）和 Daytime 協(xié)議（RFC 867），可以提供1 s校準(zhǔn)精度的廣域網(wǎng)時(shí)間同步。

2.5 SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步技術(shù)

國(guó)際上剛開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)SDH或SONET網(wǎng)絡(luò)時(shí)，人們就提出利用SDH或SONET網(wǎng)絡(luò)傳送高精度時(shí)間編碼信號(hào)。ITU-R S7組織隨后正式立項(xiàng)研究，美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)也進(jìn)行了大量相關(guān)的研究。這種技術(shù)的主要原理是把與銫鐘同步的時(shí)間編碼信號(hào)嵌入到SDH或SONET STM-N的復(fù)用段開(kāi)銷(xiāo)（MSOH）的空閑字節(jié)，信息長(zhǎng)度為5 bit，其幀結(jié)構(gòu)符合ITU-T G.708建議。因此，只要不阻斷MSOH信息，就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。該信息可以通過(guò)再生段，但是不能通過(guò)復(fù)用段。用SDH的STM-N信號(hào)傳送時(shí)間頻率信息的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)抖動(dòng)的過(guò)濾能力強(qiáng)，不受支路指針調(diào)整的影響，因此，可以在STM-N端口之間實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息的透明傳輸。

在該方式下，時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)依靠SDH網(wǎng)絡(luò)傳送，傳送網(wǎng)絡(luò)延伸到的地方都能夠傳輸時(shí)間同步信息[6]。

3 電力同步網(wǎng)現(xiàn)狀

3.1 電力時(shí)間同步網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

目前，電力系統(tǒng)沒(méi)有時(shí)間同步網(wǎng)，各變電站普遍采用GPS接收系統(tǒng)解決基站時(shí)間同步，常用的GPS/北斗星接收機(jī)的時(shí)間同步精度在±200 ns以內(nèi)。

GPS接收系統(tǒng)成本較低，但部分站點(diǎn)的天線選址、施工難度較大、GPS故障，且完全依賴不受控的衛(wèi)星系統(tǒng)使系統(tǒng)安全難以得到保證，因此建立地面時(shí)間傳送系統(tǒng)成為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的必然選擇。

現(xiàn)有GPS同步的方式，存在以下問(wèn)題：

·完全依賴于美國(guó)GPS衛(wèi)星提供的時(shí)間同步信號(hào)，安全性和可靠性存在隱患；

·每個(gè)基站都要配一套GPS天線，大大增加了密集城區(qū)基站選址和工程安裝的難度；

·衛(wèi)星信號(hào)存在易受干擾、自身震蕩等問(wèn)題，造成故障和安全性隱患。

鑒于此，利用現(xiàn)有SDH傳送時(shí)間同步的方案，不僅能解決以上問(wèn)題，還能節(jié)省GPS站點(diǎn)建設(shè)成本。

3.2 電力時(shí)間同步精度要求

目前，在國(guó)際基準(zhǔn)和國(guó)家基準(zhǔn)層面所使用的主要是銫原子鐘。銫原子鐘已從70年代的磁選態(tài)銫原子鐘發(fā)展到后來(lái)的光抽運(yùn)銫原子鐘以及近期的冷原子噴泉銫原子鐘，原子秒的不確定度已經(jīng)提高到2×10-15。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立的冷原子噴泉銫原子鐘于2003年底通過(guò)了專(zhuān)家鑒定，其頻率復(fù)現(xiàn)性為5×10-15，已接近國(guó)際先進(jìn)水平。目前商用的小銫鐘的頻率復(fù)現(xiàn)性已達(dá)到或優(yōu)于5×10-13的水平。其實(shí)，在電力系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)應(yīng)用層面上并不需要國(guó)家基準(zhǔn)這樣高的時(shí)間和頻率準(zhǔn)確度，不同的應(yīng)用對(duì)準(zhǔn)確度的要求是不同的。表2列舉了電力系統(tǒng)的常用設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘同步準(zhǔn)確度的要求（這里所談的時(shí)間準(zhǔn)確度是應(yīng)用界面時(shí)間相對(duì)于協(xié)調(diào)世界時(shí)的誤差）。

4 電力通信網(wǎng)利用SDH鏈路傳輸時(shí)間同步方案分析

4.1 資源優(yōu)勢(shì)分析

目前，電力通信系統(tǒng)中光纖SDH網(wǎng)絡(luò)占據(jù)主導(dǎo)地位，電力SDH光纖網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全網(wǎng)省。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，已基本覆蓋220 kV及以上的變電站。

SDH網(wǎng)絡(luò)具有天然的頻率同步性能，網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地成熟應(yīng)用，可靠性高。在SDH網(wǎng)絡(luò)頻率同步的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步功能，不額外增加成本，并且實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步的網(wǎng)管統(tǒng)一管理，為地面鏈路傳輸時(shí)間同步信號(hào)提供良好的資源優(yōu)勢(shì)。

4.2 IEEE1588V2協(xié)議

IEEE 1588V2協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，定義了以太網(wǎng)絡(luò)的PTP（精密時(shí)鐘同步）協(xié)議，精度可達(dá)到亞微秒級(jí)，實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步。

表2 電力系統(tǒng)常用設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)時(shí)間同步準(zhǔn)確度的要求

IEEE 1588V2部署的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型有OC、BC和TC。

OC（ordinary clock）：普通時(shí)鐘，OC模式下只能接收時(shí)間信號(hào)，用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間源或時(shí)鐘宿，不能同時(shí)作為始端和終端。

BC （boundary clock）：邊界時(shí)鐘，BC模式相當(dāng)于時(shí)間中繼器，是OC兩種類(lèi)型的混合體，既可以恢復(fù)時(shí)鐘，又可以作為時(shí)鐘源往下游傳遞時(shí)鐘。

TC（transparent clock）：透明時(shí)鐘，TC 模式下自身不能恢復(fù)時(shí)間和頻率，只對(duì)1588報(bào)文做延時(shí)修正,是網(wǎng)絡(luò)中的中間傳輸節(jié)點(diǎn)，可以不需要進(jìn)行頻率或時(shí)間的回復(fù)，只需補(bǔ)償在網(wǎng)元中的駐留時(shí)間。

OC應(yīng)用于首末端節(jié)點(diǎn)，BC和OC原理基本一致，需要頻率同步和時(shí)間同步恢復(fù)。

主從同步算法是重要的基本原理，又稱(chēng)為雙向法[7]。如圖1所示。該方法在電力系統(tǒng)的光纖電流差動(dòng)保護(hù)中也有應(yīng)用[8]。

t1時(shí)刻主時(shí)鐘向從時(shí)鐘發(fā)送帶有t1時(shí)刻信息的報(bào)文，t2時(shí)刻從時(shí)鐘收到該報(bào)文后，t3時(shí)刻向主時(shí)鐘回應(yīng)報(bào)文，t4時(shí)刻主機(jī)收到該報(bào)文。定義offset為主從時(shí)鐘差，delay為傳輸延時(shí),則:

1588V2的另一關(guān)鍵技術(shù)是 BMC（best master clock，最佳時(shí)鐘算法），各端口定期發(fā)送時(shí)鐘通告信息，每單板上的端口比較收到的時(shí)鐘信息，得出這個(gè)單板上的最佳時(shí)鐘源；時(shí)鐘板比較各單板選出的最佳時(shí)鐘源，決定出最佳時(shí)鐘源，并下發(fā)給各端口進(jìn)行同步；同時(shí)根據(jù)相關(guān)信息，BMC算法和端口狀態(tài)機(jī)決定出端口的狀態(tài)。BMC的目的旨在避免同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)或沒(méi)有時(shí)鐘源，并對(duì)整網(wǎng)時(shí)鐘生成時(shí)鐘樹(shù)，產(chǎn)生一級(jí)級(jí)的主從關(guān)系，從而消除時(shí)鐘環(huán)路。

4.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

時(shí)間同步網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可根據(jù)通信網(wǎng)的需求采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可以考慮采用分級(jí)分層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。與基準(zhǔn)時(shí)間源直連的時(shí)間服務(wù)器稱(chēng)為一級(jí)時(shí)間服務(wù)器，一級(jí)時(shí)間服務(wù)器同時(shí)又將時(shí)間基準(zhǔn)傳送給與之相連的網(wǎng)元或二級(jí)時(shí)間服務(wù)器。二級(jí)時(shí)間服務(wù)器只接受一級(jí)時(shí)間服務(wù)器提供的時(shí)間基準(zhǔn)，它完成時(shí)間的分配和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，為其所在網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)間服務(wù)，同時(shí)向下游的時(shí)間服務(wù)器傳送時(shí)間。依此類(lèi)推，實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)間同步的主從等級(jí)結(jié)構(gòu)。通常我們也稱(chēng)一級(jí)時(shí)間服務(wù)器為主時(shí)間服務(wù)器，二級(jí)或二級(jí)以下的時(shí)間服務(wù)器為從時(shí)間服務(wù)器。

5 利用SDH傳輸時(shí)間同步測(cè)試研究

5.1 測(cè)試環(huán)境描述

利用SDH鏈路傳輸時(shí)間同步方案的測(cè)試環(huán)境主要包含4大部分，即時(shí)間同步源、傳送網(wǎng)、時(shí)間服務(wù)器和電力保護(hù)設(shè)備。

時(shí)間同步源采用BITS內(nèi)置銣原子鐘，從北斗衛(wèi)星或GPS提取參考時(shí)間同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)BITS設(shè)備之間的時(shí)間同步，提供同步時(shí)間輸出。

傳送網(wǎng)MSTP實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)間同步信息的分發(fā)，各站之間的時(shí)間同步精度優(yōu)于1 μs。

時(shí)間服務(wù)器可從傳送網(wǎng)提取時(shí)間同步信息，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步功能對(duì)GPS的備份或者替代，并將時(shí)間信號(hào)傳授給電力二次終端設(shè)備。

測(cè)試環(huán)境中的傳輸設(shè)備采用華為OSN3500，時(shí)間服務(wù)器采用上海漢鼎時(shí)間服務(wù)器，傳輸設(shè)備的時(shí)間源采用華為BITS，支持同步時(shí)間輸出(1PPS+TOD)。傳輸設(shè)備和時(shí)間服務(wù)器之間，使用標(biāo)準(zhǔn)的B碼接口。測(cè)試環(huán)境描述如圖3所示。

5.2 測(cè)試內(nèi)容及結(jié)果分析

5.2.1 傳輸時(shí)間同步精度偏差測(cè)試

按照電力業(yè)務(wù)時(shí)間精度的最高要求，端到端時(shí)間輸出的1PPS與銣鐘同步參考源之間的最大相差在 1.0 μs以內(nèi)。為檢驗(yàn)經(jīng)過(guò)4跳傳輸設(shè)備的時(shí)間跟蹤精度與GPS時(shí)間精度對(duì)比，特進(jìn)行本項(xiàng)測(cè)試。

1h測(cè)試結(jié)果表明末端傳輸設(shè)備輸出的1PPS與銣鐘同步參考源之間的相差約50 ns；時(shí)間服務(wù)器（以自身GPS為基準(zhǔn)）1 pps輸出與銣鐘同步參考源的相差約150 ns。

4h測(cè)試結(jié)果表明：末端時(shí)間服務(wù)器輸出的1 PPS與銣鐘同步參考源之間的相差約220 ns；末端SDH設(shè)備輸出的1 pps與銣鐘同步參考源之間的相差約50 ns。

5.2.2 時(shí)間服務(wù)器GPS與傳輸B碼時(shí)間信號(hào)倒換性能測(cè)試

測(cè)試時(shí)如圖4搭建測(cè)試組網(wǎng)拓?fù)?，紅色時(shí)間傳輸路徑上各端口啟用BMC算法；時(shí)間服務(wù)器默認(rèn)使用GPS時(shí)間信號(hào)；斷開(kāi)時(shí)間服務(wù)器的GPS信號(hào)，時(shí)間服務(wù)器自動(dòng)切換到傳輸B碼輸入信號(hào)，在切換過(guò)程中利用示波器測(cè)量時(shí)間輸出的精度（1PPS），測(cè)試時(shí)間 1 h；恢復(fù)設(shè)備GPS信號(hào)，穩(wěn)定后時(shí)間源自動(dòng)切回GPS；在切換過(guò)程中利用示波器測(cè)量時(shí)間輸出的精度（1PPS），測(cè)試時(shí)間1 h。

時(shí)間服務(wù)器在GPS信號(hào)異常時(shí)，輸出的時(shí)間變化約128 ns。時(shí)間服務(wù)器在GPS信號(hào)恢復(fù)過(guò)程中，輸出的時(shí)間變化約120 ns。

5.2.3 SDH傳輸路徑倒換性能測(cè)試

測(cè)試時(shí)間同步路徑發(fā)生倒換時(shí)的時(shí)間輸出精度。測(cè)試時(shí)如圖3搭建測(cè)試組網(wǎng)拓?fù)?，各端口啟用BMC算法；時(shí)間服務(wù)器選擇使用傳輸輸入的B碼接口時(shí)間信號(hào)；傳輸環(huán)進(jìn)行拔纖倒換，模擬時(shí)間同步路徑發(fā)生變化（保證在撥纖前后頻率全網(wǎng)同步）；撥纖后，時(shí)間同步路徑會(huì)自動(dòng)切換到上備用（圖4中紅色虛線）路徑；在倒換過(guò)程中利用示波器測(cè)量末端 OSN3500時(shí)間輸出的精度（1PPS），測(cè)試時(shí)間2 h；在倒換過(guò)程中時(shí)間服務(wù)器跟蹤B碼接口，測(cè)量1 pps輸出精度，測(cè)試時(shí)間為2 h。

測(cè)試結(jié)果顯示傳輸設(shè)備末端輸出的1PPS與銣鐘同步參考源之間的相差小于20 ns；時(shí)間服務(wù)器跟蹤傳輸B碼接口，測(cè)量1PPS與銣鐘同步輸出的相差約110 ns。

沙坡滑坡：位于溝域左岸中部，平面近似“簸箕形”，斜坡坡向?yàn)?80°，地形整體坡度為15°～30°，局部坡度為35°～65°；斜坡前緣高程約為805.0～840.0m，后緣高程為930.0m，前后緣相對(duì)高差約為100.0m，該滑坡體橫寬度約為180m，縱長(zhǎng)約為200m，面積約為3.6×104 m2，滑體為該滑坡平均厚度約為7.0m，體積約為25.2×104 m3，為中型土質(zhì)滑坡。

5.2.4 電力系統(tǒng)二次設(shè)備對(duì)時(shí)測(cè)試

利用基準(zhǔn)時(shí)間服務(wù)器給電力二次設(shè)備校正時(shí)間。測(cè)試時(shí)如圖3所示搭建測(cè)試環(huán)境；設(shè)置電力二次設(shè)備時(shí)鐘為一個(gè)錯(cuò)誤的時(shí)間(與BITS時(shí)間不一致)；BITS接收來(lái)自GPS或者北斗衛(wèi)星傳送來(lái)的時(shí)間信號(hào)；經(jīng)過(guò)MSTP傳送網(wǎng)絡(luò)傳輸后，時(shí)間信號(hào)從D網(wǎng)元通過(guò)B碼接口傳入時(shí)間服務(wù)器，時(shí)間服務(wù)器同樣也經(jīng)過(guò)B碼方式送入電力二次設(shè)備中。

測(cè)試結(jié)果表明電力二次設(shè)備時(shí)間顯示被校正，與BITS時(shí)間保持一致。

綜合以上測(cè)試結(jié)果，可以得出以下重要結(jié)論：

·利用SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間同步信號(hào)是可行的，時(shí)間精度能夠滿足現(xiàn)有電力業(yè)務(wù)的需求；

· 對(duì)于支持1588V2協(xié)議的BITS/基站來(lái)說(shuō)，通過(guò)業(yè)務(wù)接口FE、GE可實(shí)現(xiàn)和承載設(shè)備互聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)1588V2的布署連接要求；

·BITS/基站不支持1588V2，那么可通過(guò)業(yè)務(wù)接口之外的外接口（1PPS＋TOD）實(shí)現(xiàn) BITS/基站和承載設(shè)備的連接；

·不同廠家設(shè)備對(duì)1588V2的理解和應(yīng)用存在差異，互通時(shí)可能存在可靠性問(wèn)題；

·利用SDH構(gòu)建的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)要求所有相鄰站點(diǎn)的雙向光纖距離等長(zhǎng)，差別超過(guò)5 m就需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因此對(duì)雙向傳輸光纖的距離提出嚴(yán)格要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)的時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對(duì)滯后，時(shí)間統(tǒng)一問(wèn)題是電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的障礙。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，時(shí)間同步需求越來(lái)越迫切。電力SDH光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，應(yīng)用廣泛成熟，利用SDH網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸頻率同步和時(shí)間同步信號(hào)，是解決當(dāng)前各變電站單一依靠GPS/北斗授時(shí)所帶來(lái)的安全、工程安裝、維護(hù)等問(wèn)題的快速、有效的方案，不僅可實(shí)現(xiàn)各變電站授時(shí)系統(tǒng)的天（GPS）地（傳輸）備份，增強(qiáng)系統(tǒng)安全和可靠性，而且將實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理。本論文從理論分析了方案的可行性，并通過(guò)測(cè)試試驗(yàn)，驗(yàn)證了利用具有良好的頻率同步性能的SDH傳送網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間同步信號(hào)可以滿足電力業(yè)務(wù)的時(shí)間同步要求，同時(shí)也指出了設(shè)備在組網(wǎng)過(guò)程中需具備的基本配置要求。但在實(shí)際組網(wǎng)過(guò)程中，應(yīng)注意以下重要問(wèn)題：明確現(xiàn)有設(shè)備是否支持時(shí)間同步功能的額外要求，或是通過(guò)軟硬件升級(jí)支持該功能；雙向光纖長(zhǎng)度差異將影響時(shí)間同步的精確度；網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間服務(wù)器設(shè)備的精確度是否滿足要求；網(wǎng)絡(luò)中盡量避免不同廠家的設(shè)備采用1588V2協(xié)議互通等。

總之，利用SDH傳送網(wǎng)綜合傳輸時(shí)間同步和頻率同步的方案，具有理論可行性，對(duì)該方案的不斷完善和改進(jìn)，將加強(qiáng)電力時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提高電網(wǎng)的協(xié)同一致性。

1 Kendal R H,Sivaram Balasubramanian,Anatily Moldovansky.The application of IEEE 1588 to a distributed motion control system.In:Proceeding of ODVA CIP Networks Conference&10th Annual Meeting，Rockwell Automation，November 2004

2 Time Synchronization for Ethernet.Raif Messerschmidt

3 Ken Harris,Steve Zuponicic.CIP Sync time synchronisation for CIP network.Rockwell Automation

4 John C E.Recent advances in IEEE 1588 technology and its application.Agilent Technology

5 IEC61588 Standard-2004. Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control system

6 史佩敏.SDH系統(tǒng)傳遞時(shí)間技術(shù)的研究.華東電力，2010，38（3）

7 李志剛，李煥信，張 虹.雙通道終端進(jìn)行衛(wèi)星雙向法時(shí)間比對(duì)的歸算方法.陜西天文臺(tái)臺(tái)刊，2002，25(2)：81～89

8 李永麗，李仲青，李斌等.超、特高壓長(zhǎng)線路光纖縱差保護(hù)數(shù)據(jù)同步.天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，40(2)：168～172