华东电网时间同步系统技术规范发布版解读.docx
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华东电网时间同步系统技术规范发布版解读
QB
企业标准
HD/01-2002
华东电网时间同步系统
技术规范
TechnicalSpecificationforTimeSynchronismSystem
ofEastChinaElectricPowerNetwork
2002-4-22发布2002-4-22实施
国家电力公司华东公司
华东电网时间同步系统技术规范
TechnicalSpecificationforTimeSynchronismSystem
ofEastChinaElectricPowerNetwork
前言
华东电网已初步建成以超高压输电、大机组和自动化为主要特征的现代化大电网。
它的运行实行分层控制，设备的运行往往要靠数百公里外的调度员指挥；电网运行瞬息万变，发生事故后更要及时处理，这些都需要统一的时间基准。
为保证电网安全、经济运行，各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置广泛应用，如调度自动化系统、故障录波器、微机继电保护装置、事件顺序记录装置、变电站计算机监控系统、火电厂机组自动控制系统、雷电定位系统等等。
这些装置的正常工作和作用的发挥，同样离不开统一的全网时间基准。
自动化装置内部都带有实时时钟，其固有误差难以避免，随着运行时间的增加，积累误差越来越大，会失去正确的时间计量作用，因此，如何对实时时钟实现时间同步，达到全网的时间统一，长期来一直是电力系统追求的目标。
目前，这些装置内部的实时时钟一般都带有时间同步接口，可以由某一种与外部输入的时间基准同步或自带高稳定时间基准的标准时钟源，如GPS标准时间同步钟对其实现时间同步，这为建立时间同步系统，实现时间统一，提供了基础。
有越来越多的单位已经建立或将要建立这样的时间同步系统。
为了规范、指导时间同步系统的管理、设计、安装、测试和运行，特制订《华东电网时间同步系统技术规范》（以下简称《规范》）。
本《规范》根据国内外涉及时间、时间统一技术的有关标准、建议、规范或规约，结合华东电网“统一时钟系统技术研究”的实践和有关时间同步的具体情况制订的。
本《规范》的贯彻、实施，对提高华东电网全网时间统一准确度和改进系统运行、管理质量将起推动作用。
本标准由国家电力公司华东公司提出。
本标准由国家电力公司华东公司归口。
本标准由国家电力公司华东公司生产科技部负责起草并解释。
本标准主要起草人：
朱缵震陈洪卿宋金安
目次
前言………………………………………………………………………………………………1
1.范围…………………………………………………………………………………………3
2.引用标准……………………………………………………………………………………3
3.术语与定义…………………………………………………………………………………4
4.主时钟………………………………………………………………………………………5
5.带GPS接收器的主时钟的专门要求………………………………………………………7
6.时间同步信号类型…………………………………………………………………………7
7.时间同步信号电接口…………………………………………………………………………8
8.各种时间同步信号采用接口…………………………………………………………………9
9.时间同步信号传输通道………………………………………………………………………9
10.各种不同类型装置（系统）时间同步准确度要求………………………………………10
11.时间同步准确度的现场测试方法…………………………………………………………11
附录…………………………………………………………………………………………13
国家电力公司华东公司企业标准
华东电网时间同步系统技术规范
TheTechnicalSpecificationforTimeSynchronismSystemof
EastChinaElectricPowerNetwork
1范围：
本标准规定了时间同步系统的术语和定义、时间同步系统的组成和各组成部分的技术要求、各种装置（系统）时间同步准确度的要求以及现场测试方法等内容。
可作为华东电网内各生产单位时间同步系统建设和管理的技术依据。
1.1适用场合
本规标准用于华东电网内国家电力公司系统各级调度中心（调度所）、电力局（供电局）、发电厂、变电站以及并网运行的非国家电力公司系统发电厂。
1.2适用装置（系统）
1.2.1将时间显示给运行人员观察或作人工记录的数字式挂钟。
1.2.2记录与时间有关的信息的装置（系统）：
如故障录波器、事件顺序记录装置、各级能量管理系统和调度自动化系统、火电厂机组控制系统、水电厂计算机监控系统、变电站计算机监控（监测）系统、配电网自动化系统、用电负荷管理系统、通信网监控系统等。
1.2.3有必要记录其动作时间的控制装置（系统）：
如微机保护装置、电网安全自动装置等。
1.2.4有必要记录其作用时间的装置（系统）：
如电力市场交易系统、调度录音电话等。
1.2.5工作原理建立在时间同步基础上的装置（系统）：
如雷电定位系统、功角测量装置、线路故障行波测距装置等。
1.2.6要求在同一时刻记录其采集数据的系统：
如电能量计费系统、电网频率按秒考核系统等。
1.2.7各类信息管理系统MIS。
1.2.8其它要求时间统一的装置。
2.引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本规范中引用而构成本规范的条文。
在标准出版时所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GJB2242—1994时统设备通用规范
GJB2991—1997B时间码接口终端
GJB2715—1996国防计量通用术语
GB/T15527—1995船用全球定位系统（GPS）接收机通用技术条件.
GB11014—1990平衡电压数字接口电路的电气特性
GB/T6107—2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设
备之间的接口
GB/T14429—1993远动设备和系统术语（IEC870-1-3）
GB/T16435—1996远动设备和系统接口（电气特性）
GB/T17463—1998远动设备和系统性能要求
GB/T13926—1992工业过程测量和控制装置的电磁兼容性
EIA-485用在平衡数字多点系统中的信号发生器和接收器接口的电气特
征（RS-485接口）
IEC870-5-56.7节基本应用功能时钟同步
IEC60870-5-1037.4.2节时间同步
3.术语与定义
3.1UTC协调世界时CoordinatedUniversalTime
UTC是由国际权度局（BIPM）、国际地球自转服务（IERS）组织保持的以国际原子时定义的秒长为秒长,通过闰秒方法使其时刻与世界时UT1接近的国际通用时间尺度。
（BIPM:
theBureauInternationaldesPoidsetMesures
IERS:
theInternationalEarthRotationService）
3.2UTC（CSAO）
由中国科学院国家授时中心（NTSC）保持的标准时间UTC（CSAO），它与UTC的偏差，保持小于0.1μs。
3.3北京时间BeijingStandardTime--BST
北京时间是我国公认的全国统一标准时间,采用东8时区的标准区时（StandardZoneTime），它比UTC提早8小时整，即北京时间=UTC+8h。
缺省标注时，均默认为北京时间。
3.4华东电网基准时间TimeReferenceofEastChinaElectricPowerNetwork
北京时间是华东电网全网时钟和电网业务运转的基准时间，如：
某日某时某分某秒,可以不加注“北京时间”字样。
如涉外业务需要,使用UTC时间,并在相应时刻加注UTC字样,如:
（12h44mUTC=20h44mBST）。
本标准为阐述方便,不涉及区时时差（8h）问题时,用UTC一词代替UTC+8h。
3.5时间同步系统TimeSynchronismSystem
安装在调度中心（调度所）、发电厂和变电站内，由
a.主时钟，
b.时间信号传输通道，
c.时间信号用户设备接口，
所组成的系统称为时间同步系统。
时间同步系统一般在一个调度中心（调度所）、发电厂或变电站建立一个。
对安全有特别高要求的场合，也可以在单独的建筑物里建立一个。
3.6主时钟MasterClock
自带高稳定时间基准或能够接收外部时间基准信号，以要求的准确度走时并能发送时间同步信号和时间信息的标准时钟可作为时间同步系统的主时钟。
3.7时码TimeCode
包含时间信息的脉冲编码。
3.8时间报文Timetelegraph
包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串，通常由串行口传输。
3.9秒脉冲lpulsepersecond
一种时间同步信号，每秒钟一个脉冲，通常用英文缩写lpps表示。
3.10分脉冲lpulseperminute
一种时间同步信号，每分钟一个脉冲，通常用英文缩写lppm表示。
3.11时脉冲lpulseperhour
一种时间同步信号，每小时一个脉冲，通常用英文缩写lpph表示。
3.12时间准确度Timeaccuracy
标准时钟输出（输入）的时间信号（时码和1pps等）相对于北京时间的偏差，亦称为绝对时间准确度。
3.13时钟准确度clockaccuracy
时钟计量时间的准确度，通常用某一时间间隔内时间计量的最大偏差表示，如一天误差不大于1秒；在技术文献中常以相对值，如n×10m表示。
3.14时间同步准确度Timesynchronizationaccuracy
装置或系统接收主时钟发送的时钟同步信号，使其内部实时时钟的时间同步后，内部实时时钟达到的时间准确度。
3.15全球定位系统（GPS）GlobalPositioningSystem
美国军方建立的全球卫星导航定位系统，由专门的接收器接收卫星发射的信号，可以获得位置、时间和其它相关信息。
4.主时钟
4.1组成
主时钟由以下三个主要部分组成：
a.时间信号接收（输入）单元，接收外部时间基准信号。
重要应用场合（如调度中心、500kV变电站和发电厂）应采用冗余配置，
b.时间保持单元，
c.时间信号输出（扩展）单元。
4.2时间信号接收（输入）单元
4.2.1功能
时间信号接收（输入）单元通过接收以无线手段传递的时间信号或输入以有线手段传递的时间信号，获得1pps和包含北京时间的时刻和日期信息的时间报文，1pps的前沿与UTC秒的时刻偏差≤1μs，该1pps和时间报文作为主时钟的外部时间基准。
4.2.2无线时间信号接收单元
接收GPS（全球定位系统）卫星或我国卫星、短波广播和电视等无线手段传递的时间信号，获得满足4.2.1规定要求的时间信息。
目前，主时钟主要采用GPS信号接收单元。
4.2.3GPS卫星信号接收单元
接收GPS卫星发送的定时、定位信号,获得满足4.2.1规定要求的时间信息。
4.2.4有线时间信号输入单元
通过导线或光纤接收其它主时钟发送的时间信号,获得满足4.2.1规定要求的时间信息。
一般在主时钟内时间信号接收单元冗余配置时采用，其时间信息作为主时钟的后备外部时间基准。
4.3时间保持单元
4.3.1功能
主时钟内部的时钟，当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，保持一定的走时准确度，使主时钟输出的时间同步信号仍能保证一定的准确度。
4.3.2准确度
时间保持单元的时钟准确度应优于7×10-8。
4.3.3内部时钟的振荡源
内部时钟的振荡源可以根据时钟精度的要求，选用普通石英晶振、有温度补偿的石英晶振或原子频标。
4.4时间信号输出（扩展）单元
4.4.1功能
当主时钟接收到外部时间基准信号时，按照外部时间基准信号输出时间同步信号；当接收不到外部时间基准信号时，按照内部时钟保持单元的时钟输出时间同步信号。
当外部时间基准信号接收恢复时,自动切换到正常状态工作，切换时间应小于0.5s。
切换时主时钟输出的时间同步信号不得出错：
时间报文不得有错码，脉冲码不得多发或少发。
4.4.2扩展
一般主时钟应输出足够数量的不同类型时间同步信号，数量不够时可以增加扩充单元以满足不同使用场合的需要。
4.4.3输出时间信号
输出的时间信号类型应符合6的规定。
时间信号的电接口规格应符合7的规定，各接口在电气上均应相互隔离。
4.5工作状态指示和告警
4.5.1工作状态指示
主时钟面板上应有下列工作状态指示：
a.主时钟电源正常。
b.外部时间基准信号锁定（接收外部时间基准信号正常）。
当外部时间基准信号输入冗余配置时应指示当前起作用的一个。
c.输出时间信号，一般为lpps。
4.5.2告警
主时钟应有下列告警信号输出：
a.电源中断。
b.外部时间基准信号消失，当外部时间基准信号输入冗余配置时应指示当前消失的一个。
告警信号的电接口类型为继电器空接点。
4.6辅助功能
4.6.1时间（日期）显示
显示时间，至少6位，即能显示时、分、秒。
必要时可显示日期，即年、月、日，允许只显示世纪年份，即公元纪元年份的后两位。
4.6.2时间、日期设置
必要时可增加时间、日期的设置手段。
4.7外部事件发生时刻测量（可选）
用户需要时，外部事件发生时刻测量功能作为可选功能。
分辨率：
1μs，准确度：
3μs。
信号类型：
TTL电平脉冲或静态空接点。
作用边沿（对应事件发生时刻）：
脉冲上升沿或接点闭合。
4.8电源
4.8.1交流供电：
220V±20%（50Hz+/-1Hz），功耗：
﹤15W。
4.8.2直流供电：
110V±20%，或220V±20%，功耗：
﹤15W。
4.8.3交直流供电：
同时符合4.8.1和4.8.2的规定。
4.9机箱
采用标准19″机箱，可安装在配电盘内立柱上。
也可采用用户指定的其它尺寸机箱。
4.10环境要求
4.10.1工作温度：
0℃至60℃。
湿度：
95%，不结露。
4.10.2电磁兼容性
在发电厂和变电站的保护室和控制室的电磁场的环境下能正常工作，符合“GB/T13926—1992工业过程测量和控制装置的电磁兼容性”中有关规定的要求。
4.11可靠性
4.11.1防震:
主时钟的结构和包装应保证正常运输中受震后仍能正常工作。
4.11.2平均无故障间隔时间（MTBF）：
在正常使用条件下应不小于25000h。
4.12可维修性
采用更换损坏部件维修的办法，主时钟平均维修时间（MTTR）一般不大于30min。
4.13安全性
4.13.1主时钟的各种输出接口均应相互在电气上隔离，以减少电磁干扰对时间信号与各被同步设备的影响。
4.13.2主时钟的各种输入、输出接口发生短暂（持续时间<5min）短路或接地时,不应给设备带来永久性损伤。
4.14标志
主时钟面板上应有简明、清晰的产品型号及出厂编号标志，其标志应粘贴牢固。
4.15外观质量
表面油漆涂层应光洁美观、均匀一致，不应有气泡、龟裂、脱落、划痕等缺陷。
5.带GPS接收器的主时钟的专门要求
带GPS接收器的主时钟除满足4的各项规定外，还应满足下列要求：
5.1GPS接收天线
主时钟所配GPS天线必须保证安装地点接收信号所需灵敏度。
天线环境要求：
工作温度:
-40℃至＋70℃，工作湿度:
100%，结露。
接收天线需和安装底座一起供货。
说明书中应详细列出天线尺寸（直径和高度）、重量（包括安装底座）及安装方式。
天线安装位置应视野开阔，可见绝大部分天空，尽可能安装在屋顶。
天线安装在屋顶时只要视野足够，高出屋面距离不要超过正确安装必需的高度，以尽可能减少雷击危险。
天线电缆应根据其长度选择RG-59型、RG-58型或其它合适的型号，以保证GPS接收器需要的信号强度。
天线电缆应按照正确的工艺安装，穿在建筑物预留管道或电线管道中到电缆层。
5.2GPS接收器（OEM板）
接收载波频率：
1575.42MHz（L1信号）
接收灵敏度:
捕获<-130dBm,跟踪<-133dBm
同时跟踪：
装置冷起动时，不少于4颗卫星
装置热起动时，不少于1颗卫星
捕获时间：
装置热起动时﹤2min
装置冷起动时﹤20min
定时准确度:
≤1μs（1pps相对于UTC时间）
5.3GPS接收器内部电池
内部电池为GPS接收器的时钟提供备用电源。
电池类型：
锂电池
电池寿命：
≮25000h
6时间同步信号类型
6.1lpps脉冲信号
准时沿:
上升沿，上升时间≤50ns，
上升沿的时间准确度≤1μs，
脉冲宽度:
20ms~200ms。
主时钟至少有一路标准TTL电平1pps输出,表征主时钟的准确度。
6.2lppm脉冲信号
准时沿:
上升沿，上升时间≤150ns，
上升沿的时间准确度≤3μs，
脉冲宽度:
20ms~200ms。
6.3lpph脉冲信号
准时沿:
上升沿，上升时间≤1μs，
上升沿的时间准确度≤3μs，
脉冲宽度:
20ms~200ms。
6.4IRIG—B（DC）时码
每秒1帧，包含100个码元，每个码元10ms。
脉冲宽度编码，2ms宽度表示二进制0、分隔标志或未编码位，
5ms宽度表示二进制1，
8ms宽度表示整100ms基准标志。
秒准时沿：
连续两个8ms宽度基准标志脉冲的第二个脉冲的前沿
帧结构：
起始标志、秒（个位）、分隔标志、秒（十位）、基准标志、分（个位）、分隔标志、分（十位）、基准标志、时（个位）、分隔标志、时（十位）、基准标志、自当年元旦开始的天（个位）、分隔标志、天（十位）、基准标志、天（百位）（前面各数均为BCD码）、7个控制码（在特殊使用场合定义）、自当天0时整开始的秒数（为纯二进制整数）、结束标志。
附录图1表示今年4月1日14时08分32秒的波形图。
6.5IRIG—B（AC）时码
用IRIG—B（DC）码对1kHz正弦波进行幅度调制形成的时码信号，幅值大的对应高电平，幅值小的对应低电平，典型调制比为3:
1。
示意图见附录图1。
6.6时间报文
6.6.1报文内容
时间报文应该包含下列内容：
时间：
时、分、秒，
日期：
年、月、日，
报文起始、结束标志及其它信息传输必须的标志。
也可包含用户指定的其它特殊内容，如时间基准标志、GPS卫星锁定状态、接收GPS卫星数、告警信号等。
6.6.2报文信息格式
ASCII码或BCD码或16进制码。
数据位：
7位或8位，起始位：
1位，校验位：
偶校验、奇校验或无校验，停止位：
1位或2位。
6.6.3信息传输速率
300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps,可选。
6.6.4报文发送时间
每秒输出、每分输出或根据请求输出1次（帧）。
或用户指定的方式输出。
7时间同步信号电接口
主时钟有多路时间信号输出时，不管信号接口的类型，各路输出在电气上均应相互隔离。
7.1静态空接点（光隔离）输出
允许外接电压:
250v
7.2TTL电平输出
负载:
50欧；驱动:
HCMOS
7.3串行数据通信接口RS-232
电气特性符合GB/T6107--2000（CCITT建议V.28）
连接器9针D型小型公插座，针的编号和定义见表1
表1
针的编号
RS-232信号
RS-422/485信号
1
空
数据接收RXD-
2
数据接收RXD
数据接收RXD+
3
数据发送TXD
数据发送TXD-
4
空
数据发送TXD+
5
信号地GND
信号地GND
6~9
空
空
7.4串行数据通信接口RS-422
电气特性符合GB-11014--90（CCITT建议V.11）
连接器9针D型小型公插座，针的编号和定义见表1
7.5串行数据通信接口RS-485
电气特性符合EIA/485（CCITT建议V.28）
连接器9针D型小型公插座，针的编号和定义见表1
7.620mA电流环接口
传输有效信号时环路电流保持20mA，电气特性尚无标准。
7.7AC调制信号接口
载波频率：
1kHz
信号幅值（峰-峰值）:
高:
≥10.0V、低:
符合3:
1调制比要求。
输出阻抗:
600欧隔离输出。
8.各种时间同步信号采用的电接口
为保证时间同步信号传输的质量，应按表2采用不同信号接口
表2
信号电接
口类型
同步
信号类型
静态空接点
TTL
RS-232
RS-422
RS-485
20mA
电流环
AC
1pps
√
√
1ppm
√
√
√
1pph
√
√
√
时间报文
√
√
√
√
IRIG-B（DC）
√
√
√
√
IRIG-B（AC）
√
9.时间同步信号传输通道
时间信号传输通道应保证主时钟发出的时间信号传输到用户设备时能满足用户设备对时间信号质量的要求，一般可在下列几种通道中选用。
9.1同轴电缆
用于高质量地传输TTL电平信号，如lpps、lppm、lpph和IRIG—B（DC）码TTL电平信号等，传输距离≤10m。
9.2有屏蔽控制电缆
用于在保护室内传输RS-232接口信号、传输距离≤15m。
用于在保护室内传输RS-422、RS-485、20mA电流环接口信号、传输距离≤150m。
9.3音频通信电缆
用于传输IRIG—B（AC）信号，传输距离≤1000m。
9.4光纤
用于远距离传输各种时间信号，传输距离取决于光纤的类型。
10各种不同类型装置、系统的时间同步准确度要求
华东电网对常用的各种装置（系统）的时间同步准确度要求规定见表3
表3
装置（系统）名称
时间同步准确度
时间同步信号类型
线路行波故障测距装置
1μs
lpps及时间报文
雷电定位系统
1μs
lpps及时间报文
功角测量系统
40μs
lpps及时间报文
故障录波器
1ms
IRIG-B或
升级会员 