(国网山西省电力公司信息通信公司 山西太原 030001)
摘要：当前，山西电力系统时间同步更多的依赖于GPS全球定位系统，随着我国北斗卫星导航系统逐步建设完善，已完全具备在电力系统中使用的可行性，本文通过介绍北斗卫星系统的技术特点，并结合山西电力系统的实际，分析山西电力同步时钟网升级改造研究的可行性。
关键词：北斗卫星导航系统；电力系统；同步时钟
一 引言
2003年建成的山西电力同步时钟网，在当时技术发展水平情况下，卫星接收系统只能采用美国的全球定位系统GPS，而GPS系统控制在美国政府手里。在非常时期随时可能关闭其他国家用户的使用权，这将会对我国电网造成灾难性的后果[1]。为可靠保障山西电力SDH体制主干网和地区光纤通信传输网络及调度交换网、高清视频会议系统等业务网频率同步的需要，同时根据“十二五”通信网规划要求，结合目前北斗卫星导航系统的技术进展，提升现有数字同步网的精度、可靠性，实现山西电网以省公司PRC为基准源的、具备双星接收的等级主从混合同步网，以满足不断扩容升级的SDH传输网络和业务网络对频率同步和时间同步的要求，是建设坚强智能电网的重要环节。
二 山西电力同步网现状
山西电力同步时钟网目前以省公司为中心，各个地调为端局，建成以全省12个时钟点为时间源的同步网。本网在省公司端设置区域一级基础时钟LPR，配置为双GPS+双铷钟BITS设备，作为山西电力同步网的时钟基准。基准时钟LPR跟踪GPS卫星信号时，提供与全网基准时钟(PRC)完全相同的性能质量。同时，在11个地调设置二级时钟节点，配置为双GPS+双铷钟BITS设备，为各地区通信设备提供同步基准源。平时跟踪本地接收到的卫星信号，当卫星信号不可用时，跟踪省公司LPR地面信号。山西电力时钟同步网现状如图1所示。
图1 山西电力时钟同步网现状
Figure 1 The Clock Synchronization System status of Shanxi Electric Power Company
三、北斗导航卫星系统介绍
北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统（BDS），是继美国全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒[2]。北斗系统不仅解决了我国有无自主导航系统的问题，同时与其他导航定位系统比较，它有独特的优势和广阔的应用前景，有巨大的经济和社会价值。
四、山西电力时钟同步网升级研究
1、升级原则及目标
1）遵循“标准统一、资源整合、分步实施”的总体原则组织工程实施。
2）在升级过程中，时钟同步系统不中断业务。
3）山西电力时钟同步系统应做到经济、适用。
4）充分利用已有的通信设施资源。
2、升级主要任务
建设以省公司基准钟PRC为基准源的、具备双星接收的等级主从混合同步网，以满足不断扩容升级的SDH传输网络和业务网络对频率同步和时间同步的要求。
3、升级必要性
众所周知，GPS系统所有信号的发生、传输权由美国掌控，一旦出现民用信号关闭、误码率加大或者系统出现故障，以GPS技术为基础的系统将被置于危险的境地。山西电力同步时钟网由于主用的卫星参考信号都是从GPS来的，因此也面临着安全不可控的局面。
另外，目前同步时钟网基准源没有配置铯钟，一旦GPS系统出现故障，基准源同步精度就会从G.811下降为G.812，全网的同步时钟精度也随之由G.811下降为G.812，也就是从1×10-11下降为1.6×10-8，由此产生的滑动将增加626倍，达每天14个滑动，这将严重影响到电力通信业务网的质量，更严重的话会造成业务中断，对电网安全生产构成威胁[4]。
4、升级进度规划
根据国网公司“统一规划、统一标准、试点先行、分步实施”的原则，结合山西电力的现状和特点，由点到面，注重实效，稳步推进山西电力时钟同步网的升级改造。
第一阶段：将十一个地区地调及省调时钟同步设备由GPS双卫星接收系统升级为GPS和北斗双卫星接收系统，将省调时钟同步设备由区域基准钟LPR升级为基准钟PRC，年内开始试运行。
第二阶段：保障SDH传输网络的高质量运行，同时也为数据网、调度电话网、多媒体通信网、视频会议系统、视频监控系统提供安全的、高质量的时钟信号，确保山西电网的安全稳定运行。
第三阶段：结合公司坚强智能电网建设发展，进一步拓展山西电力同步时钟网应用的深度和广度。
5、 山西电力同步时钟方案介绍
结合全省时钟同步网络现状，根据电网对时钟同步网安全性、可靠性的需求，提出以下建设方案。将十一个地区地调及省调时钟同步设备由GPS双卫星接收系统升级为GPS和北斗双卫星接收系统；
将省调时钟同步设备由区域基准钟LPR升级为基准钟PRC；
方案实施完毕山西电力时钟同步网的网络拓扑如图2所示（粉红色部分为本方案配置的设备）。
图2 方案实施完毕后山西电力时钟
Figure 2 The Clock Synchronization System status after implementation scheme
五 结语
山西电力同步时钟网是山西电力通信的支撑网，它的安全可靠性性直接影响着电力通信网的安全可靠性，从而间接的影响着电网的安全可靠性。而目前单一的GPS卫星接收系统以及LPR的配置，在GPS卫星接收系统出现故障或因特殊情况引起美国政府关闭GPS系统时，都会严重威胁电网的安全可靠运行，难以实现对“三集五大”及“坚强智能电网”的强有力的支撑。
因此，升级山西电力时间同步系统具有明显的社会经济与安全效益，是建设坚强智能电网的重要环节。通过建设山西电力时间同步系统，不但可为全省的SDH传输网、NGN软交换系统、会议电视系统、通信网管系统、电话计费系统、电量计费系统、综合信息管理系统等提供精确的频率和时间同步信息，还可以为智能电网提供高精度的同步时间，带来效能提升和成本的降低。
参考文献
[1]王毅，邹亮，张峰，李靖强.智能电网同步时钟技术[J]，电气开关，2013,5:20-23.
WANG Yi,ZOU Liang,ZHANG Feng,LI Jing-qiang.Application of Synchronous Clock Technique in Smart Grid[J],ELECTRIC SWITCHGEAR, 2013,5:20-23.
[2]宣宗强，孙小莉，刘晨，康婧婧. 卫星同步时钟的设计[Z]. 西安电子科技大学学报（自然科学版）,2013,40(4):125-129.
XUAN Zongqiang,SUN Xiaoli,LIU Chen,KANG Jingjing,Design of the satellite synchronized clock[Z].JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY, 2013,40(4):125-129.
[3]谢军. 北斗导航卫星的技术发展及展望[J].中国航天，2013.3(11).
[4]张鹏．基于GPS的电力系统同步时间服务系统的研究与实现[D]．华中科技大学，2005.
屈蓓蓓（1987-），女，山西长治人，助理工程师，从事电力通信运维工作。
论文作者:屈蓓蓓
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/20
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