陈文进，等电力系统数据采样的几种同步方法 27 线路不同方向的传输延时时间相等，但是实际上是 主要由波长不同引起，利用波长分别为1.3m和 不可能的，而且随着通信信道结构的不同而有差异。 1.5m传输40km时绝对时间误差小于100ns类 表2列出了几种信道结构的组成、影响不同方向传 型3采用了传输延时矫正的方法，因此绝对时间误 输延时时间差的主要误差因素和期望误差。类型 差可以小于1s图 1利用了两条光缆，如果两条光缆安装在同一套管 基于通信信道的采样时间补偿法己经在现场中 里，那么在传输2500km时绝对时间误差小于200ns 得到了应用，如LFP-93A型光纤电流差动保护 。☑这个误差主要是由光缆长度不对称、传输特性不 中。但是这种方法太依赖于通信信道，如果在代码 同和波长不同等原因引起。类型2和类型3利用了 传输过程中出现错误或者是通信信道中断，都将造 波长分隔多路复用(Wavelength Division Multiplex, 成不良后果；另一方面还要花巨资建设通信信道，购 WDM技术，因此共用单条光缆克服了光缆长度不 买通信终端设备。 对称这一主要误差因素。类型2的传输延时时间差 表2几种信道结构的比较 Tab.2 Comparison of some kinds of communication channel structures 类型 倍道结构 主要误差因素 期望误差 单 1光缆长度不对称 <1μs 类型1 通 2光缆传输特性不同 3波长不同 <200ns(典型) 道 4光缆长度不同 1波长不同 类型2 WDH 2光统长度不同 <100ns(典型) 多 通 道 类型3 带波长娇 波长稍徽不同 <1ns 正的DM A2 信号。接收天线使用碟形卫星天线，如果卫星移动 4卫星授时法 天线就必须跟着作调整。另外，GOES卫星使用的是 在EEE Std1344-1995中对同步时钟源提出了 468Mz的频率，它会受到地面的移动通信系统和 要求刂：“同步时钟信号必须在任何测量装置所在位 日食的干扰。鉴于这些原因，这一系统也没有得到 置保持不间断，可靠性要高于99.87%（每月间断时 广泛的应用。 间小于1小时)，同步时钟信号必须使同步采样装置 GS卫星是由美国国防部历时20多年建成的 和UTC时钟保持精度在1s的同步范围内。”按照 无线电导航系统，一共由24颗卫星组成，其时钟由 这个标准，前面叙述的两种同步方法似乎很难满足 铯原子钟控制，并向全世界发布标准UT℃时间，精 要求，因此人们利用了高精度高可靠性的卫星授时 度相当高。它的基本精度是0.2，如果通过高级 法来实现电力系统的同步采样。可以采用的同步卫 解码和处理技术这一精度还可以提高，一般情况下 星系统有两种：GOES(Geostationary Operational Envr 0.5s是可信的山。GS的初衷是用于军事领域， ronmental Satellite)卫星和GPS(Global Position System) 而若将它应用在电力系统或其它非军事领域，势必 卫星。 产生一些问题：如军用与民用时间精度要求不一样 COES卫星的主要任务是进行气象预测，特别是 和费用等。因此美国运输部和国防部联合制定了联 预测西半球的龙卷风，其次才是同步时间传送。如 邦无线电导航计划(RP),计划中承诺：在任何情况 果GOES接收器所在位置己经预先编程，那么接收 下，GPS将无偿对民用开放至少10年，除非国家处 器从时间信号中解码得出的时间与UT℃标准时间 于紧急状态，并且保证在92%的时间内精度不低于 的误差可以控制在5s之内。由于这一系统只有 0.54,在99.9%的时间内精度不低于1.1山s,这个 两颗鼻凭巴星故障都会使盖地方接收不到划每两年更新次：这个精度只条能够满足线路不同方向的传输延时时间相等, 但是实际上是 不可能的, 而且随着通信信道结构的不同而有差异。 表2 列出了几种信道结构的组成、影响不同方向传 输延时时间差的主要误差因素和期望误差 [ 6] 。类型 1 利用了两条光缆, 如果两条光缆安装在同一套管 里, 那么在传输 2500 km 时绝对时间误差小于200 ns [。7] 这个误差主要是由光缆长度不对称、传输特性不 同和波长不同等原因引起。类型 2 和类型 3 利用了 波长分隔多路复用( Wavelength Division Multiplex, WDM) 技术, 因此共用单条光缆克服了光缆长度不 对称这一主要误差因素。类型 2 的传输延时时间差 主要由波长不同引起, 利用波长分别为 1. 3
m 和 1. 5
m 传输40 km 时绝对时间误差小于100 ns [。8] 类 型 3 采用了传输延时矫正的方法, 因此绝对时间误 差可以小于 1 ns [ 8] 。 基于通信信道的采样时间补偿法已经在现场中 得到了应用, 如 LFP- 931A 型光纤电流差动保护 中。但是这种方法太依赖于通信信道, 如果在代码 传输过程中出现错误或者是通信信道中断, 都将造 成不良后果; 另一方面还要花巨资建设通信信道, 购 买通信终端设备。 表 2 几种信道结构的比较 Tab. 2 Comparison of some kinds of communication channel structures 4 卫星授时法 在 IEEE Std 1344- 1995 中对同步时钟源提出了 要求[ 1] : ! 同步时钟信号必须在任何测量装置所在位 置保持不间断, 可靠性要高于 99. 87% ( 每月间断时 间小于 1 小时) , 同步时钟信号必须使同步采样装置 和UTC 时钟保持精度在 1
s 的同步范围内。#按照 这个标准, 前面叙述的两种同步方法似乎很难满足 要求, 因此人们利用了高精度高可靠性的卫星授时 法来实现电力系统的同步采样。可以采用的同步卫 星系统有两种: GOES ( Geostationary Operational Envi
ronmental Satellite) 卫星和 GPS( Global Position System) 卫星。 GOES 卫星的主要任务是进行气象预测, 特别是 预测西半球的龙卷风, 其次才是同步时间传送。如 果GOES 接收器所在位置已经预先编程, 那么接收 器从时间信号中解码得出的时间与 UTC 标准时间 的误差可以控制在 25
s 之内。由于这一系统只有 两颗卫星, 任一卫星故障都会使一些地方接收不到 信号。接收天线使用碟形卫星天线, 如果卫星移动, 天线就必须跟着作调整。另外, GOES 卫星使用的是 468 MHz 的频率, 它会受到地面的移动通信系统和 日食的干扰。鉴于这些原因, 这一系统也没有得到 广泛的应用。 GPS 卫星是由美国国防部历时 20 多年建成的 无线电导航系统, 一共由 24 颗卫星组成, 其时钟由 铯原子钟控制, 并向全世界发布标准 UTC 时间, 精 度相当高。它的基本精度是 0. 2
s, 如果通过高级 解码和处理技术这一精度还可以提高, 一般情况下 0. 5
s 是可信的[ 1] 。GPS 的初衷是用于军事领域, 而若将它应用在电力系统或其它非军事领域, 势必 产生一些问题: 如军用与民用时间精度要求不一样 和费用等。因此美国运输部和国防部联合制定了联 邦无线电导航计划( FRP) , 计划中承诺: 在任何情况 下, GPS 将无偿对民用开放至少 10 年, 除非国家处 于紧急状态, 并且保证在 92% 的时间内精度不低于 0. 5
s, 在99. 9% 的时间内精度不低于 1. 1
s, 这个 计划每两年更新一次[ 9] 。这个精度已经能够满足 陈文进, 等 电力系统数据采样的几种同步方法 27