SLM8000电厂/变电站时间同步系统
一、系统概述
思利敏公司根据用户的实际需求，结合丰富的工程经验，研制开发了SLM8000电厂/变电站时间同步系统。该系统实现了时间基准多源头（GPS、北斗星、原子钟、恒温晶振、IRIG-B时间基准）、输出多制式（串口、脉冲、IRIG-B码、DCF77、NTP网络授时等）、满足多设备接入（系统信号输出可以任意扩展，可满足任何规模任何方式的时间信号需求）的要求，保证了时间同步信号的高精确度、高稳定性、高安全性，高可靠性，将电力系统的时间同步精确度、稳定性、安全性和可靠性提高到一个更新更高的台阶。
SLM8000系统将GPS/北斗卫星传送的协调世界时（UTC）或外部传送的时间基准信号作为定时信号源，产生用来传递时间信息的IRIG-B时间码、串行时间报文、脉冲信号、DCF77信号和NTP协议时间，用于实现全厂（站）计算机监控系统、保护装置、故障录波器 、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU及各级能量管理系统、调度自动化系统、配电网自动化系统、用电负荷管理系统、电能量记费系统、电网频率按秒考核系统、同步相量测量装置（PMU）、线路故障行波测距装置、雷电定位装置、调度录音电话、各类信息管理系统MIS、发电厂电气监控管理系统(ECS)、DCS系统、输煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脱硫PLC等的时间同步，使电厂/变电站内各设备具有统一的时间基准。
二、系统配置
- 一个发电厂或一个变电站，配置一套时间同步系统，一套时间同步系统可由一面或多面时钟装置屏组成。
- 变电站，按每幢建筑（保护小室或控制室）配置一面时钟装置屏。
- 发电厂，按每台发电机组配置一面时钟装置屏，升压站系统按变电站原则配置，另外针对输煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脱硫PLC等需要对时信号特别少的小室可选择从主时钟屏通过光纤直接接收对时信号的方式。
- 一套时间同步系统可配置一台主时钟或两台主时钟（冗余方式）。大型发电厂及500kV变电站应采用两台主时钟，两台主时钟以冗余热备模式工作，提高了系统的可靠性。
三、组屏方式
- 系统独立组屏。
- 屏柜内安装接线端子排，时钟装置的输出信号通过接线端子排与外部信号电缆连接。
- 时钟装置的输出到接线端子排的连接导线采用0.5mm2～1mm2的多股软线。
四、系统性能
- SNTS3000（主时钟服务器）接收GPS/北斗卫星信号或接收外部IRIG-B（DC）时间基准信号，并向信号扩展箱(从时钟、二级时钟)提供IRIG-B（DC）时间基准信号。
- 各时钟屏根据现场需求可配置一台或多台信号扩展箱，信号扩展箱提供多路脉冲信号（1PPS、1PPM、1PPH、事件，空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源）、IRIG-B信号（TTL、422、232、AC）、DCF77信号（有源、无源）、时间报文（RS232、RS422/485）、NTP网络时间信号，可以满足电厂/变电站内不同设备的对时接口要求。信号扩展箱的数量及输出信号接口类型根据各小室内对时设备的情况而定。
- SNTS3000的时间信号接收单元接收GPS/北斗卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准信号。正常情况下，主时钟服务器的时间信号接收单元独立接收GPS/北斗卫星发送的时间基准信号。当主时钟服务器的时间信号接收单元发生故障时，能自动切换到备用时钟服务器的时间信号接收单元，以接收到的时间基准信号，实现时间基准信号互为备用。当主时钟服务器的时间信号接收单元恢复正常后，自动切换回正常工作状态，切换时间小于0.5秒，切换时主时钟服务器输出的时间同步信号不会出错。
- 主时钟服务器可输出一路特殊的供时钟服务器间互联的IRIG-B（DC）码信号，该信号作为互联主时钟服务器的“后备”外部时间基准，当主时钟服务器的“主”外部时间基准故障时，该信号停止输出。消除当主时钟服务器互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。
- 信号扩展箱的时间基准信号输入包括两路IRIG-B（DC）输入。当装置只接一路IRIG-B（DC）输入时，该路输入可以是“B码输入1”，也可以是“B码输入2”。装置接入两路IRIG-B（DC）输入时，以“B码输入1”作为该装置的“主”外部时间基准，“B码输入2”作为“后备”外部时间基准，当“B码输入1”异常时，装置自动切换到“B码输入2”接收“后备”外部时间基准信号，当“B码输入1”恢复正常时，装置自动切换回正常工作状态，切换时间小于0.5秒，切换时装置输出的时间同步信号不会出错。
- SNTS3000系列时钟装置具有内部守时功能。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，切换到内部守时，使主时钟或信号扩展箱输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。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，切换时间小于0.5秒，切换时时钟输出的时间同步信号不会出错。
- SNTS3000系列时钟装置的外部时间基准（B码输入）具有时延补偿功能，能够补偿外部时间基准信号（IRIG-B）的传输延时，从而保证了时间基准信号的精度。
- SNTS3000系列时钟装置的所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强，且各路输出在电气上均相互隔离。
- SNTS3000系列时钟装置的某一路输出信号允许短路5分钟以上，不会造成对该输出回路的永久性损坏。
- SNTS3000系列时钟装置的某一路输出信号短路，不会影响其它输出信号。
- SNTS3000系列时钟装置具有自复位能力，在因干扰造成装置CPU瞬间故障时，能自动恢复正常工作。
- SNTS3000系列时钟装置采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活，维护方便。
- SNTS3000系列时钟装置具有工作状态指示、告警显示和告警信号输出功能。告警信号的电接口类型为继电器空接点，接点耐压>250V DC。
- SNTS3000系列时钟装置具有时间显示功能，可显示年、月、日、时、分、秒。
- SNTS3000系列时钟装置都提供一路TTL脉冲信号（可编程输出1PPS、1PPM、1PPH、事件），供时钟的准确度指标测试。
- SNTS3000系列时钟装置可采用双电源冗余供电，任何一路电源消失，系统仍能保持正常工作。有两种实现方式：
a)时钟屏采用时间继电器和接触开关组成电源切换电路。
b)时钟装置采用双电源冗余供电，电源供电自适应。
五、系统组成
时间同步系统通常由主时钟、若干从时钟、时间信号传输介质组成。根据时间同步系统的配置方式，时间同步系统的结构有多种形式，主要分为三种：基本式、主从式、主备式。
- 基本式
由一台主时钟和信号传输介质组成，为被授时设备（系统）对时。根据需要和技术要求，主时钟可设接收上一级时间同步系统下发的有限时间基准信号的接口。该系统由一面主时钟屏组成，主时钟屏一般设在电厂/变电站的控制室。 - 主从式
由一台主时钟、多台从时钟和信号传输介质组成，为被授时设备（系统）对时。根据实际需要和技术要求，主时钟可设接收上一级时间同步系统下发的有限时间基准信号的接口。该系统由一面主时钟屏或和多面时钟扩展屏组成，主时钟屏一般设在电厂/变电站的控制室。时钟扩展屏数量根据电厂/变电站内小室的情况而定。各小室时钟屏负责本小室二次设备的对时。 - 主备式
由两台主时钟、多台从时钟和信号传输介质组成，为被授时设备（系统）对时。根据实际需要和技术要求，主时钟可预留接口，用来接收上一级时间同步系统下发的有限时间基准信号。该方式可分为两台主时钟同屏系统结构和两台主时钟不同屏系统结构。
a)两台主时钟同屏系统结构
该系统由一面主时钟屏或和多面时钟扩展屏组成，主时钟屏有两台主时钟，时钟扩展屏数量根据电厂/变电站内小室的情况而定。主时钟屏一般设在电厂/变电站的控制室。各小室时钟屏负责本小室二次设备的对时。
b)两台主时钟不同屏系统结构
该系统结构由两面主时钟屏或和多面时钟扩展屏组成，每面主时钟屏内各有一台主时钟。时钟扩展屏数量根据电厂/变电站内小室的情况而定。各小室时钟屏负责本小室二次设备的对时。
六、技术参数
- GPS/北斗接收天线（SNTS300主时钟服务器）
a).GPS接收天线
阻抗：50Ω；
天线灵敏度：≤-163dBW；
工作温度：-45℃～+85℃；
贮存温度：-50℃～+90℃；
湿度：100%，结露；
体积：φ96mm×126mm。
b).北斗接收天线
阻抗：50Ω；
增益：40dB±2dB；
噪声系数：1.5dB ；
右旋圆极化，波束宽度：10o～75o；
工作温度：-45℃～+85℃；
贮存温度：-50℃～+90℃；
湿度：100%，结露；
体积：φ103mm×110mm。 - GPS/北斗信号接收器（主时钟K801）
a).GPS接收器
接收频率：1575.42MHz（L1信号）。
接收灵敏度：捕获〈-160dBW，跟踪〈-163dBW。
同时跟踪：正常状态下可同时跟踪8～12颗GPS卫星；
装置冷启动时不小于4颗卫星；
装置热启动时不小于1颗卫星。
捕获时间：装置冷启动时，〈10min；装置热启动时，〈1min。
内部电池：电池类型：锂电池；
电池寿命：≮25000h。
b).北斗接收器
接收机通道：6；
接收机灵敏度：-157.6dBW；
冷启动首捕时间：≤2秒；
失锁重捕时间：≤1 秒；
自动定位时间：2分钟(快速定位功能可达到优于20秒) ；
自动授时时间：2分钟；
定位数据更新率：1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz可选；
定位精度：优于100 m(1σ)(输入高程误差10m) ；
授时1PPS精度：优于100ns(静态，初始化精确位置信息，1σ)。 - 时钟装置内部的时间保持单元守时精度
时间保持单元晶体振荡器选用OCXO，守时精度优于7*10-9(0.42μS/min)。 - 时钟装置功耗：≤20W。
- 时钟装置的绝缘电阻：≮20MΩ。
- 系统平均无故障间隔时间(MTBF)：≥70000小时；系统平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分钟，使用寿命不少于20年。正常使用条件下无须维护。
- 输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：≤0.1μS。
- 时间同步信号接口：
GPS/北斗信号作为外部时间基准的时间同步信号技术指标： - 时标脉冲输出：
1PPS/PPM/PPH脉冲信号：（TTL/422电平）准时沿： 上升沿，上升时间≤10nS；
上升沿的时间准确度≤0.1μS；
脉冲宽度：200mS；
输出阻抗：50Ω；
（空接点） 准时沿： 上升沿，上升时间≤150nS；
上升沿的时间准确度≤1μS；
脉冲宽度：200mS；
允许外接电压：300V/DC，允许电流50mA。
空接点脉冲输出端口允许电流ICE为100 mA时，订货时须说明；脉冲信号如需下降沿有效，订货时须说明。 - 时间报文
a).通讯波特率: 1200、2400、4800、9600可选。
b).数据格式:信息位8位，一位起始位，一位停止位，异或非校验，校验帧头之后校验字节之前的时间数据,ASCⅡ码。
c).信息格式: 每秒发送一次
d). 准确度：≤0.2mS。（如需更高精度要求，可做到10μS，订货时须说明。） - IRIG-B（AC）调制信号接口：
载波频率：1kHz；
信号幅值峰-峰值：高：3～12V可调，低：符合3：1调制比要求；
输出阻抗：600欧姆，变压器隔离输出。
同步准确度：≤12μS。 - IRIG-B（DC）直流偏置信号接口：
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，上升沿。
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、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。
根据TEEE Std 1344-1995规定，在IRIG-B P50-P58位增加了年份。
准时上升沿的时间准确度≤0.1μS。 - DCF77信号：
德国校准讯号（简称DCF77）：由Physikalisch-Technische Bundesanstalt运营，从法兰克福的东南部发射。载波频率为77.5千赫，时间信息编码采用脉宽调制方式。
输出准确度：≤1μS。 - NTP协议时间：
支持协议：NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP ；
网络接口：10/100M自适应以太网接口，RJ－45 ；
时间准确度：
每秒NTP请求量 时间标识精度 可处理用户终端请求量
0～100 1～10ms 48,000
100～200 10～100ms 96,000 - IRIG-B（DC）时码信号作为外部时间基准的时间同步信号技术指标
（IRIG-B DC时码信号的上升沿的时间准确度≤0.1μS）：同上。 - 外部时间基准信号时延补偿范围：0～99μS。
七、其他指标
- 环境条件
工作温度：-200C～+700C；
贮存温度：-400C～+850C；
湿度：<95%。 - 电源
交流供电：220V±20%或110V±20% ， 47Hz～63Hz；
直流供电：220V±20%或110V±20%；
装置电源供电自适应。 - 抗干扰
在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不误动作。
装置静电放电干扰试验、电快速瞬变脉冲群干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、阻尼震荡波干扰试验、浪涌（冲击）干扰试验符合标准GB/T17626-1998（电磁兼容 试验和测量技术）和GB/T15153.1-1998（远动设备及系统 第2部分：工作条件 第1篇：电源和电磁兼容），并达到Ⅲ级及以上标准。 - 重量
主时钟K801约3kg，信号扩展箱K802约3.5 kg，屏柜约200 kg。 - 外形尺寸:
a）.时钟装置外形尺寸：高度2U、宽度19”
b）.屏柜外形尺寸：800 mm×600 mm×2260 mm（宽×深×高）或用户指定。
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