0技术白皮书
-- 时间同步组网，迫在眉睫
电力时间应用现状
组网的必要性
当今的组网技术
电力时间应用现状
蜂拥而上，鱼目混珠
据初步了解，全国电力已有十多个省开始了厂站统一GPS的工作，粗略估计，投入的资金
超过了5000万，近期的50万以上的招标项目会招致十来个厂家的竞争，这个现象不能不叫
人们产生许多的疑问。
通过对部分厂家产品的测试，我们惊讶地发现，其中的质量存在严重问题。主要表现在：
产品的一致性很差，多台设备的指标差异明显；
守时精度虚假，短时间内依靠软件表现良好，时间长了守时精度急剧下降；
有些输出信号的精度指标离规范差距很大，尤其表现在交流B码和串口报文；
设备缺乏监控管理功能，告警干接点只能提示极限故障。
美国NIST在其网站上携文指出：不是所有的GPS都可以用作基准信号！影响GPS性能的关
键因素有两个。一是内部的振荡器，二是内部的软件算法。而软件算法是需要时间的磨砺！
厂站的GPS主时钟必须采用高质量、高性能的产品！
测试标准，急待完善
不夸张地讲，虽然经过招投标，有些用户采购的统一GPS系统，其中的主时钟实际上就是
曾经用在厂站内的那些低质产品。尽管这些产品也有相关部门的测试报告，根源在于测试
时并没有一个统一的标准。主要体现在：
一、对于跟踪精度和守时精度的测量周期和采样率没有明确规定；
二、对于测试的信号类型没有统一规定，有的只测秒脉冲，对其它信号不予测试；
三、大多不进行功能性测试；
四、对送样没有严格规定，往往被检的是厂家精心挑选的产品。
因此，要严格把好质量关，急需权威部门出台统一的测试标准！
走出误区，避免损失
为什么要在厂站内统一GPS时钟，是因为我们已经发现，在许许多多的厂站内，原有的大
量GPS之间存在明显的时间偏差，给事故判断造成了极大的困难。但是，我们应该清楚地
知道，现行的电力系统，已经不是单纯的厂站的松散组合，它是一个“牵一发而动全身”的
电网，任何一个厂站的故障都极大可能引起相邻厂站的设备动作，因此，事故的判断不仅
仅局限在某一个厂站内，这就要求所有的厂站时间的高度一致！换句话说，把原有站内的
低端GPS分发到相邻厂站内做主时钟，其后果可想而知。
再说，无论是GPS，还是GLONASS、伽利略、北斗，其天线、馈线工作在恶劣环境，故障
在所难免，这种状况下一定会出现相互间的时间偏差。
伽利略原计划2008年投入民用，因特殊原因已推迟时间表。北斗需要通道请求，其接收机
实在过于稚嫩，恐难胜任电力这种特殊行业的需求。
因此，应杜绝低端的GPS应用于厂站内、电网的时间一致不能依靠分散孤立的某种卫星接
收机，否则，大部分的投资将付之东流！
同步组网，条件成熟
国际上，对DCLS和NTP的传输特性的研究已有20多年的历史，近几年对PTP的探索和完善
已趋白热化。PTP技术的产生，无疑，将给全人类带来颠覆性的历史变革！
无论是电信的DCLS时间同步网，金华电力的NTP时间同步试验网，还是浙江省电力公司的
PTP时间同步科技项目，都已表明，电力时间同步组网已具备条件！
1、电力数据网通道资源充足
2、NTP、PTP均基于TCP/IP技术
3、某电信测试DCLS组网，精度小于15微秒，但需要DDN/DCN网络支持
4、金华电力NTP组网，初测结果，精度典型值约50～60微秒
5、浙江电力PTP组网，初测结果，精度典型值约3微秒
6、强调组网，并不带来投资额的明显增加，只是在现有的主时钟输入功能上增加一路端口
组网的必要性
一、时间，已成为电网的第四大要素
电网的监控、调度离不开实时信息数字设备的普及对时间精度要求越来越高
能源部门的报告指出：电网可靠性的关键是同步操作
二、GPS性能存在差异
虽然变电站统一了GPS，但变电站之间仍然存在时间差异！
影响GPS性能的两个关键因素
接收机内置振荡器的质量
用以处理卫星数据的软件及运算法则的质量
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接收机用不同的运算法则设置不同的参数---跟踪、放弃或接受某个卫星
-
有些接收机不能关闭“位置锁定”，虽然静止却似乎在移动，位置信息的错误就会引起较大的频率波动
-
接收机add或remove卫星时会有瞬间频率变化。好的接收机有“handoff”运算法则
-
有些接收机的内部软件可以滤除卫星偶然发来的“坏”数据（如：PRN 5 on March 18, 1997）
振荡器的性价比
摘自《数字网同步技术》人民邮电出版社出版部熙章编（第38页）
E = E o + (fo/fr-1)t+at2
Eo=初始时间差
(fo/fr-1) = 频偏(频率准确度）
a= 本振老化率
t=时间
三、天线故障导致设备进入保持
某个变电站天线故障，变电站之间就会存在时间差异！
天线长期工作在恶劣环境下，难免会有故障；
天线故障导致设备进入保持，保持时精度出现偏差；
无论对于同一个变电站内的不同GPS，还是不同变电站内的GPS，
只要天线出现故障，就会造成时间不同步！
四、美国掌控SA
SA有效时，变电站之间就会存在时间差异！
虽然2000年6月，美国宣布取消SA；
但，美国随时可以加入SA；
无论对于同一个变电站内的不同GPS，还是不同变电站内的GPS，
只要美国加入SA，并且GPS不具备抵制SA功能时，就会造成时间不同步！
五、北斗应用前景广阔，但不在电力
即使应用北斗，不从根本上组建时间同步网，变电站之间仍然存在时间差异！
一方面，北斗过于“年轻”，时间应用并不是其主要目的；
另一方面，北斗采用“请求”方式工作，通道会受阻；即使采用单向工作，依赖GPS定位
再说，北斗的接收设备仅仅刚刚诞生，成熟尚需时日；
并且，如果不组网，GPS存在的绝大部分问题，北斗也依然存在；
如果组网，我们可以甩掉GPS、北斗、伽利略……
六、面向未来
未来将是IP的世界，放眼未来，组网最经济！
IP为全球带来颠覆性的历史变革；
电力的最大、最普遍的资源就是电力数据网；
无论是NTP，还是PTP组网，每个数据包仅占用80个字节；
建设变电站统一GPS时，着眼组网的功能，可以避免短期内设备的淘汰与更新。
当今的组网技术
如何实现同步组网?
1）用于组网的技术：
NTP技术；
DCLS传输时延补偿技术；
PTP技术。
2）必要的硬件支撑：
NTP从钟（NTP Slave）---将NTP解码为1PPS和DCLS信号；
PTP从钟（PTP Slave）---将PTP解码为1PPS和DCLS信号。
组网技术满足现实需要
在不具备组网条件时，既要满足当前统一GPS时钟的需要，又要保证今后的组网，只要：GPS主时钟具有能够接收上游传送的NTP或PTP信号的接口！无须增加额外投资！
电力时间应用现状
组网的必要性
当今的组网技术
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