本科毕业设计说明书 第 1  页

1 引言

1。1 研究背景及意义

随着科技的发展，为了进一步构建一个低碳环保、安全高效的电网，如今的电力系统更 加数字化与智能化，基于电能可持续发展这一根本原则，提出了“智能电网”的概念，而智 能电网的支撑基础便是智能变电站。智能变电站中用于生产、输送、分配电能的一次设备， 以及用于监测、控制、调度和保护的二次设备，都是电网的重要组成部分。智能变电站是一 个分布式系统，系统中时钟同步对于数据采集、故障分析以及运行管理等功能是非常重要的， 所以有必要通过设置一个统一的时钟来协调实时数据的采集，监视实时采集的电气量和状态 量是否正常。基于 IEC61850 标准的智能变电站可以完成统一平台下的实时数据信息采集与 交换，进一步实现设备之间的互操作[1]。所以，智能变电站的对时是为了满足时间同步的要 求，站内的测量设备、监控设备及保护设备采用相应的对时方法，保证其时间与标准时钟源 维持同步。论文网

传统变电站中设备或系统的对时精度要求并不高，采用软对时、硬对时相结合的方法就 可以达到系统要求；而基于 IEC61850 通讯协议的智能变电站以全站信息数字化、通信平台网 络化、信息共享标准化为基本要求，实现一些基本功能的同时，也要完成在线分析决策、协 同互动、实时控制调节等需求功能，因此其智能变电站的对时精度要求会比传统变电站高得 多[2]。智能变电站的主要对时方式有脉冲对时、IRIG-B 码对时及网络对时，其中网络对时方 式分为 IEEE1588 对时和 NTP/SNTP 对时。

在智能变电站中，对时同步一直是一个重点问题，不管是实时采集、协同互动，还是监 控决策、故障分析，电力系统需要一个统一的时钟来实现各种功能[3]。智能变电站中各种设备 对于对时精度的要求并不一样，对于母线电压向量的测量，能够反应这一刻系统的运行状态，

对时精度要求不小于1us；对于合并单元与电子互感器之间的数据采集，会影响检测的状态以 及保护的判断，计量和保护的对时精度应分别不小于1us和4us；对于事件顺序记录，会影响 对故障的处理，对时精度应不小于1ms。

总而言之，电网中一个精确的时钟有利于变电站的实时性控制与调度，监视系统的运行状态。高精度对时同步技术能够保证数据采集的实时性和一致性，进而保证电网的可靠运行， 也提高了运行效率和电网稳定控制及事故分析水平，有助于实现信息化、数字化、自动化和 互动化的智能电网[4]。

1。2 研究现状

1。3 本文主要内容

本文主要对智能变电站的高精度对时方法进行研究，利用 GPS 时钟和晶振时钟误差特性 互补的特点，了解一些对时同步方法，进行误差的滤波和预测，并通过软件仿真验证方法的 可靠性。本文一共四章，主要内容如下：文献综述

第一章主要介绍了课题的研究背景和现状，分析了时间同步系统对于智能变电站的重要 性，并引出了基于智能变电站的对时同步技术，进一步分析了智能变电站、授时技术、对时 同步技术等的研究现状，确定了本文的研究方向。

第二章首先介绍了时间同步系统的结构——授时系统与对时系统，了解一些关于时间、授时、对时的基本概念。重点阐述了授时系统中的卫星授时技术，以及基于智能变电站的对 时同步方式。

第三章首先分析了 GPS 时钟的授时原理、晶振的振荡原理以及它们的误差特性，探讨各 种因素对它们误差特性的影响，得出 GPS 时钟主要存在随机误差，而晶振时钟主要考虑累积 误差。根据两者误差互补的特点，利用 GPS 时钟信号实时地校正晶振时钟信号的误差。