一城一北斗|北斗衛星導航系統在內蒙古電網中的綜合應用與示范

申報單位：內蒙古電力(集團)有限責任公司內蒙古超高壓供電分公司

聯合申報單位：

主要完成人：米利俊、郭星、丁文紅、張善祥、王俊威、馬雨姣

一、案例簡介

本項目針對內蒙古電網時間同步體系存在的GPS依賴性強、設備標準不統一、安全隱患突出等問題， 創新構建基于北斗衛星的天地互備時間同步系統。通過研發多功能增強型時鐘設備，整合北斗/GPS雙模授 時與SDH地面鏈路技術，在多座500KV變電站實現優于1微秒的組網精度。項目同步開展北斗導航定位、 應急通信等功能在電網巡檢、桿塔監測、應急搶修等場景的應用驗證，形成省級電網時間同步技術規范， 為構建自主可控的電力時空基準體系提供示范樣板，有效提升電網故障分析能力和安全運行水平。

總體目標是建立一套高精度的統一時間系統，以北斗衛星授時為主、兼顧GPS衛星授時，具備條件后， 全部實現北斗衛星授時，同時實現地面鏈路授時，實現天地互備，本期實現公司本部、旗下營、寧格爾三 站各應用系統對時一致的要求，確保實時數據采集時標一致性，為電網事故分析和穩定控制提供精準可靠 的時間參照體系。系統建設原則為：分級分區建設，構建超高壓本部時鐘監測主站系統、500千伏旗下營、 寧格爾變電站時鐘監測子站系統；實現500千伏變電站時間同步系統(GPS+北斗+地面鏈路授時)的集中監 測與管理；實現對500KV變電站監控系統、故障錄波、相量測量裝置(PMU)、電能量遠方終端等的時間

監視；開展天地互備時間同步地面鏈路基準時間傳遞試點測試，條件具備時實現調度管轄范圍內的地面鏈 路基準時間同步。

二、技術方案

項目關鍵技術是多功能北斗時鐘設備開發研究，工作主要難點及工作量是設備研發，該設備是在原有 時間監測設備基礎上專門針對電力系統授時需求現狀開發的時間同步和實時監測系統，集時頻應用業務于 一體，兼具時間同步和時間監測功能、時間管理、電網測頻功能、頻率同步功能，具有完善的網絡管理能 力和多級用戶認證機制，支持直接的NTP、101、102、103、104、報文、B碼、脈沖等方式的授時輸出和 時間測量，各模塊的隔離式端口可直接深入到相應的設備或者子網，實現站端的附著式時間監測，使站端 的改動最小，適用于廠站端的時間同步和時間精度監測、時鐘狀態監測，對微機、保護、測控、故障錄波、 PMU、電量、監控系統等各類站端設備的時間正確性和精度的監測。實現對廠站端(包括變電站、電廠等) 時鐘系統的監測與管理，包括時鐘數據采集和處理、狀態監測、時間精度檢測、對比考核、告警處理、控 制等功能。系統同時具有可遠程管理的授時輸出能力，以及基于精確時間頻率同步的全網周波頻率精密測 量功能，可以在主站監測所有廠站端優于0.00001hz的電網頻率。所以增強型北斗時間同步設備集多功能 于一體，又要保證設備具有良好的擴展性和融合能力，既完成時間同步，又完成了時間的回饋監測，支持 直接構建地面時間鏈路，還具有可控，可干預性。

廠站時鐘通過時鐘輸出接點監測時鐘的準確性要求廠站時鐘設備到被授時設備之間的授時和接收過 程是否正確，采用時鐘系統的節點脈沖以正點變位方式輸出信號，現場自動化設備基本上均具備遙信位輸 入，將脈沖信號接入到被授時設備的遙信位上促使其產生SOE變位時間，變位SOE時間記錄通過標準協

議由自動化設備輸出至時鐘監測裝置，通過時標比較測出SOE報文傳送的變位時間與時鐘系統設定的節點 脈沖變位時刻之間的時間差，即可監測到授時設備與被授時設備的時間傳遞狀況。監測記錄數據上報中心 站并按接受序列存入相應的數據庫內供時鐘監測系統處理。通過本期項目理論研究及試驗示范項目實施， 為內蒙古超高壓公司建立一套“北斗為主、天地互備”的時間同步及監測管理系統；通過本項目最終可形成 內蒙電力時間同步技術規范、同時為全省時間同步奠定理論基礎，通過對北斗授時、定位、通信等功能在 內蒙古電網中的綜合應用可行性進行研究，為北斗民用化推廣起到重大推進作用。

三、創新亮點

雙模互備授時技術：首創北斗/GPS融合授時機制，提高授時、定位精度；天地協同組網，構建“星基 +地基”時空基準體系，保證電網安全性；多功能集成設備，實現授時-監測-管理一體化；智能診斷系統， 開發時頻偏差自校正算法，實現融合突破性創新；多場景應用驗證，拓展北斗四維應用矩陣，實現多方面 綜合應用示范。