授時(shí)的含義

“授時(shí)”指的是建立和維護(hù)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的時(shí)間基準(zhǔn)，并通過各種技術(shù)手段，將高精度、高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與頻率信號(hào)發(fā)送給用戶。其目的是為現(xiàn)代社會(huì)的幾乎所有領(lǐng)域提供同步“心跳”。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。在中國(guó)，這就是 “北京時(shí)間” ，它是由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心負(fù)責(zé)產(chǎn)生、保持和發(fā)播的。這個(gè)時(shí)間源自一組極其精密的原子鐘，其誤差可以達(dá)到數(shù)百萬年甚至上億年才差一秒。

技術(shù)手段

無線電波：如短波（BPM）、長(zhǎng)波（BPC）授時(shí)臺(tái)。

電視信號(hào)：利用電視網(wǎng)絡(luò)的同步信號(hào)。

網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP），我們電腦和手機(jī)的時(shí)間大多通過這種方式同步。

電話：專用報(bào)時(shí)服務(wù)。

衛(wèi)星：這是目前最主流和最重要的方式。例如：GPS（美國(guó)）、北斗（中國(guó)）、GLONASS（俄羅斯）、Galileo（歐盟） 等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其核心功能之一就是提供精準(zhǔn)的授時(shí)服務(wù)。

電力授時(shí)

在交流電中，電壓和電流是呈正弦波變化的，其幅度和相位（波形的位置）時(shí)刻在變。在廣域分布的電網(wǎng)中，不同地點(diǎn)的發(fā)電廠和變電站的電壓/電流波形相位是不同的。如果沒有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，我們無法在同一時(shí)刻“拍下”全網(wǎng)各點(diǎn)的波形狀態(tài)，也就無法進(jìn)行準(zhǔn)確的比對(duì)和分析。

通過在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝同步相量測(cè)量裝置（PMU），這些裝置通過接收北斗/GPS等衛(wèi)星信號(hào)，獲得微秒（μs）級(jí)甚至納秒（ns）級(jí)的精確時(shí)間。每個(gè)PMU在同一時(shí)刻（例如，每秒100個(gè)點(diǎn)）對(duì)波形進(jìn)行“采樣”，并打上精確的時(shí)間戳。

作用：

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)：可以像“心電圖”一樣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)振蕩、電壓失穩(wěn)等問題。

廣域電網(wǎng)保護(hù)和控制：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)全網(wǎng)同步的故障信息，快速、準(zhǔn)確地切除故障，防止事故擴(kuò)大（即“廣域保護(hù)系統(tǒng)”）。

故障定位和分析：通過比較不同PMU記錄的故障波形時(shí)間，可以精確定位故障發(fā)生的地點(diǎn)，極大縮短排查時(shí)間。

技術(shù)要求

高精度：通常需要微秒級(jí)的同步精度，部分應(yīng)用（如PMU）要求甚至更高。（如 SKG17DT-09H（雙頻單北斗B1C/B1I/B2a）授時(shí)精度RMS<5ns）

高可靠性：電網(wǎng)是生命線工程，授時(shí)系統(tǒng)必須絕對(duì)可靠。通常采用“主時(shí)鐘+備用時(shí)鐘” 的雙重或多重?zé)醾浞菽Ｊ健?/p>

抗干擾與安全性：衛(wèi)星信號(hào)容易受到干擾或欺騙。因此，電力系統(tǒng)通常會(huì)采用 “衛(wèi)星+地面鏈路” 的混合授時(shí)方案。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)不可用時(shí)，由高精度的銣原子鐘或晶振作為守時(shí)模塊，在短時(shí)間內(nèi)維持高精度時(shí)間輸出。

審核編輯 黃宇