摘要∶为实现水电站时钟同步系统的优化配置，通过对水电站各系统时钟设备的统一基准时钟方面的缺陷分析，对水电站构建的时钟同步系统必要性阐述，提出了总线式系统结构的三套方案，对三套方案的优缺点进行分析和讨论，最终得出第三套方案可以实现水电站时钟同步系统的优化配置，总结得出NTP网络对时技术的应用和发展，往往是水电站时钟同步系统的重要发展前景。
关键词∶水电站；时钟同步系统；优化配置
中图分类号∶TM711文献标识码∶A文章编号∶1001-408X（2015）06-0054-03
作者简介：陈创（1985），男，广西南宁人，助理工程师，工学学士，主要从事水电站电气二次设计工作
1概述
水电站时钟同步作为一项基础性的工作，在电站的应用中，为分析事件的先后顺序，计算机监控系统、继电保护系统和其它系统与GPS时钟设备应能同步对时。但由于对时方式的性质、各系统对时方式的不一致等原因，往往造成各系统与GPS时钟设备存在延时对时的情况。因此要做好水电站时钟同步系统的优化配置，实现水电站时钟的同步对时。
2提出问题
现阶段，人们对于时间的统一有着极高的重视度，而统一时钟的GPS时钟设备应用中，往往是结合小型的GPS时钟设备，通过将多个RS232端口加以提供。就其实质性而言，是在结合串口电缆的连接中，最终借助于计算机实现的一种时钟同步[1]。这种时钟同步过程中，使用的电缆长度相对较短，而实际的服务器反应速度相对较慢，在某种程度上将会直接影响对时的精度。对于水电站系统而言，不同装置的设置中，时钟同步信号一旦被接收，在某种程度上将会有着繁多的接口类型，而考虑增加GPS装置，又缺乏一定的安装位置[2]。那么我们就要考虑在系统的统一性GPS时钟同步方案的管理中，如何实现统一时间基准中的水电站运行和监控。
3时钟同步系统的对时方式
时钟同步系统的对时方式主要是借助于主时钟的基准信号，不仅有硬软对时的方式，同时也有编码对时的方式。
3.1时钟同步系统的硬对时
时钟装置的同步脉冲对时中，结合一种空接点的形式，在秒脉冲信号的应用中，结合分脉冲信号门，实现时钟同步校准的过程，在某种程度上最终尽可能和UTC同步时间准确度相一致。就其实质性而言，上升沿的时间在实际的准确度控制中，结合差分芯片的形式，实现差分电平的输出，并借助于总线的形式，实现多个装置的一种同步对时，将对时的距离增加。这种时钟同步系统的硬对时不仅仅应用于国产故障录波器的对时，同时也用于微机保护装置的对时。
3.2时钟同步系统的软对时
时钟同步系统的软对时过程中，结合时钟装置的一种串行口，对同步时钟每秒一次的输出时间进行读取，并在串口校对中，做好时间报文的综合分析；在用户指定的相对特殊内容设定中，对GPS卫星数进行接收；并在告警信号中，结合报文的信息格式，对合适的传输波特率进行选择；在精确度的设计中，其串口校时，注重距离的根本限制分析，避免时间的延时。这种时钟同步系统的软对时中，可以实现电能量记费系统的应用和自动化装置的应用，同时也能实现控制室时钟的对时[3]。
3.3时钟同步系统的编码对时
编码对时是结合编码的信号实现的一种对时，这种编码时间的信号相对而言，主要有DCF77和IRIG两种。对时精度提高过程中，结合硬对时的方式，同时融合软对时的方式，在装置中，结合串口对脉冲信号的精度进行获取，并做好编码的对时。编码对时往往应用于进口的保护装置。
3.4NTP网络对时方式
在时钟同步的过程中，NTP网络对时方式，往往是借助于计算机的时间实现的一种同步化过程，对计算机服务器的时钟源分析，将高精准度的时间实现，从根本上采取加密确认的方式，尽可能的对恶毒的协议攻击进行有效防止，最终将产品的技术含量全面提高，从根本上注重完整性系统的一种全面分析的对时方式[4]。这种NTP网络对时在电站的MIS系统中有着较广泛的应用。
4水电站时钟同步系统的优化配置
水电站时钟同步系统的优化配置，是通过结合GPS全球定位系统，及时地发送无线保准时间信号，将统一性的时钟信号源全面实现，做好设备配置情况的优化设计。关于水电站时钟同步系统的优化配置，提出了3种配置方案。
4.1第一种方案
在水电站的中控室中安装一面GPS时钟同步系统屏，不设置扩展时钟，仅通过配置主时钟，实现水电站计算监控系统和继电保护系统等设备的时钟同步。设计中，结合两个主时钟，实现GPS卫星信号的接收和处理。每台主时钟始终对另一台的时间信息进行接收，做好时间基准信号的一种互相使用。此方案接线相对简单，费用较低，但是对距离GPS时钟同步系统屏较远的对时设备，将会伴有一定的线损，进而缺乏相对较高的时间精度。
4.2第二种方案
水电站的中控室，对双GPS主时钟接收单元进行设定，并作为一种热备用状态。一旦主接收单元出现一定的故障，将会进行自动切换。通过在保护室内，对扩展始时钟进行布置，并在时间信号的获取中，结合自主时钟的时间信号切换，将软对时和硬对时之间的对时融合实现，实现装置的精准化的对时。第二种方案在实际的应用中，结合三种不同的对时方式，实现电站的系统划分，从根本上注重直流系统和中控室的控制，并结合光纤的连接，实现水电站的精确对时，但是本方案配置，有着相对较高的费用。
4.3第三种方案
在对一套主时钟的设置之后，实现室内二次设备的一种对时，而实际的软对时和硬对时中，注重主时钟时间信号的单元接收，对标准的时间信号获取，进而做好信号的正常输出。主控室中的扩展时钟设定之后，注重时间信号的接收，做好设备的自动对时。在主时钟的布置过程中，通过借助于光缆的连接，对互备系统进行构造，实现主时钟的保护，实现了相对较高的一种系统可靠性保证。在时钟系统的优化配置过程中，更要结合时钟的实际接收过程，避免冗余化的配置设置。在用户的需求中，时间信号输出量的扩展有着便利性，且对于整个系统的正常工作没有根本上的影响。本方案的优点如下：两台GPS主时钟布置在不同的地点，通过光缆连接，构成互备系统，可降低因雷击而损坏主时钟的概率，并且主备切换分散到各小室，由各小室时间信号接收单元来完成，一个小室的切换单元故障，不影响其他小室，系统可靠性更高。
4.4三套方案的技术经济比较
最后，对上述三套方案进行技术经济比较。
4.4.1费用方面比较
第一套方案的设备有GPS对时柜及柜内设备；第二套方案的设备有主时钟柜、扩展时钟柜1和扩展时钟柜2及柜内设备；第三套方案的设备有主时钟柜1、主时钟柜2和扩展时钟柜及柜内设备。可知，第一套方案费用最低，第二和第三套方案费用差不多。
4.4.2技术方面比较
第一套方案未配置扩展时钟，对于距离GPS时钟同步系统屏较远的对时设备，将会伴有一定的线损，进而影响对时精度；第二和第三套方案均设置有扩展时钟，解决了第一套方案存在的对时精度较差的问题，但是就对时系统可靠性方面，第三套方案优于第二套方案。综上所述，为保证电站对时系统的精度和可靠性，第三套方案是实现水电站时钟同步系统的最优方案。
5结语
本文通过对水电站计算机监控系统和继电保护系统时钟设备进行分析，并在基准时钟的缺陷分析中，提出三套不同的方案，并在优缺点的对比分析中，得出第三套方案是可以实现水电站时钟同步系统的一种优化配置方案的结论。NTP网络协议不仅仅对于网络阻塞有着有效的修正作用，同时对于网络延时的纠正也有着积极作用。在今后的供电产业发展中，NTP网络对时将会成为水电站时钟同步系统的发展方向，推动国民经济的发展。
参考文献：
[1]李锋.水电站GPS时钟同步系统改造探讨[J].电子制作，2014（4）：64-65.
[2]袁平路，陶林，李伟，等.BSS-3卫星时钟同步系统在葛洲坝电厂的应用[J].水电站机电技术，2014，33（3）:122-124.
[3]袁平路，李伟，陶林，等.IEEE1588时钟同步技术在白山电厂的应用[J].水电站机电技术，2013，36（3）:71-72，93.
[4]袁平路，李伟，陶林，等.NTP在水电厂时钟同步系统中的应用[J].水电站机电技术，2012，35（3）:92-93
作者：陈创 单位：中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司
