“北斗電力高精度授時(shí)與全網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)應(yīng)用示范”項(xiàng)目通過與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)互聯(lián)，研發(fā)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度授時(shí)模塊、全網(wǎng)時(shí)間同步設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)，打破了我國電網(wǎng)依賴美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的現(xiàn)狀。
該項(xiàng)目由國電南瑞科技股份有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力公司等六家單位聯(lián)合實(shí)施，已于近期啟動(dòng)。

緣起 打破電網(wǎng)對(duì)GPS時(shí)間的依賴 
    衛(wèi)星在天空盤旋，地面上的電網(wǎng)系統(tǒng)不斷接收衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)間信號(hào)，這是目前使用最廣泛的衛(wèi)星授時(shí)方式。
    “電力系統(tǒng)與時(shí)間密切相關(guān)，調(diào)度系統(tǒng)、智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)等都需要基于統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)運(yùn)行，以滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間一致性要求，確保線路故障測(cè)距以及電網(wǎng)事故分析和穩(wěn)定控制水平。”國電南瑞研發(fā)中心裝置研發(fā)一部經(jīng)理沈健介紹說。
    但是，目前在電網(wǎng)系統(tǒng)中最為廣泛使用的時(shí)間信號(hào)卻是由美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）發(fā)送的。“使用美國時(shí)間始終存在安全隱患。對(duì)電網(wǎng)來說，授時(shí)技術(shù)在別人手里，主動(dòng)權(quán)就在別人手里，一旦授時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)或人為中斷，都可能造成電網(wǎng)安全事故。因此，使用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)十分必要。”沈健說。
    工信部曾明確提出，涉及國家經(jīng)濟(jì)、公共安全的重要行業(yè)領(lǐng)域，需逐步過渡到采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制。
    “北斗電力高精度授時(shí)與全網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)”讓電力系統(tǒng)使用北斗授時(shí)，不僅能全時(shí)段、全區(qū)域地控制電網(wǎng)所有時(shí)鐘信息，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)同步；還能自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)中各單位時(shí)鐘狀態(tài)，并進(jìn)行主動(dòng)干預(yù)和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)，提高了電力授時(shí)的科學(xué)化和智能化程度。
    “現(xiàn)階段，該項(xiàng)目選取了電網(wǎng)安全穩(wěn)定系統(tǒng)和新一代智能變電站系統(tǒng)作為北斗授時(shí)的主要對(duì)象。”沈健說，電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展讓時(shí)間基準(zhǔn)變得越來越重要，隨著在以上兩種電力自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的成熟，將來電網(wǎng)其他系統(tǒng)也可推廣使用北斗授時(shí)。

技術(shù) 兩套時(shí)鐘保證全站設(shè)備時(shí)間同步 
    在國電南瑞研發(fā)中心，記者看到一臺(tái)白色的半球形天線接收裝置安裝在室外，用于接收北斗二代衛(wèi)星信號(hào)，一根細(xì)長的射頻電纜一直連接到室內(nèi)的時(shí)間同步設(shè)備。沈健告訴記者，為減小電纜傳輸損耗對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響，通常在天線輸出端接入一個(gè)低噪聲放大器，放大器輸出信號(hào)再傳輸給北斗授時(shí)模塊。
    為了能夠看清內(nèi)部結(jié)構(gòu)，沈健擰開了一臺(tái)樣機(jī)后蓋螺絲，抽出了一塊集成電路板，指著電路板上半張銀行卡大小的插件告訴記者，這就是北斗授時(shí)模塊。
    據(jù)悉，目前GPS、北斗授時(shí)模塊精度都能滿足用戶需求，但依靠一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)，在出現(xiàn)外界干擾、衛(wèi)星故障等情況時(shí)，其可靠性、安全性無法得到保障，因此，電網(wǎng)系統(tǒng)需要通過采用兩個(gè)衛(wèi)星信號(hào)雙模授時(shí)的方法。
    使用兩種授時(shí)方法的做法已經(jīng)不再罕見。但是，雙模授時(shí)方案如果采用GPS模塊與北斗一代單向授時(shí)模塊組合，不同源的觀測(cè)數(shù)據(jù)不能共用，在城市峽谷地區(qū)或部分天空被遮蔽出現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)量少等情況時(shí)，其可用性就可能受到影響。
    對(duì)此，項(xiàng)目組提出了消除影響的新思路。“我們的項(xiàng)目采用了緊耦合方式，可將北斗衛(wèi)星信號(hào)與GPS衛(wèi)星信號(hào)送入同一信號(hào)處理器進(jìn)行統(tǒng)一解算，兩個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)可以共用，并優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)信號(hào)。”沈健說，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正常工作情況下，緊耦合授時(shí)并無精度優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)某顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障或異常時(shí)，其檢測(cè)準(zhǔn)確度和效率優(yōu)勢(shì)明顯。
    北斗衛(wèi)星如何完成對(duì)電力系統(tǒng)的授時(shí)？沈健告訴記者，在各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)、發(fā)電廠、變電站、集控中心的站內(nèi)配置有兩套主時(shí)鐘，互為備用。主時(shí)鐘信號(hào)源為北斗或GPS信號(hào)，主時(shí)鐘接受對(duì)時(shí)信號(hào)后給從時(shí)鐘提供對(duì)時(shí)信息，從時(shí)鐘擴(kuò)展了多路接口給眾多設(shè)備對(duì)時(shí)，從而保證了全站設(shè)備的時(shí)間同步。

產(chǎn)業(yè) 變電站和智能調(diào)度領(lǐng)域應(yīng)用前景可期 
    “北斗電力高精度授時(shí)與全網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)應(yīng)用示范”項(xiàng)目由國電南瑞、國網(wǎng)江蘇電力等六家單位聯(lián)合開展。作為電力二次設(shè)備研發(fā)和制造企業(yè)，國電南瑞同時(shí)也是南京市北斗產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的理事單位。聯(lián)盟致力于北斗產(chǎn)品和解決方案的推廣應(yīng)用、集聚優(yōu)勢(shì)資源，促進(jìn)北斗在各行業(yè)的廣泛深入應(yīng)用。
    項(xiàng)目依托國網(wǎng)江蘇電力進(jìn)行應(yīng)用示范，將在江蘇省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、市級(jí)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、變電站三級(jí)構(gòu)成的電力系統(tǒng)中試點(diǎn)應(yīng)用，接入的各級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)和變電站數(shù)量不少于20個(gè)，接入被授時(shí)的電力系統(tǒng)設(shè)備或裝置規(guī)模不少于600臺(tái)。
    在變電站和智能調(diào)度領(lǐng)域，該系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用前景可期。目前，我國正處于智能電網(wǎng)建設(shè)的大環(huán)境下，對(duì)時(shí)間同步系統(tǒng)有大量的需求。
    此外，形成北斗衛(wèi)星應(yīng)用于電力行業(yè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，也是項(xiàng)目的重要內(nèi)容之一。“基于雙模授時(shí)模塊，項(xiàng)目將研制電力系統(tǒng)時(shí)間同步裝置，同時(shí)研發(fā)具備對(duì)裝置時(shí)間同步運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)管理的系統(tǒng)及終端設(shè)備。”沈健說。在該項(xiàng)目完成后，將形成年產(chǎn)能不小于500套系統(tǒng)和5000臺(tái)終端的生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計(jì)北斗電力同步時(shí)鐘、監(jiān)測(cè)終端及系統(tǒng)累計(jì)年銷售不低于1500萬元。

美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）
世界上最早建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，有著20年的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)累積，在系統(tǒng)的成熟性、服務(wù)的精度方面都處于世界最領(lǐng)先水平。由美國軍方控制，對(duì)全世界開放，我國目前使用的GPS屬于免費(fèi)接收信號(hào)。

俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)
已基本建成，預(yù)計(jì)2015年完全建成提供服務(wù)。

歐盟伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
目前可以初步發(fā)揮地面精確定位的功能，預(yù)計(jì)今年年底前投入試運(yùn)行。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
我國正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，類似美國GPS。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力。
聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的四大系統(tǒng)供應(yīng)商。