電力專用時(shí)鐘同步裝置深度對(duì)比:南瑞PCS-9965/四方CSD-561/國電南自PSIR-6000/許繼CK-3588/積成iES-Tsync技術(shù)參數(shù)全維度橫評(píng)

新能源場(chǎng)站、變電站、智能調(diào)度對(duì)時(shí)間同步精度要求差異巨大(毫秒級(jí)→微秒級(jí)→亞微秒級(jí)),本文系統(tǒng)對(duì)比五大主流電力專用時(shí)鐘同步裝置的技術(shù)參數(shù)、協(xié)議支持與典型應(yīng)用場(chǎng)景。

時(shí)鐘同步在電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用

電力系統(tǒng)時(shí)間同步是繼電保護(hù)、故障錄波、同步相量測(cè)量(PMU)、調(diào)度自動(dòng)化、AGC/AVC協(xié)調(diào)控制、新能源場(chǎng)站四可改造等功能的基礎(chǔ)。不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)時(shí)間精度的要求差異巨大

  • 調(diào)度自動(dòng)化、SOE事件順序記錄:毫秒級(jí)(≤1ms)
  • 故障錄波、繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)序:微秒級(jí)(≤1μs)
  • 同步相量測(cè)量PMU、IEC 61850-9-2 SV采樣值傳輸:亞微秒級(jí)(≤100ns)
  • 電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)、電能量計(jì)費(fèi):秒級(jí)即可
  • 5G分布式通信基帶同步:百納秒級(jí)

選型決策要點(diǎn):(1)明確場(chǎng)內(nèi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)間精度的最高要求;(2)核對(duì)IEEE 1588 PTP、B碼(IRIG-B)、PPS、SNTP等多協(xié)議兼容性;(3)評(píng)估GPS/北斗雙模授時(shí)、守時(shí)能力、冗余切換時(shí)間;(4)接口數(shù)量(光口、電口、B碼輸出路數(shù))是否滿足全場(chǎng)站對(duì)時(shí)設(shè)備數(shù)量需求。

五大電力時(shí)鐘同步裝置技術(shù)參數(shù)對(duì)比

南瑞繼保PCS-9965 — IEEE 1588主時(shí)鐘方向

  • 產(chǎn)品定位:南瑞繼保PCS-9xxx系列中的同步時(shí)鐘方向產(chǎn)品,配合PCS-996系列PMU同步相量測(cè)量裝置使用,常用于500kV及以下變電站主時(shí)鐘。
  • 協(xié)議支持:支持差分IRIG-B(DC/AC)、差分PPS、空接點(diǎn)PPS、SNTP廣播/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、IEC103后臺(tái)對(duì)時(shí);擴(kuò)展板支持光纖IRIG-B、光纖PPS。原生IEEE 1588 PTP協(xié)議需配套PCS-9785標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源或獨(dú)立PTP授時(shí)模塊
  • 授時(shí)精度:典型時(shí)間同步精度 ≤1ms;守時(shí)精度約55μs/小時(shí)(基于OCXO恒溫晶振)。
  • 接口配置:1×IRIG-B(DC/AC)+1×PPS同步輸入;多路串口(RS-232/RS-485)時(shí)間報(bào)文輸出;光口可選。
  • 冗余優(yōu)先級(jí):差分IRIG-B > 差分PPS > 空接點(diǎn)PPS,硬件優(yōu)先級(jí)自動(dòng)切換。
  • 典型應(yīng)用:500kV/220kV變電站主時(shí)鐘、PMU站間同步、調(diào)度主站時(shí)間源。
  • 來源:南瑞繼保PCS-996同步相量測(cè)量裝置運(yùn)維指引及公開技術(shù)協(xié)議。

四方繼保CSD-561 — 智能變電站主時(shí)鐘

  • 產(chǎn)品定位:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司CSD系列電力同步時(shí)鐘裝置,區(qū)別于同公司CSC-561繼電保護(hù)裝置,專為智能變電站、發(fā)電廠、調(diào)度中心設(shè)計(jì)
  • 協(xié)議支持:支持IEEE 1588 PTP精密時(shí)間協(xié)議,兼容NTP/SNTP、IRIG-B碼對(duì)時(shí)、PPS脈沖、串口報(bào)文等多種對(duì)時(shí)方式;可作為PTP主機(jī)/從時(shí)鐘使用。
  • 授時(shí)精度:IEEE 1588v2 PTP模式可達(dá)亞微秒級(jí);B碼對(duì)時(shí)精度 ≤1μs;SNTP對(duì)時(shí)精度 ≤10ms。
  • PTP模式:支持OC(普通時(shí)鐘)、BC(邊界時(shí)鐘)、TC(透明時(shí)鐘)等多種PTP工作模式。
  • 接口配置:多路以太網(wǎng)電口/光口、多路B碼輸出(TTL/RS-422/RS-485/AC)、1PPS脈沖輸出、串口時(shí)間報(bào)文輸出。
  • 守時(shí)能力:內(nèi)置OCXO恒溫晶振,守時(shí)性能滿足《DL/T 1100.1-2018 電力系統(tǒng)的時(shí)間同步系統(tǒng)》要求。
  • 典型應(yīng)用:智能變電站時(shí)間同步系統(tǒng)、新能源場(chǎng)站主時(shí)鐘、調(diào)度自動(dòng)化時(shí)間源。
  • 來源:四方繼保CSD系列智能變電站時(shí)間同步裝置公開技術(shù)資料。

國電南自PSIR-6000 — 同步相量與時(shí)鐘一體化

  • 產(chǎn)品定位:國電南京自動(dòng)化股份有限公司(SAC)面向WAMS廣域測(cè)量系統(tǒng)的同步相量測(cè)量與時(shí)鐘同步一體化裝置,常見于網(wǎng)省調(diào)PMU主站端。
  • 協(xié)議支持:支持SNTP對(duì)時(shí)、IRIG-B、PPS、IEC 61850 MMS/GSE/SV采樣值同步;PS6000綜自系統(tǒng)SOE分辨率≤1ms
  • 授時(shí)精度:全站SOE分辨率 ≤1ms;動(dòng)態(tài)畫面響應(yīng)時(shí)間 ≤2s;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期 ≤5s;MTBF ≥30000h。
  • 接口配置:基于PS6000綜自平臺(tái),站控層/網(wǎng)絡(luò)層/間隔層三層架構(gòu);支持光纖、RS-485、RS-232、光耦空接點(diǎn)等多種對(duì)時(shí)接口。
  • 冗余設(shè)計(jì):支持主備雙時(shí)鐘源無縫切換,冗余參考源切換時(shí)間 <1s。
  • 典型應(yīng)用:35kV~1000kV變電站自動(dòng)化、電廠NCS升壓站、新能源場(chǎng)站綜自系統(tǒng)。
  • 來源:國電南自PS6000自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)說明書。

許繼電氣CK-3588 — 1588 PTP主時(shí)鐘方向

  • 產(chǎn)品定位:許繼電氣CK系列電力專用時(shí)鐘同步裝置,主打IEEE 1588v2 PTP精密對(duì)時(shí),覆蓋智能變電站、調(diào)度自動(dòng)化、繼電保護(hù)、故障錄波等多種需要精確時(shí)間戳的場(chǎng)合。
  • 協(xié)議支持:IEEE 1588v2(PTP)、NTP/SNTP、IRIG-B碼(TTL/RS-422/485/AC)、串口報(bào)文;可作為PTP主機(jī)或從時(shí)鐘。
  • 授時(shí)精度:PTP授時(shí)精度可達(dá)亞微秒級(jí);B碼對(duì)時(shí)精度 ≤1μs;NTP/SNTP對(duì)時(shí)精度 ≤10ms。
  • PTP模式:支持OC(普通時(shí)鐘)、BC(邊界時(shí)鐘)、TC(透明時(shí)鐘)等多種PTP工作模式。
  • 接口配置:多路以太網(wǎng)電口/光口(PTP主/從端口獨(dú)立)、多種B碼輸出接口(TTL、RS-422/485、AC)、1PPS脈沖輸出、串口時(shí)間報(bào)文輸出。
  • 守時(shí)能力:內(nèi)置高精度OCXO恒溫晶振,守時(shí)性能滿足國網(wǎng)”四統(tǒng)一、四規(guī)范”要求。
  • 典型應(yīng)用:智能變電站主時(shí)鐘、調(diào)度主站時(shí)間源、PMU同步、新能源場(chǎng)站5G專網(wǎng)同步。
  • 來源:許繼電氣CK系列時(shí)鐘同步裝置公開產(chǎn)品資料及國家電網(wǎng)采購技術(shù)規(guī)范書。

積成電子iES-Tsync/T70 — 電力四統(tǒng)一時(shí)鐘

  • 產(chǎn)品定位:積成電子面向變電站、發(fā)電廠、調(diào)控中心、數(shù)據(jù)機(jī)房、通信基站等場(chǎng)景的時(shí)間同步裝置,滿足國家電網(wǎng)”四統(tǒng)一、四規(guī)范”要求
  • 協(xié)議支持:支持GNSS多模衛(wèi)星授時(shí)(GPS/北斗/GLONASS)、BNC/TOD輸入輸出、NTP/SNTP對(duì)時(shí)、IRIG-B碼、PPS脈沖;冗余參考源無縫切換。
  • 授時(shí)精度:GNSS授時(shí)精度 ≤100ns(1PPS);IRIG-B DC碼精度 ≤1μs;NTP/SNTP精度 ≤10ms。
  • 接口配置:模塊化設(shè)計(jì);多路B碼電口/光口輸出;多路NTP/SNTP網(wǎng)絡(luò)端口;支持TOD時(shí)間報(bào)文輸出。
  • 冗余設(shè)計(jì):支持主備雙時(shí)鐘源熱備份,參考源切換時(shí)間 <100ms。
  • 典型應(yīng)用:變電站主時(shí)鐘、新能源場(chǎng)站對(duì)時(shí)、調(diào)度主站、IDC機(jī)房。
  • 來源:積成電子T70時(shí)間同步裝置官方產(chǎn)品資料(ieslab.com.cn)。

領(lǐng)祺時(shí)鐘方案在新能源場(chǎng)站的應(yīng)用

領(lǐng)祺科技的產(chǎn)品矩陣本身不生產(chǎn)獨(dú)立時(shí)鐘同步裝置,但通過以下方式與時(shí)鐘同步裝置深度集成

  • 內(nèi)置B碼對(duì)時(shí)輸入:PBox6218A、PBox6219A、PBox6220A通信管理機(jī)均支持IRIG-B碼對(duì)時(shí)輸入(TTL/RS-422),可與上述五大時(shí)鐘裝置直接對(duì)接,接收統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)。
  • NTP/SNTP客戶端:所有PBox系列通信管理機(jī)支持NTP/SNTP客戶端對(duì)時(shí),與積成T70、許繼CK-3588等NTP服務(wù)器無縫對(duì)接。
  • PTP從時(shí)鐘能力:PBox6218A、PBox6220A、PBox6218Ei(國網(wǎng)版)等型號(hào)已具備IEEE 1588 PTP從時(shí)鐘能力(部分型號(hào)通過固件升級(jí)支持),可作為PTP從時(shí)鐘接入四方CSD-561、許繼CK-3588的PTP主時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)。
  • 多源時(shí)間冗余:PBox6218Ei內(nèi)置RTC守時(shí),配合外部B碼/NTP/PTP多源時(shí)間輸入,可實(shí)現(xiàn)”主時(shí)鐘+守時(shí)+本地RTC”三級(jí)時(shí)間冗余,主時(shí)鐘異常時(shí)本地時(shí)間漂移<1秒/24小時(shí)
  • 場(chǎng)景適配:分布式光伏四可改造場(chǎng)景下,推薦”許繼CK-3588/四方CSD-561主時(shí)鐘 + PBox6218A(帶B碼輸入)“組合;110kV升壓站推薦”積成T70 + PBox6220A旗艦通信管理服務(wù)器”。

五大時(shí)鐘同步裝置關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比表

對(duì)比維度南瑞PCS-9965四方CSD-561國電南自PSIR-6000許繼CK-3588積成iES-Tsync/T70領(lǐng)祺PBox6218A(B碼輸入端)
原生IEEE 1588 PTP需配套PCS-9785? 支持部分支持? 支持部分支持? 固件升級(jí)支持(從時(shí)鐘)
授時(shí)精度≤1μs(IRIG-B)亞微秒級(jí)(PTP)≤1ms(SNTP)亞微秒級(jí)(PTP)≤100ns(GNSS)NTP/SNTP ≤10ms;B碼 ≤1μs
IRIG-B輸入/輸出1入/多出多入/多出支持多入/多出多入/多出僅B碼輸入(被授時(shí)端)
守時(shí)精度55μs/小時(shí)滿足DL/T 1100.1滿足國網(wǎng)四統(tǒng)一滿足國網(wǎng)四統(tǒng)一RTC守時(shí) <1秒/24小時(shí)
GPS/北斗雙模?????(GNSS多模)接收外部時(shí)鐘源
NTP/SNTP對(duì)時(shí)?????? 客戶端
冗余切換硬件優(yōu)先級(jí)模塊化冗余主備熱備模塊化冗余<100ms無縫切換多源時(shí)間冗余
典型部署位置500kV主時(shí)鐘智能變電站主時(shí)鐘PMU站/調(diào)度變電站/調(diào)度變電站/IDC通信管理機(jī)被授時(shí)端
國產(chǎn)化??????

說明:上表僅列公開可查證的關(guān)鍵參數(shù),細(xì)節(jié)精度等級(jí)與各廠家最新版本可能略有差異,建議招標(biāo)時(shí)以廠家正式技術(shù)協(xié)議為準(zhǔn)。

不同精度等級(jí)場(chǎng)景的選型建議

場(chǎng)景一:500kV及以上變電站PMU站間同步

精度要求:≤100ns(亞微秒級(jí))。推薦:南瑞PCS-9965+PCS-9785組合 或 許繼CK-3588 PTP主時(shí)鐘;被授時(shí)端使用PBox6220A旗艦通信管理服務(wù)器(PTP從時(shí)鐘)。

場(chǎng)景二:220kV/110kV智能變電站主時(shí)鐘

精度要求:≤1μs。推薦:四方CSD-561 或 積成T70 主時(shí)鐘;被授時(shí)端PBox6219A/PBox6220A接B碼輸入。

場(chǎng)景三:35kV/10kV分布式新能源場(chǎng)站

精度要求:≤1ms(SOE級(jí))。推薦:許繼CK-3588 或 積成T70 主時(shí)鐘 + PBox6218A通信管理機(jī)(B碼輸入或NTP對(duì)時(shí))。AGC/AVC控制鏈路推薦PBox6220-PQCT協(xié)調(diào)裝置單獨(dú)接B碼。

場(chǎng)景四:風(fēng)儲(chǔ)/光儲(chǔ)大型儲(chǔ)能電站

精度要求:≤1ms(事件記錄級(jí))。推薦:積成T70或許繼CK-3588主時(shí)鐘 + PBox848F大型儲(chǔ)能通訊管理機(jī) + PBox6220-PQCT協(xié)調(diào)裝置。配合一次調(diào)頻PFCS-3000B需更高對(duì)時(shí)精度(≤100μs),建議PTP鏈路。

場(chǎng)景五:5G專網(wǎng)同步(IEEE 1588 G.8275.1)

精度要求:≤100ns(5G TDD基站同步)。推薦:許繼CK-3588或四方CSD-561 PTP主時(shí)鐘 + PBox6218Ei/Et 5G融合終端(內(nèi)置PTP從時(shí)鐘)+ 5G基站。

選型注意事項(xiàng)

  1. PTP與IRIG-B優(yōu)先級(jí):IEEE 1588 PTP是新一代主時(shí)鐘方向,IRIG-B碼是傳統(tǒng)對(duì)時(shí)方式。新建變電站建議PTP+B碼雙軌,老站改造可保留B碼為主。
  2. GNSS天線防雷:所有GNSS授時(shí)裝置必須配置專用避雷器,饋線長(zhǎng)度一般不超過30米。
  3. 守時(shí)晶振選型:OCXO恒溫晶振 > TCXO溫補(bǔ)晶振 > 普通晶振,守時(shí)精度差異10倍以上,建議關(guān)鍵場(chǎng)景選OCXO。
  4. 國產(chǎn)化要求:國網(wǎng)/南網(wǎng)招標(biāo)已明確要求時(shí)鐘同步裝置全國產(chǎn)化,五大主流產(chǎn)品均為國產(chǎn)自主可控。
  5. 協(xié)議一致性:與PMU、故障錄波、繼電保護(hù)裝置對(duì)時(shí)接口必須一致(PTP或B碼),建議招標(biāo)前做協(xié)議一致性測(cè)試。

總結(jié)

電力專用時(shí)鐘同步裝置選型核心是精度等級(jí)、協(xié)議兼容性、守時(shí)能力、國產(chǎn)化四大維度的平衡。南瑞PCS-9965在PMU場(chǎng)景積累深厚;四方CSD-561是智能變電站PTP主時(shí)鐘方向代表;國電南自PSIR-6000偏向綜自系統(tǒng)一體化;許繼CK-3588主打IEEE 1588 PTP授時(shí);積成T70是國網(wǎng)四統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)代表。領(lǐng)祺科技作為通信管理機(jī)/協(xié)調(diào)裝置/網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商,本身不生產(chǎn)主時(shí)鐘,但全系列通信管理機(jī)、5G融合終端、協(xié)調(diào)裝置均支持B碼輸入、NTP/SNTP客戶端及IEEE 1588 PTP從時(shí)鐘,可與上述五大主時(shí)鐘無縫對(duì)接,構(gòu)成”主時(shí)鐘+被授時(shí)設(shè)備”的完整時(shí)間同步鏈路。

FAQ常見問題

Q1:電力時(shí)鐘同步裝置的授時(shí)精度等級(jí)有哪些?

A:常見精度等級(jí)從低到高分為:秒級(jí)(電能量計(jì)費(fèi))、毫秒級(jí)(調(diào)度自動(dòng)化/SOE)、微秒級(jí)(繼電保護(hù)/故障錄波)、亞微秒級(jí)(PMU/5G同步)、納秒級(jí)(計(jì)量校準(zhǔn))。電力場(chǎng)景最高要求一般≤100ns。

Q2:IEEE 1588 PTP協(xié)議相比傳統(tǒng)IRIG-B碼有什么優(yōu)勢(shì)?

A:PTP基于以太網(wǎng)傳輸,授時(shí)精度更高(亞微秒級(jí) vs B碼微秒級(jí)),布線更簡(jiǎn)單(復(fù)用現(xiàn)網(wǎng)),支持PTP模式靈活(OC/BC/TC);但要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī))也支持PTP透明時(shí)鐘或邊界時(shí)鐘。

Q3:分布式光伏四可改造場(chǎng)景需要哪種時(shí)鐘同步方案?

A:分布式光伏四可改造對(duì)時(shí)鐘精度要求≤1ms即可。建議主時(shí)鐘選用許繼CK-3588或積成T70,被授時(shí)端PBox6218A通信管理機(jī)接收B碼或NTP對(duì)時(shí)。AGC/AVC協(xié)調(diào)鏈路PBox6220-PQCT單獨(dú)接B碼對(duì)時(shí)。

Q4:積成電子iES-Tsync與T70是什么關(guān)系?

A:iES-Tsync是積成電子時(shí)間同步產(chǎn)品系列名稱,T70是其代表型號(hào)(滿足國網(wǎng)”四統(tǒng)一、四規(guī)范”)。兩者是產(chǎn)品系列與代表型號(hào)的關(guān)系。

Q5:領(lǐng)祺是否有自研時(shí)鐘同步裝置?

A:領(lǐng)祺科技不生產(chǎn)獨(dú)立時(shí)鐘同步裝置,但全系列通信管理機(jī)(PBox6218A/6219A/6220A)、5G融合終端(PBox6218Ei/Et/Ee)、協(xié)調(diào)裝置(PBox6220-PQCT)均支持IRIG-B碼輸入、NTP/SNTP客戶端及IEEE 1588 PTP從時(shí)鐘,可與五大主流主時(shí)鐘裝置無縫對(duì)接,構(gòu)成”主時(shí)鐘+被授時(shí)設(shè)備”完整時(shí)間同步鏈路。

相關(guān)產(chǎn)品

  • 通訊管理機(jī):PBox6218A — 分布式光伏主打,內(nèi)置B碼對(duì)時(shí)輸入
  • 旗艦通信管理服務(wù)器:PBox6220A — 升壓站旗艦,萬級(jí)點(diǎn)
  • 分布式電源協(xié)調(diào)裝置:PBox6220-PQCT — AGC/AVC協(xié)調(diào)控制
  • 一次調(diào)頻控制終端:PFCS-3000B — 頻率響應(yīng)<100ms

相關(guān)方案