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内容简介

随着超大规模电网互联、广域控制与保护、智能电网等新技术的推进，需要更安全、可靠、精确的时间同步系统。《电力系统时间同步技术》作者在主编十余项电力系统时间同步相关标准的基础上编写本书，主要从现代授时技术、电力系统时间与时间同步系统标准、时间同步检测技术、时间同步技术在电力系统中的应用、典型工程应用等几个方面介绍了电力系统时间同步技术的理论和应用。本书内容从电力系统规划、设计、研究、生产、检测、调度、运行、维护等方面析出，是国内diyi本全面介绍电力系统领域时间同步技术的专业书籍，对时间同步的相关背景、标准要求、技术规范、设计方案、应用案例等进行了详细阐述。可为电力系统设计规划、试验检测、运维管理等人员提供参考，具有很强的实用价值。

目录

前言
第1 章　 时间的基本概念及相关技术 1
　 　 1. 1　 时间的基本概念 1
　 　 　 　 1. 1. 1　天文时 2
　 　 　 　 1. 1. 2　原子时 4
　 　 　 　 1. 1. 3　协调世界时 5
　 　 1. 2　 现代授时技术 7
　 　 　 　 1. 2. 1　短波授时 7
　 　 　 　 1. 2. 2　长波授时 8
　 　 　 　 1. 2. 3　低频时码授时 9
　 　 　 　 1. 2. 4　卫星授时 12
　 　 　 　 1. 2. 5　其他授时技术 23
　 　 　 　 1. 2. 6　各种授时方法比较 26
　 　 1. 3　 高精度时间频率传递技术 27
　 　 　 　 1. 3. 1　卫星双向法 27
　 　 　 　 1. 3. 2　卫星共视法 29
　 　 　 　 1. 3. 3　卫星全视法 30
　 　 　 　 1. 3. 4　载波相位法 31
　 　 　 　 1. 3. 5　搬运钟法 31
　 　 1. 4　 定时技术 32
　 　 　 　 1. 4. 1　定时原理 32
　 　 　 　 1. 4. 2　定时终端 32
　 　 　 　 1. 4. 3　定时误差分析及处理方法 41
　 　 1. 5　 守时技术 45
　 　 　 　 1. 5. 1　频标 45
　 　 　 　 1. 5. 2　频标的技术指标 51
　　 　 　 1. 5. 3　提高守时能力的方法 53
　 　 参考文献 54
第2 章　 电力系统时间同步系统 56
　　2. 1　时间同步简介 56
　 　 2. 2　 电力系统时间同步简介及发展历程 57
　 　 　 　 2. 2. 1　电力系统时间同步简介 57
　 　 　 　 2. 2. 2　电力系统时间同步发展历程 62
　 　 2. 3　 电力系统时间同步系统常用授时接口 64
　 　 　 　 2. 3. 1　TTL 直流电平输出接口 64
　 　 　 　 2. 3. 2　RS-232 串行输出接口 64
　 　 　 　 2. 3. 3　RS-422/485 差分电平输出接口 65
　 　 　 　 2. 3. 4　交流输出接口 66
　 　 　 　 2. 3. 5　静态空接点输出接口 66
　 　 　 　 2. 3. 6　光纤接口 67
　 　 　 　 2. 3. 7　RJ45 以太网接口 67
　 　 　 　 2. 3. 8　时间同步信号与接口类型的关系 68
　 　 2. 4　 电力系统时间同步系统相关授时信号 69
　 　 　 　 2. 4. 1　脉冲信号 69
　 　 　 　 2. 4. 2　串行口时间报文 70
　 　 　 　 2. 4. 3　IRIG-B 码 72
　 　 　 　 2. 4. 4　网络时间协议（NTP） 73
　 　 　 　 2. 4. 5　精确时间同步协议（PTP） 79
　 　 　 　 2. 4. 6　DCLS 时码 89
　 　 2. 5　 电力系统时间同步系统常用通信协议 90
　 　 　 　 2. 5. 1　NMEA-0183 90
　　　　2. 5. 2　IEC 61850/MMS 通信 95
　　　　2. 5. 3　IEC 60870-5-104 规约 96
　 　 2. 6　 电力系统时间同步装置 97
　 　 　 　 2. 6. 1　时间同步装置的输入 97
　 　 　 　 2. 6. 2　多时间源输入的选择 99
　 　 　 　 2. 6. 3　时间同步装置的内部时钟 100
　 　 　 　 2. 6. 4　时间同步装置的输出 101
　 　 2. 7　 电力系统时间同步网 101
　 　 2. 8　 时间同步在线监测 106
　　　　 2. 8. 1　时间同步在线监测系统 106
　 　 　 　 2. 8. 2　时间同步在线监测实施原则 108
　 　 　 　 2. 8. 3　智能变电站时间同步在线监测方案 109
　 　 　 　 2. 8. 4　常规变电站时间同步在线监测方案 110
　 　 2. 9　 时间同步系统安全性 110
　 　 　 　 2. 9. 1　时钟源安全性 111
　 　 　 　 2. 9. 2　数据流安全性 111
　 　 参考文献 113
第3 章　 时间同步技术在电力系统中的应用 115
　 　 3. 1　 电力调度控制中心时间同步技术 115
　 　 　 　 3. 1. 1　时间同步系统构成及功能 116
　 　 　 　 3. 1. 2　应用分析 117
　 　 3. 2　 厂站端时间同步技术 120
　 　 　 　 3. 2. 1　常规变电站时间同步系统 120
　 　 　 　 3. 2. 2　智能变电站时间同步系统 124
　 　 　 　 3. 2. 3　电厂时间同步系统 129
　 　 3. 3　 配电网时间同步技术 131
　 　 　 　 3. 3. 1　配电网概述 132
　 　 　 　 3. 3. 2　配电网中的时间同步应用 133
　 　 3. 4　 时间同步技术在电力系统故障分析中的应用 137
　 　 　 　 3. 4. 1　利用故障录波器进行故障分析 138
　 　 　 　 3. 4. 2　利用微机型继电保护装置进行故障分析 139
　 　 　 　 3. 4. 3　利用广域保护系统进行故障分析 142
　 　 　 　 3. 4. 4　利用行波测距进行故障分析 144
　 　 参考文献 147
第4 章　 电力系统时间同步检测技术 148
　 　 4. 1　 时间同步检测方法 148
　 　 　 　 4. 1. 1　主要测试设备 150
　 　 　 　 4. 1. 2　输出信号检测 151
　 　 　 　 4. 1. 3　守时性能测试 157
　 　 　 　 4. 1. 4　接收灵敏度测试 157
　 　 　 　 4. 1. 5　状态指示测试 158
　 　 　 　 4. 1. 6　告警输出功能测试 158
　 　 　 　 4. 1. 7　延时补偿检测 159
　　 　 　 4. 1. 8　电网频率测量测试 159
　 　 4. 2　 时间同步检测类型 159
　 　 　 　 4. 2. 1　实验室检测 160
　 　 　 　 4. 2. 2　出厂检验 162
　 　 　 　 4. 2. 3　现场检测 162
　 　 　 　 4. 2. 4　安全性检测 165
　 　 4. 3　 时间同步测试仪 168
　 　 　 　 4. 3. 1　基本组成及工作原理 169
　 　 　 　 4. 3. 2　主要测试功能 171
　 　 　 　 4. 3. 3　主要性能指标 175
　 　 　 　 4. 3. 4　典型产品 176
　 　 参考文献 177
第5 章　 典型工程应用 178
　 　 5. 1　 脉冲/编码同步方式工程应用 178
　 　 　 　 5. 1. 1　上海徐行500kV 变电站时间同步系统 178
　 　 　 　 5. 1. 2　延安洛川750kV 智能变电站时间同步系统 180
　 　 　 　 5. 1. 3　哈密南—郑州±800kV 特高压直流输电工程时间同步系统 182
　　　　5. 1. 4　晋东南—南阳—荆门1000kV 特高压交流试验示范工程
时间同步系统 185
　 　 5. 2　 PTP 网络同步方式工程应用 188
　 　 　 　 5. 2. 1　无锡西泾220kV 智能变电站时间同步系统 188
　 　 　 　 5. 2. 2　辽宁何家220kV 智能变电站时间同步系统 194
　 　 　 　 5. 2. 3　河北苏正220kV 智能变电站时间同步系统 198
　 　 　 　 5. 2. 4　陕西户县330kV 智能变电站时间同步系统 200
　 　 　 　 5. 2. 5　长春南（金城） 500kV 智能变电站时间同步系统 203
　 　 5. 3　 广域时间同步方式工程应用 206
　 　 　 　 5. 3. 1　海南电网时间同步系统 206
　 　 　 　 5. 3. 2　浙江电力时间同步网 210
　 　 　 　 5. 3. 3　苏州玉山500kV 智能变电站时间同步系统 216
　 　 参考文献 221
第6 章　 分析与展望 223
　 　 6. 1　 时间同步系统性能分析 223
　 　 　 　 6. 1. 1　时间信号及信息接口的规范 223
　 　 　 　 6. 1. 2　电力系统对时间精度的要求 224
　　　　6. 1. 3　时间获取与传递的安全性分析 224
　 　 6. 2　 时间同步技术展望 224
　 　 　 　 6. 2. 1　频标系统的发展 225
　 　 　 　 6. 2. 2　天地互备的时间同步网 226
　 　 　 　 6. 2. 3　统一在线时间监测 227
　 　 　 　 6. 2. 4　智能电网对时间同步的需求 228
　 　 参考文献 230
附录 A　 电力系统时间同步技术相关标准简介 231
　 　 A. 1　 技术标准简介 231
　　　　A.1.1　DL/T 1100.1—2009《电力系统时间同步系统　
第1部分：技术规范》 231
　　　　A. 1. 2　DL/T 1100. 2—2013《电力系统的时间同步系统　
第2 部分：基于局域网的精确时间同步》 232
　　　　A. 1. 3　《电力系统北斗卫星授时应用接口　
第1部分：技术规范》 233
　　　　A. 1. 4　Q/GDW 1919—2013《基于数字同步网频率信号的
时间同步技术规范》 233
　　　　A. 1. 5　《电力系统时间同步系统　第3 部分：基于数字同步网的
时间传输技术规范》 233
　 　 　 　 A. 1. 6　《电力系统时间同步系统　第4部分：测试仪技术规范》 233
　 　 A. 2　 检测标准简介 234
　　　　A. 2. 1　GB/T 26866—2011《电力系统的时间同步
系统检测规范》 234
　　　　A. 2. 2　《电力系统北斗卫星授时应用接口　
第2 部分：检测规范》 234
索引 235

前言/序言

随着特高压电网、智能电网和互联电网的发展, 我国电网迫切需要在统一的时间基准下运行, 以满足电网同步采样﹑系统稳定性判别﹑线路故障定位﹑故障录波和分析﹑事故反演等应用对时间一致性的要求。同时, 随着电力系统对时间精度的要求越来越高, 电力系统时间同步技术也受到了越来越多的关注。目前, 在我国已经投运的智能变电站中出现了不少由时间同步技术引起的问题, 经分析, 这主要是因为对时间同步技术及相关标准的理解与应用存在欠缺。因此, 需要一部系统、全面地介绍电力系统时间同步技术的书籍来为时间同步技术在电力系统中的应用提供参考。本书围绕电力系统时间同步技术, 对时间的基本概念及相关技术、电力系统时间同步系统、时间同步技术在电力系统中的应用、电力系统时间同步检测技术、典型工程应用进行了详细的讲述, zui后进行了分析与展望。其中第1 章为时间的基本概念及相关技术, 描述了时间作为一个物理量存在的概念, 以及授时、高精度时间频率传递、定时、守时等相关技术; 第2 章为电力系统时间同步系统, 主要介绍了电力系统常用的授时接口、授时信号、通信协议、时间同步装置、时间同步网, 并论述了时间同步在线监测技术及时间同步系统的安全性; 第3 章为时间同步技术在电力系统中的应用, 主要描述了电力系统应用时间同步技术的场合和应用方法; 第4 章为电力系统时间同步检测技术, 主要介绍了与时间同步相关的装置的检测方法、检测内容等; 第5 章为典型工程应用, 主要描述了电力系统应用时间同步技术的典型工程, 给出了典型工程的方案及其特点; 第6章为分析与展望, 分析了电力系统时间同步系统的性能和安全性, 展望了时间同步技术的发展方向及其在其他行业的应用。zui后在附录中对相关的国家标准及行业标准进行了简要介绍。本书的编写人员为我国时间同步技术领域的专家, 具有坚实的理论功底和丰富的实践经验, 与国内外同行保持着广泛的技术交流与合作, 同时也是该技术领域的国家标准和行业标准的主要起草人员。本书不仅介绍了时间同步相关技术和电力系统时间同步系统的基础知识; 而且将电力系统对时间同步技术的需求进行分类, 并分别提出了指标要求; 同时介绍了时间同步检测技术; zui后详细描述了典型工程应用。因此本书兼具理论参考价值与工实践价值, 既可作为电力系统自动化专业高校师生的参考书, 也可为电力系统自动化专业的科研人员、技术管理人员、规划设计人员、运维人员、检测人员提供参考。
编者对关注本书出版的国网电力科学研究院原副总工程师、全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会(SAC/ TC82) 原主任委员刘国定先生和中国
电力科学研究院厂站自动化及远动室原主任、SAC/ TC82 委员、中国电机工程学会电力系统自动化专业委员会远动及厂站自动化专业副主任陆天健先生表示
感谢!zui后, 欢迎读者对本书的疏漏之处给予批评指正!
编　者
2016 年1 月

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