周響凌
關鍵詞：電力系統(tǒng)； 通信； 時鐘同步系統(tǒng)； 方案
中圖分類號：TM 73▲
CLOCK SYSTEM IN HUBEI POWER PRIVATE COMMUNICATION NETWORK
Zhou Xiangling
(Hubei Power Dispatch and Communication Bureau, Wuhan 430077, China)
Keywords：power systems; communication; synchronous clock system; scheme▲
1 通信專網(wǎng)時鐘系統(tǒng)簡介
時鐘系統(tǒng)在電力系統(tǒng)通信中的作用主要體現(xiàn)在2個方面：一是對電網(wǎng)信息的傳送起到支撐作用；二是很多電網(wǎng)新業(yè)務需要精確的定時信息來參與計算。合理地建立省網(wǎng)乃至全國電力系統(tǒng)通信的同步時鐘網(wǎng)的關鍵：一是時鐘站點的等級及其布置；二是時鐘信號的傳輸和提取利用。
國家電力通信中心的高精度時鐘信號由同步數(shù)字體系(SDH)向各大省、區(qū)網(wǎng)傳送。基于SDH的下述同步特性，時鐘必須經(jīng)過各大省網(wǎng)的基準時鐘進行校驗。校驗后的復合時鐘才能作為網(wǎng)時鐘，向省網(wǎng)的下級節(jié)點傳送。
a.由于歐洲復接體系中的第1級基礎速率(E1)負載有指針操作，不能用于同步分配，也不能單獨作為時鐘基準，需要參考時鐘。
b.從同步傳輸模塊(STM—N)恢復定時，會產(chǎn)生級聯(lián)時鐘的信號累積作用。
2 湖北電力通信專網(wǎng)同步系統(tǒng)設計方案
方案一：在省局設高等級的銫(銣)原子鐘，建成湖北省的本地基準鐘(LPR)。引入2路GPS信號，另外有1路國調(diào)中心的PRC信號，1路郵電分網(wǎng)的PRC信號，共4路時鐘參考信號。在孝感局、襄樊局、荊州局、武漢局、咸寧局、黃石局、黃岡局設加強型Ⅲ級時鐘，采用BITS(2×Rb銣鐘)系統(tǒng)。由于鄂西北微波環(huán)網(wǎng)孝感局站—襄樊局站中間有隨州等5個站，隨州處于中間位置，可考慮設時鐘。另外，玉賢變、關山變和金臺處于武漢光環(huán)網(wǎng)與微波環(huán)網(wǎng)的交叉點上，時鐘同步要求高，故在隨州、玉賢、關山變和金臺可考慮設普通型Ⅲ級時鐘，鄂州局也可設普通型Ⅲ級時鐘。參見圖1。
圖1 方案一時鐘系統(tǒng)
Fig.1 Clock system of the first scheme
方案二：考慮時鐘的傳輸性和SDH網(wǎng)絡中E1信號不能用于同步分配的條件：①指針處理過程導致一種新的實時損傷，稱為“載荷輸出抖動”；②如果在節(jié)點至節(jié)點之間時鐘沒能很好地維護，那么每一個SDH單元就必須進行“指針調(diào)整”；③指針調(diào)整累積并產(chǎn)生過度抖動。經(jīng)驗值表明，在2500 km參考標準的SDH微波電路和一般光纖電路中，當時鐘傳輸跳數(shù)超過10跳時，指針調(diào)整積累會產(chǎn)生過度抖動從而產(chǎn)生滑碼，結合湖北網(wǎng)絡的實際情況，從經(jīng)濟性和可靠性2個方面出發(fā)提出方案二(見圖2)。
圖2 方案二時鐘系統(tǒng)示意圖
Fig.2 Clock system of the second scheme
方案二中省局基準鐘基本與方案一相同。只是各地區(qū)局的基準時鐘，可以時鐘傳輸?shù)姆绞剑瑢r鐘信號滿足要求地傳到各地，各地根據(jù)傳輸通道中提供的時鐘來提取，從而保證整個網(wǎng)絡時鐘同步。
比較上述2種方案：方案一中各環(huán)網(wǎng)節(jié)點、各主要地區(qū)局、廠都設一個Ⅲ級時鐘，時鐘的數(shù)量很大，費用高。而方案二正好能克服這一缺點，因此，我們推薦方案二。
3 綜合利用網(wǎng)時鐘
根據(jù)國家電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡［1］建設規(guī)劃，由于湖北網(wǎng)位于南北、東西干線交匯處，屬于國家二級網(wǎng)，各地區(qū)屬于三級網(wǎng)。時鐘源的等級可與之適應。根據(jù)時鐘系統(tǒng)基準源與提取信號的鎖相環(huán)原理，合理地利用環(huán)網(wǎng)通道的節(jié)點安排三級數(shù)據(jù)網(wǎng)的時鐘傳輸通道，即：在省環(huán)網(wǎng)上根據(jù)上、下游傳送的不同E1互為基準校驗，節(jié)省時鐘數(shù)量；在SDH設備上最好使用Wayside信道；在各變電站，應該利用微波或光纖設備上的時鐘源，利用接收的64 kbit/s碼流，作為綜合自動化系統(tǒng)、計費系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)等的定時時鐘，不必要每一個系統(tǒng)都上定時時鐘，以節(jié)省費用，充分利用網(wǎng)同步。■
作者簡介：周響凌，男，通信科副科長，高級工程師，長期從事調(diào)度通信工作。
作者單位：周響凌（湖北電力調(diào)度通信局， 武漢 430077）
參考文獻：
［1］辛耀中，胡紅升，盧長燕，等(Xin Yaozhong, Hu hongsheng, Lu Changyan,et al).中國數(shù)據(jù)網(wǎng)源建設和運行中應注意的四個關系(The Four Relationships Having to be Considered in the Construction and Operation of China Electric Power Data Network).電力系統(tǒng)自動化(Automation of Electric Power Systems)，1998，22(1）
Zhou Xiangling
(Hubei Power Dispatch and Communication Bureau, Wuhan 430077, China)
Keywords：power systems; communication; synchronous clock system; scheme▲
1 通信專網(wǎng)時鐘系統(tǒng)簡介
時鐘系統(tǒng)在電力系統(tǒng)通信中的作用主要體現(xiàn)在2個方面：一是對電網(wǎng)信息的傳送起到支撐作用；二是很多電網(wǎng)新業(yè)務需要精確的定時信息來參與計算。合理地建立省網(wǎng)乃至全國電力系統(tǒng)通信的同步時鐘網(wǎng)的關鍵：一是時鐘站點的等級及其布置；二是時鐘信號的傳輸和提取利用。
國家電力通信中心的高精度時鐘信號由同步數(shù)字體系(SDH)向各大省、區(qū)網(wǎng)傳送。基于SDH的下述同步特性，時鐘必須經(jīng)過各大省網(wǎng)的基準時鐘進行校驗。校驗后的復合時鐘才能作為網(wǎng)時鐘，向省網(wǎng)的下級節(jié)點傳送。
a.由于歐洲復接體系中的第1級基礎速率(E1)負載有指針操作，不能用于同步分配，也不能單獨作為時鐘基準，需要參考時鐘。
b.從同步傳輸模塊(STM—N)恢復定時，會產(chǎn)生級聯(lián)時鐘的信號累積作用。
2 湖北電力通信專網(wǎng)同步系統(tǒng)設計方案
方案一：在省局設高等級的銫(銣)原子鐘，建成湖北省的本地基準鐘(LPR)。引入2路GPS信號，另外有1路國調(diào)中心的PRC信號，1路郵電分網(wǎng)的PRC信號，共4路時鐘參考信號。在孝感局、襄樊局、荊州局、武漢局、咸寧局、黃石局、黃岡局設加強型Ⅲ級時鐘，采用BITS(2×Rb銣鐘)系統(tǒng)。由于鄂西北微波環(huán)網(wǎng)孝感局站—襄樊局站中間有隨州等5個站，隨州處于中間位置，可考慮設時鐘。另外，玉賢變、關山變和金臺處于武漢光環(huán)網(wǎng)與微波環(huán)網(wǎng)的交叉點上，時鐘同步要求高，故在隨州、玉賢、關山變和金臺可考慮設普通型Ⅲ級時鐘，鄂州局也可設普通型Ⅲ級時鐘。參見圖1。
圖1 方案一時鐘系統(tǒng)
Fig.1 Clock system of the first scheme
方案二：考慮時鐘的傳輸性和SDH網(wǎng)絡中E1信號不能用于同步分配的條件：①指針處理過程導致一種新的實時損傷，稱為“載荷輸出抖動”；②如果在節(jié)點至節(jié)點之間時鐘沒能很好地維護，那么每一個SDH單元就必須進行“指針調(diào)整”；③指針調(diào)整累積并產(chǎn)生過度抖動。經(jīng)驗值表明，在2500 km參考標準的SDH微波電路和一般光纖電路中，當時鐘傳輸跳數(shù)超過10跳時，指針調(diào)整積累會產(chǎn)生過度抖動從而產(chǎn)生滑碼，結合湖北網(wǎng)絡的實際情況，從經(jīng)濟性和可靠性2個方面出發(fā)提出方案二(見圖2)。
圖2 方案二時鐘系統(tǒng)示意圖
Fig.2 Clock system of the second scheme
方案二中省局基準鐘基本與方案一相同。只是各地區(qū)局的基準時鐘，可以時鐘傳輸?shù)姆绞剑瑢r鐘信號滿足要求地傳到各地，各地根據(jù)傳輸通道中提供的時鐘來提取，從而保證整個網(wǎng)絡時鐘同步。
比較上述2種方案：方案一中各環(huán)網(wǎng)節(jié)點、各主要地區(qū)局、廠都設一個Ⅲ級時鐘，時鐘的數(shù)量很大，費用高。而方案二正好能克服這一缺點，因此，我們推薦方案二。
3 綜合利用網(wǎng)時鐘
根據(jù)國家電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡［1］建設規(guī)劃，由于湖北網(wǎng)位于南北、東西干線交匯處，屬于國家二級網(wǎng)，各地區(qū)屬于三級網(wǎng)。時鐘源的等級可與之適應。根據(jù)時鐘系統(tǒng)基準源與提取信號的鎖相環(huán)原理，合理地利用環(huán)網(wǎng)通道的節(jié)點安排三級數(shù)據(jù)網(wǎng)的時鐘傳輸通道，即：在省環(huán)網(wǎng)上根據(jù)上、下游傳送的不同E1互為基準校驗，節(jié)省時鐘數(shù)量；在SDH設備上最好使用Wayside信道；在各變電站，應該利用微波或光纖設備上的時鐘源，利用接收的64 kbit/s碼流，作為綜合自動化系統(tǒng)、計費系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)等的定時時鐘，不必要每一個系統(tǒng)都上定時時鐘，以節(jié)省費用，充分利用網(wǎng)同步。■
作者簡介：周響凌，男，通信科副科長，高級工程師，長期從事調(diào)度通信工作。
作者單位：周響凌（湖北電力調(diào)度通信局， 武漢 430077）
參考文獻：
［1］辛耀中，胡紅升，盧長燕，等(Xin Yaozhong, Hu hongsheng, Lu Changyan,et al).
