1. 术语

1.1北斗卫星导航系统BeiDou navigation satellite system，BDS

中国正在实施的自主发展、独立运行的卫星导航系统（简称北斗），由空间段、地面段和用户段组成，具有定位、导航、授时和短报文通信功能。

1.2全球定位系统   Global Positioning System，GPS

一种卫星导航定位系统。由空间段、地面控制段和用户段三部分组成，为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息。包括主要为军用的精密定位服务（PPS）和民用的标准定位服务（SPS）。

1.3协调世界时   universal time coordinated，UTC

以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元（s）基础的标准时间。

1.4  北京时间   Beijing standard time，BST

我国的标准时间。北京时间为东八时区的标准区时，比UTC早8 h整，即BST = UTC + 8 h。

1.5无线时间基准信号   radio time reference signal

以无线通信方式传播的时间基准信号。

1.6有线时间基准信号  wired time reference signal

以有线通信方式传播的时间基准信号。

1.7时间同步系统   time synchronising system

能接收外部时间基准信号，并按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的系统。时间同步系统通常由主时钟、若干从时钟、时间信号传输介质组成。

1.8时间同步网  time synchronising network

由安装在不同地点的时间同步系统组成的网络。

1.9同步数字体系SDH

根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。

1.10时间同步装置   time synchronising device

时间同步装置又称时钟装置，包括主时钟和从时钟。

1.11主时钟   master clock

能同时接收至少两种外部时间基准信号，具有内部时间基准（晶振或原子频标），按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。

1.12从时钟   slave clock

能同时接收主时钟通过有线传输方式发送的至少两路时间同步信号，具有内部时间基准（晶振或原子频标），按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。

1.13时间报文   time message

包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串。

1.14秒脉冲  1 pulse per second, 1PPS

一种时间基准信号，每秒一个脉冲。

1.15分脉冲   1 pulse per minute, 1PPM

一种时间基准信号，每分一个脉冲。

1.16时脉冲   1 pulse per hour, 1PPH

一种时间基准信号，每小时一个脉冲。

1.17 时间准确度   time accuracy

时钟装置输出的时间与标准时间（如北京时间）的一致性程度。

1.18时间同步准确度   time synchronization accuracy

经时间同步后，被授时时钟输出的时间与授时时钟输出的时间的一致性程度。

1.19IRIG-B码   inter-range instrumentation group-B，IRIG-B

一种串行时间交换码。

1.20网络时间协议   network time protocol，NTP

一种通过网络服务于计算机时钟的同步时间协议。

1.21钟差 Clock Skew

有效的外部时间基准信号与本地时钟相位差。

1.22测量分辨力 measuring resolution

能有效辨别的显示示值间的最小差值。

1.23测量不确定度 uncertainty of measurement

测量不确定度是表征被测量的真值（或与定义、测量任务相关联的被测量值）所处的量值散布范围的评定。它表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度。不确定度反映了可能存在的误差分布范围。

1.24守时time keeping

经时间同步后，设备断开外部时间参考源后，在一定时间内依靠自身振荡器维持时间信号输出的能力。

  1. 整体方案

上海泰坦提供时间同步完整的解决方案，包括高、中、低精度时间同步网及其相应的时间监测网、末端时间同步系统、时间同步设备管理网、时间检测及校准仪表。时间同步网按不同的同步精度实现上下级时间中心之间的时间同步，广域范围内单位间的时间达到高精度同步，末端时间同步系统完成用户单位及所属设施内部的各类用时设备最后一公里的授时，实现单位内部的时间统一；时间监测网完成对各类时间同步设备的高精度监测，确保时间的可靠性和可用性。时间监测按监测精度分为共视比对监测、IPPS/DCLS测量监测、NTP监测；时间同步管理网实现对各类时间同步设备的远程集中管理，提高时间同步可靠性，方便运行维护；时间监测仪表用于对时间同步设备的检测和维护，方便故障排除，提高维护水平；时间校准设备用于各类时间同步设备与国家授权时间中心保持的标准时间之间的比对和标校，确保与标准时间的偏差在允许的范围内。时间同步整体解决方案如下图1所示。

图1 时间同步整体解决方案

  1. 专线时间同步网

    1. 电力时间同步网的必要性

（1）能源互联网综合运用先进的电力电子技术,信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型能源网络，实现能源流、业务流、数据流三流合一。承载电力流的智能电网和承载数据流和业务流的泛在电力物联网相辅相成、融合发展，共同形成能源互联网。

（2）坚强智能电网是新一代电力系统的发展方向，是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，实现高度信息化、自动化、互动化，使得电网更安全、可靠、经济、高效运行。信息化和智能化是新一代电网的基本特征，而时频同步是信息化和智能化更好发挥作用的重要保障。

（3）泛在电力物联网技术是电网智能化建设的重要技术支撑。物联网技术能有效整合通信基础设施和电力系统基础设施资源，使信息通信基础设施资源服务于电力系统运行，提高电力系统信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率。同时，智能电网是物联网的重要应用领域。归根结底，泛在电力物联网技术主要解决电力各个环节的海量数据采集、数据协同、数据汇聚和数据应用，而数据协同和数据汇聚的效率与数据的时间戳准确性密切相关，数据时间一致性越高，协同和汇聚的效率越高，如果时间一致性差，效率会大打折扣，甚至比单一数据的效果还差。

（4）高级配电自动化是智能电网实现自愈的基础，它采用传感器网络、分布式计算、数据融合、协同工作等技术，对电力交换系统的扰动做出快速响应。因此高级配电自动化实际上是一个高速数据传输的分布式数据采集系统，各个组成单元间的时间同步是保证系统正常工作的关键。

（5）光伏、风电等新能源的接入增加了电网源端的波动性和随机性，电动汽车、智能家电的接入增加了负荷侧的波动性和随机性，智能电网需要时间尺度更细的监测和响应速度更快的调度控制技术，基于相量测量单元（PMU）的广域测量系统（WAMS）的应用将向配电网扩展，而时间同步是WAMS系统发挥作用的必要条件。

（6）全网一体化运行的电网调控系统是保障智能电网安全高效运行的技术手段，它将当前的局部实时监控提升到全局实时监控模式,将电网运行特性的局部分析和多级协调方式提升到全局分析模式,将电网运行风险的局部防控和区域协调方式提升到全局防控模式，需要在全网模型基础上及时利用全网数据进行分析决策,实现应用功能全局化的目标，这就要求全网的数据在一个准确的时间上统一，确保数据的时序有效性。

（7）基于物联网和多源信息融合的状态监测是智能电网运维的发展方向，输、变、配各专业现场数据的统一接入，与调度实时数据及管理信息系统实现多系统融合，达到“多维数据全融合、状态监测全覆盖”。智能状态监测的基础是分布式多传感器，需要把分布在各个空间位置的传感器的时间统一到参考的标准时间。如果各个传感器的时间不能同步，或者时间同步精度不高，那么后续的信息融合根本无法准确的进行，可以说时间同步是多传感器信息融合的必备条件之一。如果各个传感器的时间同步精度不高，不仅会影响数据关联的准确性，而且会对最终的决策产生很大的影响，导致比单一传感器的效果更差的结果。

（8）基于大数据和云计算的态势感知是智能监测技术的发展方向。数据产生与处理系统是各种计算设备集群的，计算设备需统一的时间用于记录各种事件发生时序。大数据系统内不同计算设备之间控制、计算、处理、应用等数据或操作都具有时序性，若计算机时间不同步，这些应用或操作将无法正常进行。大数据系统是对时间敏感的计算处理系统，时间同步是大数据能够得到正确处理的基础保障。

（9）基于人工智能和移动互联网的现场作业是智能检修的发展方向。人工智能技术将在智能电网中广泛应用，而数据驱动是人工智能主要技术手段，其基本特征是采集海量的数据，并组织形成信息，再进行整合和提炼，经过训练和拟合形成自动化的决策模型。正确的决策来源于有效的数据，具有准确时间相关性的数据可以保障数据的时序有效性。

（10）移动互联网主要通信方式是5G移动通信网络，5G时代的物联网络利用基站提供定位服务，时间同步精度要求在±10ns左右，载波聚合CA要求时间偏差小于0.13微秒，如大规模天线阵列Massive MIMO要求时间偏差小于0.065微秒。采用LTE-TDD技术的电力无线专网基站也要求小于1.5微秒的时间同步。

（11）电力通信网的精细化管理和网络故障排查分析需要各种通信网管系统在统一准确的时间上记录事件，调度录音系统、动力环境系统等业务支持系统也需要时间同步。对于No.7信令监测系统，为避免因信令出现先后顺序的错误而产生虚假信息，必须要求所有信令流的时间信息是准确无误的，时间同步的要求是不大于1ms。对于各种交换网络的计费系统，为避免交换机之间大的时间偏差可能会导致出现有相互矛盾的话单，时间同步的要求是0.5s。对于各种业务的网管系统，为有效分析出故障的源头及引起的后果，进行故障定位和查找故障原因，时间同步的要求是0.5s。

（12）单一的卫星授时可以解决时间同步问题，但卫星授时易被干扰和欺骗，安全性弱；设备暴露在室外，易受雷击损坏，可靠性低，而且受收星条件限制，有些地方卫星信号覆盖不到。地面时间同步网可以彻底解决卫星授时面临的安全性和可靠性问题，推进能源互联网的发展。

    1. 光纤时间同步网
  2. 技术原理

光纤时间同步是一种单纤双向高精度时间同步方法，采用不同波长在同一根光纤中进行双向传递，由于在信号往返链路上都受到相同的环境变化，由光纤链路不对称、飘移、老化、温度、时延累积、累积转移、背景噪声等环境变化造成的时间误差可以通过计算可以控制到最小，同时采用精密时间同步协议和特殊同步算法，时钟设备自身引入的时间误差几乎为零。多节点（≥20）、长链路（≥2000km）情况下，主时钟跟踪铯钟时从时钟的时间同步精度可以达到10ns。

该技术具有时间同步精度高、抗电磁干扰、价格低和支持多种网络拓扑等特点，是远距离高精度时间同步的首选方案。光纤时间同步工作原理如下图2所示。


图2光纤时间同步工作原理框图

  1. 解决方案

在上级站设置TraSource90型光纤主时钟，在下级站设置TraSource80型光纤从时钟，上下级之间光纤链路超过80km时设中继站，配置TraSource80型光纤边界时钟，主从时钟之间可以串入20个边界时钟，使得光纤时间同步链路的长度达到2000多公里。

如下图3所示。根据光缆网络的拓扑结构及可用的光纤资源，光纤时间同步链路可以是链状拓扑、环状拓扑、树状拓扑和星形拓扑，其中以环状拓扑最为可靠，星状拓扑最为简

单，树状拓扑最为经济。

图3 光纤时间同步网组网拓扑方式示意图

  1. 性能及特点
  1. 性能

在30个节点、2000公里光纤情况下：

  1. 频率准确度：跟踪铯钟时优于5 × 10-14；

跟踪卫星时优于5 × 10-12；

  1. 时间准确度：跟踪铯钟时，≤10 ns（相对主时钟）；

跟踪卫星时，≤100 ns（相对主时钟）；

  1. 特点
  1. 超高精度时间和频率同步；
  2. 支持星形、链形、环形、树行等组网拓扑，网络拓扑灵活；
  3. 具备成环保护和参考源自动倒换功能，可靠性高；
  4. 支持GPS/BD，1PPS+TOD，IRIG-B，NTP，PTP，TOD，10MHz，2MHz 和2Mbit/s等主要时间频率信号格式，时频信号丰富，适应用户的能力强；
  5. 统一的泰坦T5000网管平台，丰富的OAM 功能设计，包括配置、告警、性能监控、故障隔离和安全管理等，运行维护简便。
  6. 部署简便，加电自动开局，自动维护，不需要全天候监测，安装调试方便。
  1. 产品简介
  1. 外观

前视图                                   后视图

  1. 结构

主动散热拔插式电子插箱结构，3U/19 英寸，机柜安装。

  1. 输入

专用光同步输入接口、PTP、TOD、GPS/BD、10MHz、1PPS、IRIG-B

  1. 输出

专用光同步输出接口、PTP、TOD、10MHz、1PPS、IRIG-B、NTP、DCF77

  1. 专用接口数量：

TraSource C90：双铷钟（或双晶体钟、混合钟）、40 路/整机

TraSource C80：单铷钟（或晶体钟）、40 路/整机

  1. 适用场合

光纤时间同步网适用于时间同步精度要求超高、具备光纤资源的单位组建广域大中型时间同步网，比如电信运营商、国家电网、南方电网、铁路专网、公安专网、国防专网等大型央企和政府部门的省际、省地时间同步网，也可用于机场、证券交易所、银行、科研院所等需要高精度地面时间同步链路的场合。

  1. 监测技术

光纤时间同步网的同步精度可以达到20ns，需要用精度为10ns的卫星共视比对技术进行时间监测，相关内容见章节9.2。

    1. SDH时间同步网
  2.

    技术原理

PTP时间同步的原理如下图4所示.

图4 PTP时间同步原理示意图

主时钟在时刻t1发送Sync报文，从时钟在时刻t2接收到Sync报文，并从Sync报文中获取t1；从时钟在时刻t3发送延时请求报文Delay_Req给主时钟，主时钟在时刻t4接收到Delay_Req报文。主时钟随后通过延时回答报文Delay_Resp将t4发送给从时钟。

通过上述报文传递过程，从时钟获取t1、t2、t3、t4 4个时间，并利用这4个时间计算出主从时钟之间的平均路径延时，进而计算出时间偏移；然后利用这个时间偏移修正本地时间，使主从时钟之间的时间实现同步。计算平均路径延时和时间偏移的公式如下所示：

平均路径延时：Delay＝[(t4 – t1) – (t3 – t2)]/2

则t2= t1 + Delay + Offset＝t1 + [(t4 – t1) – (t3 – t2)]/2 + Offset，那么：

时间偏移：Offset =[(t2 – t1) + (t3 – t4)]/2

通过PTP协议计算出本地时钟和主时钟源的时间偏移，再修正本地时钟。

在SDH时间同步网的原理是采用SDH网络的E1通道（2048kbit/s）点对点传送PTP协议，通过从时钟中的PTP改进算法，将SDH网络收发路径不对称和自愈倒换对延时偏差的影响减到最小，达到1μs的时间同步精度。PT/SDH时间同步网由PTP主时钟、PTP从时钟、交换机和以太网/E1转换器及SDH传送网的E1通道组成，系统组成如下图5所示。

图5 PTP/SDH时间同步网系统组成图

  1. 解决方案

在上级站设置TP500型PTP主时钟，在下级站设置TP500型PTP从时钟，上下级之间SDH网元数量没有限制，只要SDH的频率同步性能满足规范要求，PTP/SDH定时链路长度可达2000km以上。

PTP/SDH时间同步网为点对点连接，支持链形、树形、环形和星形拓扑，支持多级分层组网，典型的组网方案如下图6所示。

图6 PTP/SDH典型组网方案示意图

在上级站配置TP500型PTP主时钟、交换机、多端口协议转换器，在下级站配置TP500型PTP从时钟、单端口协议转换器，在二级组网下级站配置TP500型PTP从时钟、交换机、多端口协议转换器，交换机完成端口扩展，协议转换器完成以太网接口和E1接口之间的转换。

  1. 性能及特点

（1）     性能

在30个SDH网元、2000公里SDH电路情况下：

1） 频率准确度：跟踪铯钟时优于1 × 10-10；

跟踪卫星时优于5 × 10-12；

2） 时间准确度：跟踪PTP主时钟时，≤1000ns（相对主时钟）；

跟踪卫星时，≤100 ns（相对主时钟）；

（2）     特点

  1. 高精度时间和频率同步；
  2. 支持链型、星形、树形和环形拓扑；
  3. 支持SDH的自愈倒换，对倒换所造成的时延、路径不对称等能自动补偿，确保输出精度始终被控制在有效范围。
  4. 不受SDH网节点数量和电路长度限制。
  5. 要求SDH网自身频率同步性能满足要求。
  1. 产品简介
  1. 外观

前

结构

主动散热模块式结构，1U/19 英寸，机柜安装。

  1. 输入

GPS/BD、PTP、1PPS、IRIG-B

  1. 输出

E1、PTP、10MHz、1PPS、IRIG-B、NTP

  1. 时间精度

跟踪PTP主时钟时，≤1000ns（相对UTC）；

跟踪卫星时，≤100 ns（相对UTC）；

  1. 时间保持精度

≤50 ns/小时（铷钟）；

≤500 ns/小时（晶体钟）；

  1. 频率稳定度：≤3×10-11
  2. 频率保持性能

≤2×10-12/天（铷钟，恒温）；

≤2×10-10/天（晶体钟，恒温）；

  1. 通信接口：RS232，网口
  1. 适用场合

SDH时间同步网适用于时间同步精度要求高、具备SDH传输网资源的单位组建广域大中型时间同步网，比如电信运营商、国家电网、南方电网、铁路专网、公安专网、国防专网等大型央企和政府部门的省际、省地时间同步网，也可用于机场、证券交易所、银行、科研院所等需要高精度地面时间同步链路的场合。

  1. 成功案例

国网浙江省电力公司骨干电网时间同步网技改项目覆盖省调、11个地调和35个500kV变电站，网络拓扑如图7所示，2012年建成投运，技术指标通过工信部泰尔实验室现场测试，测试指标截图如图8所示。

图

7 国网浙江省电力公司PTP/SDH时间同步网网络拓扑图

图8 国网浙江省电力公司PTP/SDH时间同步网检测指标截图

  1. 监测技术

基于SDH的PTP时间同步网的同步精度可以达到1000ns，需要用TimeAcc-001时间监测网进行时间监测，相关内容见章节7。

  1. 网络时间同步网

    1. PTP时间同步网
  1. 技术原理

PTP时间同步的原理同3.2.1节描述。

  1. PTP域

PTP域通常由BC、OC、TC时钟组成，如下图9所示。

图9 PTP域组成示意图

PTP域中的节点称为时钟节点，PTP协议定义了以下三种类型的基本时钟节点：

  1. OC（Ordinary Clock，普通时钟）：该时钟节点在同一个PTP域内只有一个PTP端口参与时间同步，并通过该端口从上游时钟节点同步时间。此外，当时钟节点作为时钟源时，可以只通过一个PTP端口向下游时钟节点发布时间，我们也称其为OC。
  2. BC（Boundary Clock，边界时钟）：该时钟节点在同一个PTP域内拥有多个PTP端口参与时间同步。它通过其中一个端口从上游时钟节点同步时间，并通过其余端口向下游时钟节点发布时间。此外，当时钟节点作为时钟源时，可以通过多个PTP端口向下游时钟节点发布时间的，我们也称其为BC。
  3. TC（Transparent clock，透明时钟）：与BC/OC相比，BC/OC需要与其它时钟节点保持时间同步，而TC则不与其它时钟节点保持时间同步。TC有多个PTP端口，但它只在这些端口间转发PTP协议报文并对其进行转发延时校正，而不会通过任何一个端口同步时间。
  4. E2ETC（End-to-End Transparent Clock，端到端透明时钟）：直接转发网络中非P2P（Peer-to-Peer，点到点）类型的协议报文，并参与计算整条链路的延时。
  5. P2PTC（Peer-to-Peer Transparent Clock，点到点透明时钟）：只直接转发Sync报文、Follow_Up报文和Announce报文，而终结其它PTP协议报文，并参与计算整条链路上每一段链路的延时。
  1. 节点时钟选择

影响BC时钟的最大因素是它的串接效应，网络规模越大，离主时钟越远，风险越高。如果网络中全部使用BC，其直接结果是锁相环的串接，这会导致相位误差和抖动的不断积累，损伤时钟的稳定性和精度。累积抖动随着节点的增加而增大，会导致收敛时间长、振荡，甚至不稳定和收敛失败。因此，在实际网络中部署BC时，需要注意避免链路跳数过多。

TC采用补偿设备以及链路传播时延的方式来传递时钟。为提高精度，基本上都是基于硬件实现的，尤其是E2E TC。IEEE 1588 V2引入TC主要是用于弥补1588 V1中BC的不足，TC的主要组网优势如下：

  1. 时钟误差小，支持高精度大范围多跳网络部署。对于下游的普通时钟节点而言，中间节点采用TC可以对节点内的驻留时间进行补偿，因此节点内的偏移误差相对BC小很多，可以在传递更远的距离和更大范围时保持时钟的高精度。
  2. 可以非常方便地支持多时钟域而不增加额外的负担，且本身机制就可以规避分组同步网成环。
  3. 在单时钟域内存在大量网元时，由于要发送高频率的同步和跟踪信息，TC模式下基础主时钟节点带的从节点较多，压力较大。目前较为先进的TC系统支持组播地址和One Step（一步法）同步方式，使得基础主时钟节点的负荷大大减轻。通常一个TC的主时钟节点可以携带数百到几千个从节点。需要注意的是，从安全性角度考虑，同步网络架构需要限制单个时间服务器下携带的从节点数。
  4. TC为扁平化结构，所有从节点都跟踪到基础主时钟节点，当单时钟域内节点较多时不能分层规划。
  5. 综上所述，在部署较大规模的网络时，为了保证网络的长期稳定性和故障收敛性能，必须引入TC模式。
  1. 解决方案

采用PTP方式组建时间同步网络，只需将一级主时钟和二级从时钟通过交换机接入到IP数据网，并设定IP地址和访问权限。一个IP数据网络中可以存在多个一级主时钟时，它们可以同时向网络提供同步时间，二级从时钟就能通过自己的优选算法，选择最佳一级主时钟，获取网络中的最精确时间。PTP/IP时间同步网组网方案如下图10所示。

图10 PTP时间同步网组网方案示意图

PTP主时钟可选择M612型精密基准时钟，PTP从时钟可选择M612型精密基准时钟、LINK1588型PTP从时钟。

  1. 性能及特点
  1. 性能
  1. 园区局域网范围内的PTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到30ns～100 ns，
  2. 城域范围内的PTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到100～2000 ns，
  3. 城际广域范围内的PTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到1～10μs。
  1. 特点
  1. 准确性：PTP协议是目前准确度最高的时间同步协议，可以实现微秒级同步，满足高精度需求。
  2. 网络性：依托于现有的IP数据网或PTN传输网，网络资源成熟；基于IP网络，十分适合于大范围的组网应用。支持点对多点的传输，节约通道资源；
  3. 易扩展性：对于已建成的时间同步网络，若增加新的节点．只要使新节点的时钟接入IP网络就可以实现同步。
  4. 易管理性：通过IP网络连接，能方便地监控设备的运行状态和信号质量。
  5. 可靠性：多点冗余，最佳主时钟算法，高可靠性。
  1. 产品简介
  1. M612型精密基准时钟
  1. 外观

前视图                                后视图

  1. 结构

主动散热模块式结构，1U/19 英寸，机柜安装。

  1. 输入

GPS、BD、PTP、1PPS、IRIG-B、10MHz

  1. 输出

PTP、NTP、1PPS、IRIG-B、10MHz，NTP带监测功能。

  1. 时间精度

跟踪PTP主时钟时，≤50ns（相对主时钟）；

跟踪卫星时，≤100 ns（相对UTC）；

  1. 频率稳定度

≤5×10-12（晶体钟，驯服后）；

  1. LINK1588--T型PTP从时钟
  1. 外观
  2. 输入信号：1路PTP 网口输入；
  3. 输出信号：1路输出（IRIG、1PPS、1PPM可配置），2路移动报文接口（1PPS+TOD），1路10M时钟信号
  4. 管理信号：1路网络管理信号（RJ45）、1路本地串口终端
  5.

    时间精度：主从设备网口直连，锁定PTP信号（允许进行线路补偿）输出端口的DCLS ≤1000ns；

  6. 时间保持精度（主从同步，24小时后测试）≤5 X 10-10。

  1. TCR180PEX-EL型PTP插卡
  1. 适用场合

PTP/IP时间同步网适用于时间同步精度要求不太高、具备IP网络资源的单位组建广域中小型时间同步网，比如电信运营商、国家电网、南方电网、铁路专网、公安专网、国防专网等大型央企和政府部门的地市时间同步网，也可用于机场、证券交易所、银行、科研院所单位之间或单位内部的时间同步网。

  1. 监测技术

基于IP的PTP时间同步网的同步精度可以达到10μs，需要用TimeAcc-001时间监测网进行时间监测，相关内容见章节7。

    1. eNTP时间同步网
  2. 技术原理

普通NTP在应用层打时标，然后通过时间报文的传递，计算出路径延时，并进行延时补偿，实现时间同步，普通NTP的同步原理如下图11所示。

tpd = ((T4-T1) - (T3-T2))/2

toffset = ((T2 - T1) + (T3 -T4)) / 2


图11 普通NTP的同步原理示意图

普通NTP由于在应用层上打时标，下三层协议堆栈的处理延时比较大，因此同步精度比较低，一般为亚秒级。

为提高NTP同步精度，业界推出了增强型的eNTP同步技术，其关键是在以太网驱动层打时标，精度取决于以太网的中断服务程序的中断反应时间，和以太网的发送硬件；结合振荡器的稳频，克服协议堆栈延时造成的时间偏差，如下图12所示。

图12增强NTP的同步原理示意图

  1. 解决方案

采用eNTP方式组建时间同步网络，只需将一级主时钟和二级从时钟通过交换机接入到IP数据网，并设定IP地址和访问权限。一个IP数据网络中可以存在多个一级主时钟时，它们可以同时向网络提供同步时间，二级从时钟就能通过预先设置的优先级一级主时钟，获取网络中的最精确时间。eNTP/IP时间同步网组网方案如下图13所示。

图13eNTP时间同步网组网方案示意图

  1. 性能及特点

（1）     性能

1）  园区局域网范围内的eNTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到30ns～300μs，

2）  城域范围内的eNTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到100μs～1ms，

3）  城际广域范围内的eNTP/IP时间同步网的时间准确度可以达到1～10ms。

（2）     特点

1）  准确性：eNTP协议是目前准确度比较高的时间同步协议，可以实现毫秒级同步，满足精度比较高的需求。

2）  网络性：依托于现有的IP数据网或PTN传输网，网络资源成熟；基于IP网络，十分适合于大范围的组网应用。

3）  易扩展性：对于已建成的时间同步网络，若增加新的节点．只要使新节点的时钟接入IP网络就可以实现同步。

4）  易管理性：通过IP网络连接，能方便地监控设备的运行状态和信号质量，而且可以监测客户端NTP的同步状态。

5）  可靠性：站点冗余、设备冗余、端口冗余，高可靠性。

  1. 产品简介
  1.

    外观

前视图                                   后视图

  1. 输入

2路卫星信号（GPS+北斗），1路NTP/IRIG-B。

  1. 输出

NTP、PTP、1PPS、1PPM、IRIG、-B、1PPH、1PPD、报文、DCF77等各种常用时间信号。

  1. 管理：1路本地RS232口，1路远程网口
  2. NTP同步精度：≤1 us
  3. 守时性能：≤1us/h（OCXO），≤0.1us/h（铷钟）
  4. NTP单口授时能力：≥10000次/秒
  1. 适用场合

eNTP/IP时间同步网适用于时间同步精度要求一般、具备IP网络资源的单位组建广域中小型时间同步网，比如电信运营商、国家电网、南方电网、铁路专网、公安专网、国防专网等大型央企和政府部门的城域时间同步网，也可用于机场、证券交易所、银行、科研院所单位之间或单位内部的时间同步网。

  1. 监测技术

基于IP的eNTP时间同步网的同步精度可以达到10ms，可以用NTP Client Monitoring功能进行时间监测，可内嵌于时钟设备中，在授时的同时实现时间监测，要求被授时设备支持NTP的完整协议。

  1. 全站时间同步系统
  1. 电力厂站全站时间同步
  1. 需求

电力系统时间同步的需求见下表

电力系统常用设备或系统

时间同步准确度

推荐使用的时间同步信号

线路行波故障测距装置

优于 1μs

IRIG-B或1PPS+串口对时报文

同步相量测量装置

优于1μs

IRIG-B或1PPS+串口对时报文

雷电定位系统

优于1μs

IRIG-B或1PPS+串口对时报文

故障录波器

优于1ms

IRIG-B或1PPS/1PPM+串口对时报文

事件顺序记录装置

优于1ms

IRIG-B或1PPS/1PPM+串口对时报文

电气测控单元、远方终端、保护测控一体化装置

优于1ms

IRIG-B或1PPS/1PPM+串口对时报文

微机保护装置

优于10 ms

IRIG-B或1PPS/1PPM+串口对时报文

安全自动装置

优于10 ms

IRIG-B或1PPS/1PPM+串口对时报文

配电网终端装置、配电网自动化系统

优于10 ms

串口对时报文

电能量采集装置

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

负荷/用电监控终端装置

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

电气设备在线状态检测终端装置或自动记录仪

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

集控中心/调度机构数字显示时钟

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

火电厂、水电厂、变电站计算机监控系统主站

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

电能量计费、保护信息管理、电力市场技术支持等系统的主站

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

负荷监控、用电管理系统主站

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

配电网自动化/管理系统主站

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

调度生产和企业管理系统

优于1s

网络对时NTP或串口对时报文

电子挂钟

优于1s

串口对时报文或网络对时NTP
  1. 变电站解决方案

在变电站主控室配置2台TimeDA2000型主时钟，各小室根据端口数量要求配置若干扩展时钟，主时钟输出端口数量不足时配置扩展时钟，主时钟和扩展时钟之间采用光纤传输B码时间信号。二台主时钟相互备用，接收北斗、GPS系统时间和地面时间信号，主时钟输出电B码时间给本屏的扩展时钟，输出光B码时间给小室的扩展时钟，扩展时钟输出脉冲、B码、报文、网络等各种常用时间信号给被授时设备。常规变电站时钟守时要求12小时内55μs/小时，智能变电站时钟守时要求12小时内1μs/小时。变电站时间同步方案如下图14所示。

图14 变电站时间同步方案示意图

  1. 发电厂解决方案

在发电厂的升压站主控室配置2台TimeDA2000型主时钟，各机组控制室根据端口数量要求配置若干扩展时钟，主时钟输出端口数量不足时配置扩展时钟，主时钟和扩展时钟之间采用光纤传输B码时间信号。二台主时钟相互备用，接收北斗、GPS系统时间和地面时间信号，主时钟输出电B码时间给本屏的扩展时钟，输出光B码时间给机组控制室的扩展时钟，扩展时钟输出脉冲、B码、报文、网络等各种常用时间信号给被授时设备。发电厂时间同步方案如下图15所示。


图15 发电厂时间同步方案示意图

  1. 企业信息化系统时间同步
  1. 需求
  1. 信息化是现代企业提供生产效率和管理水平的必然要求，而时间同步是信息化系统更好发挥作用的重要保障。
  2. 企业生产控制系统往往由多个子系统和分布式数据采集器组成，各个组成子系统和单元间的时间同步是保证系统正常工作的关键。
  3. 分布式管控向集中式管控是现代企业提供企业管控能力的有效手段，需要在利用企业全部数据进行分析决策,实现应用功能全局化的目标，这就要求企业的全部数据在一个准确的时间上统一，确保数据的时序有效性。
  4. 分布式多传感器是企业生产自动化系统的基础设施，需要把分布在各个空间位置的传感器的时间统一到参考的标准时间。如果各个传感器的时间不能同步，或者时间同步精度不高，那么后续的信息融合根本无法准确的进行。如果各个传感器的时间同步精度不高，不仅会影响数据关联的准确性，而且会对最终的决策产生很大的影响，导致比单一传感器的效果更差的结果。
  5. 基于大数据和云计算的态势感知是企业智能监测技术的发展方向。数据产生与处理系统是各种计算设备集群的，计算设备需统一的时间用于记录各种事件发生时序。大数据系统内不同计算设备之间控制、计算、处理、应用等数据或操作都具有时序性，若计算机时间不同步，这些应用或操作将无法正常进行。
  6. 基于人工智能和移动互联网的现场作业是企业提供生产率的有效途径，数据驱动是人工智能主要技术手段，其基本特征是采集海量的数据，并组织形成信息，再进行整合和提炼，经过训练和拟合形成自动化的决策模型。正确的决策来源于有效的数据，具有准确时间相关性的数据可以保障数据的时序有效性。
  7. 企业信息网网络自身的运行维护也需要统一的时间，确保故障分析时时间逻辑的有效性。
  8. 如果企业的计算机系统时间不同步，可能柜引发以下问题：
  1. 操作失败——自动事件，比如数据备份或订单处理，根本不会发生，否则就会中断。这是因为设置在某一特定时间触发的触发器没有触发，或者是因为应该在不同计算机上执行的任务不能按照正确的顺序执行。
  2. 数据丢失——这是因为目录服务等系统软件错误地保存了文件的过期版本，而不是最新版本。
  3. 安全漏洞——这些漏洞都是直接或间接发生的，而且是由于计时不当造成的。例如，大多数系统使用一种名为NTP(网络时间协议)的行业标准协议来设置时间，它向黑客打开防火墙。由于日志文件不准确，管理员无法重新跟踪黑客活动，因此还会出现其他安全失误。第三个例子是为保护公司资产而设计的安全应用程序(比如badge reader)停止工作。
  4. 法律责任——在商业纠纷中，没有办法证明交易是在被指控时发生的，或者合同上的数字签名是真实的。
  5. 信誉的丧失——尽管这些危险中的任何一种都可能意味着财务上的损失，所有的业务实践以及对业务实践的审计都涉及时间。因此，在这一领域的失败使所有其他过程都成为问题。
  1. 解决方案

对于大中型企业，按公司管理层级在不同层级设置时间服务器，层级间时间服务器自上而下主从同步，同一层级的用户与本层级的时间服务器对时；对于小型企业，只需设置一台时间服务器为全公司提供网络对时。

从网络安全考虑，对于内外隔离的企业应分别设置内外网时间服务器。

企业时间同步方案如下图16所示。

图16企业时间同步方案示意图
  1. 产品简介

同章节5.1.4和5.2.4。

  1. 时间显示钟
  1. 需求

处处需要时间，时间无处不在。机场、火车站、汽车站、地铁站、体育场馆、医院、图书馆、学校、智能楼宇等公共设施需要时间显示，制药厂、化工厂、钢铁厂、应急指挥中心等企业和部门也需要显示钟，方便公众和工作人员掌握时间。

  1. 解决方案

显示钟系统采用分布式结构，可采用中心及子区域两级组网方式，也可采用全系统一级组网方式，主要由主时钟、子区域的指针式（数显式）子钟及传输通道、监控终端等组成。中心机房主时钟设备与各个子钟通过传输通道(综合布线系统提供)连接。

主钟可选用M612或TimeDA2000型精准卫星时间源，接收来自北斗、GPS的标准时间信号，通过传输通道直接传给各个地点的子钟，统一显示时间。显示钟系统方案如下图17所示。

图17显示钟系统方案示意图

子钟选用上海泰坦TTS4S-R系列显示钟。子钟可采用数字和指针二种显示方式，一般为圆形或矩形状。对时采用NTP网络对时和B码或报文对时二种方式，对于距离比较远的情况，优先考虑IRIG-B的方式，传输距离可以长达1.2公里。串口报文的传输距离，通常建议不超过25米。对于干扰比较明确的场合，还应采用带屏蔽功能的双绞线。显示内容可以是时间，也可以是年月日加时间，钟的大小可根据需要选择，安装方式可以是壁挂、吊挂、落地和嵌入，供电可以通过POE交换机供电（NTP对时方式），也可以是交流供电。

  1. 性能及特点
  1. 精确度高

本系统能够接收来自北斗、GPS或地面的标准时间信号，输出精度达50ns，经系统主时钟处理后发送至系统的各个部分，实现无累积误差运行。

  1. 可靠性高

主时钟采用M612，输出信号精度高且稳定。并且设备极少发生故障，平均无故障时间可超过112500小时。

系统同时提供“功能后退”运行方式，具有降级使用功能。由于每一级设备均配置振荡器，失去参考源后均具备自守时功能，当前级设备出现故障时，本级设备仍能以当前时间为起点自主独立运行，主时钟守时性能44微秒/天，子钟运行精度高于每天0.1秒。我们采用故障隔离、软硬件冗余等技术措施，使系统具有极高的可靠性。

  1. 精度监控

网管系统不仅可以监控子钟的硬件故障，通信故障。还可通过主时钟的NTP精度监控功能实现监控NTP对时子钟的走时精度。当子钟走时精度超过预设门限时，可产生各类告警，如email告警、显示钟信息告警、windows弹出消息告警、SNMP告警等。

  1. 灵活性

本系统具有灵活的系统集成接口能力、设备控制管理能力；同时由于系统采用开放网络对时结构，能灵活地增加、减少、移动子时钟显示设备，而无需修改应用软件以及系统结构；本系统与其它系统之间的接口，也建立在开放标准之上，能灵活的进行修改。

  1. 安装方便

支持POE供电，无需专门敷设电源线，施工简便。

  1. 操作简单

控制管理计算机提供友好的人机界面，易于管理和维护。系统采用了人性化的设计，使界面友好、整洁、清晰、直观，支持键盘和鼠标操作，简单、方便，容错性强，有在线用户帮助功能。

  1. 维护方便

本系统所有主控板、信号板、接口板均采用了目前国际上流行的模块化设计，使相同规格的设备和接口板具有可互换性；维护极为方便。积木式结构还为业主未来系统的增容和扩展提供极大的便利。

  1. 联网功能

除为系统配置标准组网所需的接口外，我们提供的设备还具备局域网络功能，方便业主未来的计算机管理，使系统能够通过局域网卡与其它智能化系统联网，以便网络所有联网的计算机设备可以通过软件或者硬件方式与内部时钟系统同步校时。

  1. 计算机监测功能

系统具有集中维护功能和自诊断功能。通过设置在控制中心的监控终端可以进行系统的配置、监测及控制，并可向网管终端发送报警信息，便于系统的集中管理。

  1. 产品简介
  1. 主钟

同章节5.1.4和5.2.4。

  1. 子钟

外观如下图

TTS4S-R系列子钟的技术参数如下

  1. 接口：RJ45；
  2. 传输协议：TCP/IP
  3. LED显示单元发光强度：≥200cd/㎡；
  4. 对比度：≥10：1；
  5. LED显示屏可视视角：≥±65º；
  6. LED显示屏MTBF：≥30000小时；
  7. 独立计时精度：≤±0. 5秒/天；
  8. 环境要求：工作温度0～＋50℃；
  9. 尺寸大小支持订制，常规标准型号：

TTS4S-R（单面4寸/外尺寸760*200*47mm）

TTS3S-R（单面3寸/外尺寸620*160*47mm）

TTD4S-R（双面4寸/外尺寸760*200*119mm）

  1. 时间监测网
  1. 必要性
  1. 由于卫星接收模块的差异和时钟驯服算法的差异，卫星授时设备性能参差不齐，发生时间偏差的可能性比较大；
  2. 卫星授时方式由于卫星天线暴露在室外，容易受到无线电干扰，造成输出时间出错；
  3. 卫星导航系统由于自身原因也可能会造成时间出错；
  4. 卫星接收条件不好时卫星的接收功率很低，甚至搜不到星，造成输出时间出错；
  5. 微小的时间偏差单靠人工观察无法发现，需要专业设备来检测；
  6. 时间监测一方面作为一把尺子衡量输出时间的准确性，另一方面可以纠正输出时间的差错。
  1. 解决方案

实时时间监测系统由监测单元、主站管理系统、工作站、维护终端以及传输通道四个方面组成。系统组成如下图18所示。

图18 实时时间监测系统组成图

  1. 监测单元-TimeAcc-001

监测单元TimeAcc-001是全球第一款时间综合测量仪的19英寸机架式安装版（也可定制4U高度）。监测单元部署在需要监测的站点，一个站点一般只需要配置一台监测单元。监测单元利用内置北斗和恒温晶振，提供极其精确的标准时间作为参照，比对被监测的时钟设备和被授时装置。

每台监测单元标准配置12个点对点测量端口和1个高速网络测量端口，可以实时测量最多12台主时钟和扩展时钟；1个网口可以通过NTP、PTP同时测量时钟和被授时装置，测量出的时间偏差值实时传输给时间监测主站系统。

TimeAcc-001将每秒测量到的信号源的精度和状态在参考时间的后半秒准点记录并存储于设备中。同时，工程日志也被记录在其中，包括了详细的测量和参考时钟的信息。

为了及时给运行维护人员提供强有力的支持，TimeAcc-001允许设置一个最大偏差值为告警门限，当测量到的信号相对参考信号超出门限，系统将及时给出告警，并建立事件库，以备后续查对。告警可以通过短信、电子邮件等方式传送给维护人员。

TimeAcc-001除了作为实时的监测单元，还可作为备用的基准时钟。当被监测的时钟装置发生故障时扩展时钟可自动切换至监测单元，实现冗余保护。

  1. 主站系统

主站系统根据管理要求设置在时间同步系统的运行管理部门，是“实时时间监测系统”最直观、最全面、最有效的监测管理平台。用户可以通过网管终端全面地掌握所有被监测站的时钟运行状况，可以彻底查询和分析出获得授时的设备发生故障的顺序，及时了解时钟设备精度偏离值的重要信息，并对监测单元进行必要的设置和管理。

主站系统包括网管硬件和网管软件。主站系统硬件采用配置有数据库模块高性能服务器，网管软件采用T5000实时时间监测软件。T5000实时时间监测系统基于开放系统标准，是一套系统完整、性能可靠、技术成熟、功能完善并相对独立的系统。系统功能包括数据的自动采集、远传、合理性检查、存储、统计、分析处理、系统自诊断等功能。该系统具有灵活的配置，良好的可扩性、开放性，良好的人机界面，并且在将来可以方便扩充升级。

  1. 服务器和工作站

服务器和工作站通常部署在时间同步系统的运行管理部门。硬件采用品牌UNIX或Linux服务器和品牌WINDOWS工作站，可采用国产数据库。

  1. 维护终端

维护终端是方便具体运行维护人员在任何地点、任意时刻实时登陆网管服务器或直接登陆监测单元的有效工具，其客户端软件可安装于便携式笔记本电脑，并采用密码保护管理，Web模式登陆。

  1. 传输通道

实时时间监测系统采用IP数据网为主要的传输通道。监测单元提供一个RJ45的以太网通信接口、一个RS232的本地串口通信接口。由于监测单元测量的是被监测时钟装置与标准参考信号的实时偏差值，并且原始记录都包含了测量点的精准时刻，因此，传输通道的时延对测量结果并没有任何影响。

  1. 性能及特点
  1. 系统特点
  1. 测量值可信

时频界公认的溯源方法就是“搬钟比对”和“共视比对”。作为生产厂家，要实现理想的质量控制，要么购买昂贵的铯原子钟，要么利用共视的方法与标准实验室取得溯源。TimeAcc每台仪器出厂时既通过共视法接收机与国家级时间基准溯源，又比对铯原子钟，以确保自身精度的可靠和准确。

  1. 监测单元的测量精度不超过50ns，超过授时设备的四倍，根据测量界的通用法则，其测量精度是可信的；
  2. 监测单元与被测装置背靠背测量，没有任何引入误差；
  3. 监测单元的异常会立即导致差值的变化，设置了门限告警，问题立即暴露；
  4. 被测装置的异常会立即导致差值的变化，设置了门限告警，问题立即暴露；
  5. 监测单元如果与被测装置同时出现故障，差值也一定会出现变化，因为监测单元和被测装置内的振荡器老化特性不一样、驯服机制不一样、调整步伐不一样。
  1. 实时性好

时间监测装置能每秒进行一次测量和数据存储被测装置，在被监测发生异常后10分钟以内就会被发现。考虑到运行实际需要，时间监测装置的测量周期可调节，如每秒一次、一分钟一次等；

  1. 经济性好

监测装置具备主时钟的基本功能，在被测主时钟异常的情况下，监测装置能同时担当主时钟功能；

  1. 易实施

新建站授时线和监测线在同根缆中同时敷设，已建站不改动现有设备的硬件和软件，接线也在同屏柜中；

  1. 实用性强

时间监测系统采用本地显示和远程上传二种状态显示方式，本地既可在设备显示屏上显示，也可通过站内网络在站内监控系统显示。远程通过数据网主动上报和定期调用的方式交互数据。原则上，监测数据定期保存在监测单元中，在系统召唤时上送，对于超出设置门限的监测数据则自动上送至监测主站。

  1. 功能强：查询、统计、分析、预警

由于监测精度高，采集到的数据可以细微地反映设备的状态/性能变化，便于预测各种各样的故障。

  1. 所有历史数据均存储在服务器中，方便任何时刻的查询；
  2. 可以统计任意站点、任何厂家、任何装置的故障率、性能异常频率；
  3. 能够完整地提供分析报告，以便领导对时钟装置和被授时装置性能的全面把控。
  1. 系统性能
  1. 系统容量：≥10000个站点
  2. 自身精度：≤50ns
  3. 守时性能：≤10μs/h
  4. 1PPS/DCLS测量精度：≤50ns（标校后25ns）
  5. NTP测量精度：≤1μs
  6. 次要告警门限：1μs，可设
  7. 主要告警门限：1ms，可设
  1. 产品简介
  1. 外观

前视图                                    后视图

  1. 结构

主动散热模块式结构，1U/19 英寸，机柜安装。

  1. 测量接口

1PPS：6路，BNC接口；

IRIG-B码：6路，BNC接口；

NTP/PTP：1路，RJ-45接口

  1. 输出接口

1PPS：1路，BNC接口；

IRIG-B码：3路，BNC接口；

  1. 管理接口

1路RS232本地维护终端接口，1路RJ-45远程网管接口。

  1. 自身精度：≤ 50ns，相对UTC；
  2. 测量精度：1PPS/IRIG-B ≤50ns（标校后25ns）

NTP/PTP ≤35ns

  1. 保持性能：HQ-OCXO ≤ 2μs/h

OCXO ≤ 10μs/h

  1. 适用场合

时间监测网适用于对时间同步性能要求高、时间同步应用范围广的场合，比如电信运营商、国家电网、南方电网、铁路专网、公安专网、国防专网等大型央企和政府部门的时间同步系统的实时监测，也可用于机场、证券交易所、银行、科研院所单位之间或单位内部的时间监测。

  1. 成功案例

宁夏电力调控中心全网时间同步管理系统的一期工程2014年9月建成投运，项目包括调控中心时间同步管理系统的建设和银川东变、黄河变、贺兰山变、蒋家南变、宁安变、迎水桥变、凯歌变、枣园变、穆和变共9个330kV及以上电压等级变电站的建设，实现对上述330kV及以上等级变电站时钟设备的实时监测。同时，在调控中心设置1个监测单元，对调控中心时钟设备进行实时监测。

时间监测系统主站系统位于宁夏电力调度控制中心，软件采用T5000实时时间监测系统，网管硬件采用一套IBM公司的X3650型服务器和二套TinkPadX240维护终端，10个被监测站点的监测装置采用TimeAcc-001型时间监测单元，内嵌泰坦同步时钟控制软件V2.0，并配置相应的北斗/GPS双模接收天线和馈线。

宁夏电力调控中心全网时间同步管理系统建设方案如下图19所示。

图19宁夏电力调控中心全网时间同步管理系统建设方案示意图

系统建成投运后发挥了较大作用，体现在：

  1. 作为现代电网安全生产运行不可缺少的技术支持系统，对变电站时钟同步设备的运行状态进行实时监测、统计、分析、展现，使得运行人员能够线性监测时钟设备运行状态，确保电网所有动作及事件记录的时间准确。
  2. 采用纳秒级高精度监测技术，及时发现变电站时钟设备时间精度的细微偏差，实现早期预警；监测到黄河站和蒋家南站被测主时钟设备时间偏差超过1ms,触发主要告警；监测到贺兰山和穆和变被测主时钟设备时间偏差超过1US,触发次要告警，运行管理部门及时采取措施，排除了隐患，充分说明了全网时钟同步管理系统对于电网安全生产的促进作用。
  3. 针对变电站少人或无人值守运行模式，提供远方监测手段，提高无人值班变电站安全生产水平。
  4. 测量、记录、分析、保持时钟设备的运行数据，为电网事故分析时提供准确的时间数据。
  5. 作为变电站主时钟的备用时钟，在主时钟发生故障时代替主时钟提供时间信号输出，提高电网的安全生产水平。
  6. 作为调度生产技术支持系统的一个应用，领导和专业管理人员在日常的生产管理工作中可直接根据系统提供的数据进行研究分析，提高管理水平。
  7. 当时钟设备发生报警时，系统能自动发出报警，提醒运行人员及时处理，提升应急处置能力。
  1. 时间同步网络管理
  1. 必要性

时间同步设备运行状态的在线监测和管理是保证设备运行状态良好的必要技术手段，因此时间同步网络管理是时间同步网可靠运行的支撑。

  1. 解决方案

在时间同步设备和时间同步网一级运行维护部门设置T5000时间同步网管理系统和网管服务器，在二级运维部门（如有）设置工作站和维护终端，通过企业内部数据网络与时间同步设备的运程网管接口互联，实现监测和告警数据的上传和配置及管理数据的下发。时间同步网管系统的解决方案如下图20所示。

图20 时间同步网管系统示意图
  1. 功能及性能
  1. 功能

时间同步网络管理系统功能包括拓扑管理、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和运维管理功能。

  1. 拓扑管理功能：以可视图标形式显示所管辖的所有同步网网元，具有配置信息和配置执行可视化、网络结构和通信故障浏览、拓扑编辑、拓扑视图导航、拓扑图查看等功能。
  2. 配置管理功能：以图形方式显示节点设备的运行情况。提供对节点内设备的统一管理。用户可以方便地查看或配置设备的各种运行数据。维护人员可以通过仿真面板清楚地看到各设备、机框、卡板的配置和实时状态。
  3. 故障管理功能：对系统的各个部分进行持续的或间断的测试、观察和监测，及时发现故障或性能的降低。出现故障时，系统应能产生告警，系统通过多种方式显示告警，并根据告警的类别和等级以不同的声音和颜色进行显示，并在拓扑图中显示。系统对当前告警或者历史告警提供查询和统计功能。
  4. 性能管理功能：可以设定、查询、修改网元性能监测的各种参数，实时查询正在监测的各种性能监测参数。支持性能监测数据的上报功能。可以查询历史系统性能记录，以表格和图形如折线图方式显示。
  5. 安全管理功能；可以增加、删除、修改相关用户的各种属性, 配置用户的认证口令。
  1. 性能
  1. 管理容量：≥5000个网元
  2. 支持的图形终端数：≥100个
  3. 支持的同时操作用户数：≥100个
  4. 能处理的事件数目：≥ 800,000个
  5. 同时可处理事件日志簿数：≥10 个
  6. 可浏览事件数：≥ 10,000,000 个
  7. 告警平均响应时间：≤ 10 秒
  8. 各种日志文件中事件保存时间： ≥6 个月
  9. 时间戳的精度：≤ 1 秒
  10. 系统可用率：≥   99.8%
  1. 时间检测和校准
  1. 时间检测
  1. 必要性
  1. 电信、电力、铁路、国防、金融、地铁等很多单位或部门已经建立了时间同步网/系统，但没有运行维护的工具；
  2. 有些时间同步设备出现过误差几秒的情况，所以，运行维护需要有测量仪表，才能及时发现问题；
  3. 时间同步网建设过程中调试和验收需要专业时间测量仪表来验证是否满足指标要求；
  4. 大部分的时间同步网都是采用的NTP方式，而传统的示波器无法检测NTP，需要专业的仪表；
  5. 5G的建设，要求基站的时间同步精度达到0.3us，更需要专业的仪表才能判断；
  6. 4G、5G工程开局，已经发现传输网络的路径实际并不对称，必须依靠专业仪表测出不对称，并在传输设备中设置补偿值；
  7. 4G、5G采用最新的IEEE1588技术，也要求有专业的仪表实际测量同步的水平。
  1. 解决方案

上海泰坦不同配置的TimeAcc-007精密时间综合测量仪可以满足科研院所、检测检修单位、安装调试单位和运行维护部门的不同需求。

TimeAcc-007拥有专利技术，填补了国内时间测量的空白，获得了多项政府奖项，广泛应用于大学、研究所、检测机构、运营商、电力、铁路、国防等单位。

  1. 特点
  1. 测量结果可信，权威机构采用。
  2. 测量精度高，自身的精度达到30ns，满足全球最新技术的测量要求；
  3. 能够测量目前所有常用的时间信号，尤其是串口报文、NTP和IEEE 1588；
  4. 仪表不仅能测时间，而且能测E1频率信号，仪表测量NTP的精度达到35ns；
  5. 实时测量与存储，可连续保存测量数据达一个月之久，便于分析时间设备和网络的长期稳定性；
  6. 具有屏幕抓拍功能，对测到的问题可以以图形保存，确保测量结果可信，方便出具测试报告；
  7. 便携，方便运行维护人员现场使用和操作；
  8. 内置天线（也有外置天线）方便现场使用；
  9. 多种参考源可选：北斗、GPS、1PPS+10MHz；
  10. 内置电池，工作时间3～6小时，方便移动作业；
  11. 可测量传输网络的时延和网络不对称；
  12. 可远程操作、远程管理、远程读取数据，方便对测试结果的现场分析诊断；
  13. 采用高分辨率大尺寸TFT彩色触摸屏，操作方便。
  1. 产品简介
  1. 外观

  1. 自身精度

相对UTC偏差-14±10 ns。

  1. 测量精度

信号类型

测量精度

分辨率

1pps

25ns

0.2ns

1ppm

25ns

0.2ns

1pph

25ns

0.2ns

1PPS+TOD

25ns

100ns

IRIG-B AC

1000ns

100ns

DCLS

25ns

0.2ns

RS232

1000ns

0.2ns

RS422/RS485

100ns

0.2ns

PTP/NTP

35ns

8.0ns
  1. 测量信号

序号

类型

接口类型

1

1PPS/1PPM/1PPH TTL电平

BNC同轴端子方式

2

1PPS/1PPM/1PPH 485差分电平

标准TWIN-BNC接头

3

1PPS/1PPM/1PPH 空接点

标准TWIN-BNC接头

4

IRIG-B交流码

BNC同轴端子方式

5

IRIG-B TTL直流码

BNC同轴端子方式

6

IRIG-B 485差分电平

BNC同轴端子方式

7

RS232串口报文

标准D型9针(DB9)方式

8

RS422/RS485串口报文

标准D型9针(DB9)方式

9

NTP/SNTP

RJ45

10

PTP v1/v2

RJ45

11

1PPS/1PPM/1PPH光口

ST头

12

IRIG-B TTL直流码光口

ST头

13

NTP/SNTP/PTP光口

SFP

14

1PPS+TOD

标准TWIN BNC+RS232

15

频率信号

ST、标准TWIN BNC、BNC同轴端子方式
  1. 应用场合
  1. 用于测量通信网络传输IEEE1588时的路径不对称值、传输延时、PDV；
  2. 用于测量各种时钟产品输出信号的精度；
  3. 用于标校各种时统设备的精度；
  4. 用于测量时间信号在传输网络各个环节的精度；
  5. 用于测量1PPS+TOD、电网周波、GOOSE报文、SV报文时间同步精度；
  6. 用于实时远程监测大型频率同步网各节点时钟的SyncE、E1等频率同步性能。
  1. 时间校准
  1. 必要性

根据国家和行业计量仪表校准的相关规定，时间测试仪表和时间计量仪表需要定期到授权机构进行校准。共视比对是我国计量法认可的远程标校手段。

  1. 技术原理

卫星共视是在一颗卫星的视角内，以卫星钟作为公共参考，相距较远的两地实验室同时观测同一颗卫星，以卫星钟作为中间变量，间接来确定两地实验室的相对时间偏差。其最大优点是能够消除卫星钟误差的影响，减少卫星轨道误差和电离层、对流层的影响。相对卫星双向而言，其最大优势在于设备便宜，操作简单、可连续运行的特点。目前也是国际上守时实验室之间进行时间比对常用的方法。卫星共视时间比对系统组成如下图21所示。

图21卫星共视时间比对系统组成图

Ａ、Ｂ两地测量原理（没考虑对时延误差修正）如下：两地的BDS时间接收机在同一个共视时间表作用下，在同一时刻接收同一颗BDS卫星信号，接收机输出代表BDS时间的秒脉冲，送至接收机内置的时间间隔计数器，与本地原子钟输出的秒脉冲比较，得到本地时刻tA与tBDS差ΔtABDS。同时，在B地我们得到tB与tBDS的差ΔtBBDS。B地的数据可通过通信网传到A地的计算机中，然后两式相减可得两台原子钟之间的时间差。

ΔtABDS=tA-tBDS; ΔtBBDS= tB –tBDS；

ΔtABDS-ΔtBGPS= tA-tBDS- tB+ tBDS= tA - tB=ΔtAB；

若在某一时刻测得ΔtAB（ti），经过一段时间τ，即ti+τ时刻测的ΔtAB（ti+τ），则用下式可求出两台钟在τ时间内平均相对频率偏差：

(fA-fB)/τ=(ΔtAB（ti）-ΔtAB（ti+τ）)/τ；

由于卫星秒的不稳定性、环境干扰及测量噪声等不确定因素的存在，导致测量数据出现的一些干扰称为野值，即错误的测量数据。共视软件采用卡尔曼滤波方法对计数器测量结果进行滤波，有效地剔除野值，使时差数据更接近真实钟差，最终提高了两地钟差的比对精度。同时，计算出的电离层时延和对流层时延等信息，再按照CCTF推荐的共视数据处理标准化指南的算法和格式进行数据处理，该技术指南规定每次跟踪时间为780s。软件780将780s分成52个15s，对将780s分成52个15s，对它们共做52次二次曲线拟合，然后再对这52个点做一次线性拟合，最终得到中间时刻(389.5s)每颗卫星与本地钟的差值。然后再通过互联网交换数据，进行共视时间比对，实时计算本地两地的钟差信息。

  1. 解决方案

时间通常采用“搬钟法”和“共视比对法”进行校准。“搬钟法”就是把仪表拿到检测机构，与检测机构的高精度时间源进行比对，纠正偏差；“共视比对法”是在设备本地通过卫星共视接收与检测机构的时间基准进行运程比对，显然共视比对方法节省校准时间和成本，上海泰坦的TimeRule共视法接收机可以很好的帮助用户解决时间校准的难题。

TimeRule同时可跟踪8颗卫星，内嵌微型工控机，安装有GPSCView软件，它符合BIPM定义的数据处理程序。同时还安装一个小的文本文件，它包含了BIPM定义的卫星观察计算的起始时间计划表。在这个计划表中明确了GPSCView必须每天自动消耗4分钟作为起始跟踪时间，从而可以符合GPS的恒星轨道。

使用者通过WEB方式登陆TimeRule管理界面下载保存的测量数据，通过邮件等方式发送给指定计量或标校机构，等候比对结果。也可自行获得国际上、国家级的免费共视数据，自行计算比对结果（此方法可以得到完全一致的标定结果，但无法获得官方签章）。自行计算的软件可能需要付费才能获得。

  1. 性能及特点
  1. 极其精准的时间和频率传输标准；
  2. 以共视的方式利用GPS卫星的数据；
  3. 只要连接到国家级的标准机构，就可以实现全球的可跟踪性；
  4. 与英国国家物理实验室联合研制；
  5. 可定制基于北斗的共视比对系统。
  1.

    产品简介

  1. 外观
  2. 输入

5MHz/10MHz：1路

1PPS：1路

  1. 输出

5MHz/10MHz：1路

1PPS：1路

  1. 时间不确定度

10 ns 相对于 UTC(NPL) (1σ)

20 ns 相对于 UTC (1σ)

  1. 频率不确定度

5 x 10-14相对于UTC(NPL) (1σ)

5 x 10-14相对于UTC (1σ)

  1. 应用场合
  1. 用于比较省公司与公司总部标准时钟之间的偏差；
  2. 通过比较两个时钟之间的偏差，指导对时钟的调整（需额外配备相位微调器），实现联合守时；
  3. 各标准机构之间的校验；
  4. 特殊行业的时频校验（如军队）；
  5. 行业时间计量溯源。

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