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揭秘北斗导航系统:守护中国时间

2010-03-30 16:13:43

来源:人民网

  在一个省份出现如此高比例的设备损坏,非但不正常,更需要警惕的是其危险程度。近年来,随着中国电网运行控制及保护水平的提升,大部分变电站采用了综合自动化方案,这也是今后电网的发展方向。

  自动化、信息化和输电效率得到了不同程度提高,降低成本同时,问题也随之而来。中国电力企业从电力传输网到电力计算机网络的时间系统,主要是以GPS作为主时钟源,进行同步授时,由于其授时的工作原理和系统时钟源被美国掌控,GPS授时存在重大隐患。

  具体而言,目前中国电力行业接收GPS授时信号是免费的,GPS授时终端价格低廉,这是美国GPS系统在民用领域的应用。正因为是“免费的午餐”,所以美国不承诺对任何应用所产生的问题负责。

  众所周知,GPS系统是美国政府引以为豪的战略工程,所有信号的发生、传输权由美国掌控,一旦出现民用信号关闭、误码率加大或者系统出现故障,以GPS技术为基础的系统将被置于危险的境地,中国电网概莫能外。

  在中国,存在长距离大规模电力传输的现实,从电厂发出的每度电,都以高达每秒30万公里的速度经过变电站并网输送,经过数个、数十个变电站的长距离配送,最终抵达用户。这个过程需要同时有几百台设备保护电力安全运行,涉及各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置,如电厂机组自动控制系统、调度自动化系统、变电站计算机监控系统等,如此大量设备是否能够按照预先计划的流程,准确安全地传输到位,决然离不开全网设备时间基准问题。

  “倘若这些设备运行时间不同步,那么轻则运行设备失控,影响正常输供,重则造成整个地区电网瘫痪。而且由于时间不同步,很难及时排查事故原因。”北京国智恒电力管理科技有限公司董事长吕建光如此描绘。

  客观来说,电力输配对设备时间同步的精准度提出了极高极严的技术要求,电力设备时间同步的精准度正从过去的微秒级过渡到纳秒级,因此,必须为电力系统配置高精度、高可靠的授时系统,在传输系统和接收系统间出现时间误差,高压电流势必会在瞬间烧毁被接收的变电站或是传输线路,这很容易理解。

  “北斗”精准而出

  如何解决报告所涉问题,公司经过反复论证,决定起用独立自主的北斗卫星导航授时技术,利用中国的高精度卫星授时系统支撑电网运行。

  对GPS授时在电力行业应用存在的重大安全隐患进行分析调查,做出科学判断,根据北斗系统的特性,自主创新,联合研发了“北斗电力全网时间同步管理系统”。

  “北斗一号”是中国自行研制建立的卫星导航定位系统,集导航定位、短报文通信、高精度授时三大主要功能于一体。

  该系统目前工作覆盖区域主要集中在北纬5°~55°,东经70°~140°之间的广大地区。随着2003年5月25日“北斗一号”系统的第3颗卫星成功发射升空,“北斗一号”系统已经开始全面为各种用户提供稳定和可靠的服务,开通运行7年来,系统运行稳定,技术状况良好。

  目前,北斗二代系统正待字闺中,2010年1月17日,北斗导航卫星CompassG1成功发射,第二代北斗卫星组网正在按照预定计划进行。可以预见的未来,系统服务能力更强,定位授时精度更高,并与北斗一号系统完全兼容,能够为用户提供更加完善稳定的服务。

  “北斗电力全网时间同步管理系统”(下称系统)是采用北斗与GPS(或其它)等多时间源智能切换技术开发完成的新一代电力系统的时间同步系统产品。系统装置内置恒温晶振或铷钟,通过多时间源智能切换技术和先进的时间控制处理算法实现可靠的、高精度的时间输出;采用“北斗双向授时功能”专有技术能实现严格意义上全电力系统时间的统一;通过利用北斗卫星导航系统的短信息功能,能够实现所有厂站端时间同步系统远程监测和运行控制;系统为电力输送提供高精度的、安全的全网时间同步整体解决方案,准确、可靠、易用的特点确保了可靠、高精度授时的广泛需要。

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