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揭秘北斗導航系統:守護中國時間

2010-03-30 16:13:43

來源:人民網

  在一個省份出現如此高比例的設備損壞,非但不正常,更需要警惕的是其危險程度。近年來,隨著中國電網運行控制及保護水平的提升,大部分變電站采用了綜合自動化方案,這也是今后電網的發展方向。

  自動化、信息化和輸電效率得到了不同程度提高,降低成本同時,問題也隨之而來。中國電力企業從電力傳輸網到電力計算機網絡的時間系統,主要是以GPS作為主時鐘源,進行同步授時,由于其授時的工作原理和系統時鐘源被美國掌控,GPS授時存在重大隱患。

  具體而言,目前中國電力行業接收GPS授時信號是免費的,GPS授時終端價格低廉,這是美國GPS系統在民用領域的應用。正因為是“免費的午餐”,所以美國不承諾對任何應用所產生的問題負責。

  眾所周知,GPS系統是美國政府引以為豪的戰略工程,所有信號的發生、傳輸權由美國掌控,一旦出現民用信號關閉、誤碼率加大或者系統出現故障,以GPS技術為基礎的系統將被置于危險的境地,中國電網概莫能外。

  在中國,存在長距離大規模電力傳輸的現實,從電廠發出的每度電,都以高達每秒30萬公里的速度經過變電站并網輸送,經過數個、數十個變電站的長距離配送,最終抵達用戶。這個過程需要同時有幾百臺設備保護電力安全運行,涉及各種以計算機技術和通信技術為基礎的自動化裝置,如電廠機組自動控制系統、調度自動化系統、變電站計算機監控系統等,如此大量設備是否能夠按照預先計劃的流程,準確安全地傳輸到位,決然離不開全網設備時間基準問題。

  “倘若這些設備運行時間不同步,那么輕則運行設備失控,影響正常輸供,重則造成整個地區電網癱瘓。而且由于時間不同步,很難及時排查事故原因。”北京國智恒電力管理科技有限公司董事長呂建光如此描繪。

  客觀來說,電力輸配對設備時間同步的精準度提出了極高極嚴的技術要求,電力設備時間同步的精準度正從過去的微秒級過渡到納秒級,因此,必須為電力系統配置高精度、高可靠的授時系統,在傳輸系統和接收系統間出現時間誤差,高壓電流勢必會在瞬間燒毀被接收的變電站或是傳輸線路,這很容易理解。

  “北斗”精準而出

  如何解決報告所涉問題,公司經過反復論證,決定起用獨立自主的北斗衛星導航授時技術,利用中國的高精度衛星授時系統支撐電網運行。

  對GPS授時在電力行業應用存在的重大安全隱患進行分析調查,做出科學判斷,根據北斗系統的特性,自主創新,聯合研發了“北斗電力全網時間同步管理系統”。

  “北斗一號”是中國自行研制建立的衛星導航定位系統,集導航定位、短報文通信、高精度授時三大主要功能于一體。

  該系統目前工作覆蓋區域主要集中在北緯5°~55°,東經70°~140°之間的廣大地區。隨著2003年5月25日“北斗一號”系統的第3顆衛星成功發射升空,“北斗一號”系統已經開始全面為各種用戶提供穩定和可靠的服務,開通運行7年來,系統運行穩定,技術狀況良好。

  目前,北斗二代系統正待字閨中,2010年1月17日,北斗導航衛星CompassG1成功發射,第二代北斗衛星組網正在按照預定計劃進行。可以預見的未來,系統服務能力更強,定位授時精度更高,并與北斗一號系統完全兼容,能夠為用戶提供更加完善穩定的服務。

  “北斗電力全網時間同步管理系統”(下稱系統)是采用北斗與GPS(或其它)等多時間源智能切換技術開發完成的新一代電力系統的時間同步系統產品。系統裝置內置恒溫晶振或銣鐘,通過多時間源智能切換技術和先進的時間控制處理算法實現可靠的、高精度的時間輸出;采用“北斗雙向授時功能”專有技術能實現嚴格意義上全電力系統時間的統一;通過利用北斗衛星導航系統的短信息功能,能夠實現所有廠站端時間同步系統遠程監測和運行控制;系統為電力輸送提供高精度的、安全的全網時間同步整體解決方案,準確、可靠、易用的特點確保了可靠、高精度授時的廣泛需要。

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