TSS-3多时钟源电力统一授时装置技术使用说明书V1.pdf

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国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书1TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术使用说明书TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术使用说明书国电南瑞科技股份有限公司二零一零年六月国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书2编写：

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V1.4目录第一章概述.51.1概述.51.2应用范围.51.3装置设计遵循的标准.6第二章TSS-3装置技术特点.72.1多时钟信号源输入无缝切换.72.2异常时钟信息的防误.72.3提供高精度可靠的1588时钟源.82.4从钟延时补偿功能.8国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书32.5基于独特算法的高精度授时、守时性能.82.6友好的人机交互界面.82.7高可靠的集成化装置设计，良好的抗干扰性能.92.8适合电力系统不同的应用场合.92.9丰富的对时方式、配置灵活.102.10灵活的系统组网方式.112.11DL/T860建模及MMS组网.11第三章TSS-3系列装置基本功能.123.1TSS-3型多时钟源电力统一授时装置组成123.2TSS-3型多时钟源电力统一授时装置结构123.3TSS-3PA主时钟授时单元163.4TSS-3PB主时钟授时单元183.5TSS-3E扩展时钟单元19第四章主要技术指标.21第五章使用说明.255.1TSS-3PB、TSS-3E端子及内部跳线定义255.1.1电源板（POWER板）.255.1.2主控板（CPU板）.265.1.3信号输入板（TSI板）.265.1.4告警TTL信号板（COMBO板）.275.1.5串口信号板（RS-232）.305.1.6差分信号板（RS-485）.315.1.7光口信号板（OTX）.325.1.8脉冲信号板（PHA）.335.2液晶面板显示说明.355.2.1LED指示区.355.2.2液晶显示区.37第六章配置原则.38国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书46.1时间同步系统典型配置.386.2网络时间系统配置原则.416.3TSS-3型多时钟源电力统一授时装置选型指南.42第七章TSS-3N网络授时扩展单元.447.1TSS-3N之1588配置方法.44附录A售后服务.46附录BDL1100.1电力时间报文格式.47国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书5第一章概述第一章概述1.1概述1.1概述2007年，国家电网公司在“两型一化”试点变电站建设规划中首次提出要使用全站统一授时系统。

随着智能电网方案的提出，发展，深入，全站统一授时系统越来越受到重视。

为此，国家于2008年成立了时钟标委会，并先后制定了全站统一授时系统的技术规范和检测规范。

目的是为我国电网的各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等提供统一的时间基准，以满足各种系统（调度自动化系统、能量管理系统、生产信息管理系统、监控系统等）和设备（继电保护装置、智能电子设备、事件顺序记录（SOE）、厂站自动控制设备、安全稳定控制装置、故障录波器等）对时间同步的要求，确保实时数据采集时间一致性，提高线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高电网运行效率和可靠性，适应我国大电网互联，特高压输电，数字化变电站的发展需要。

为确保智能化变电站同步采集的需求，保证实时数据采集时间一致性，智能变电站应配置1套全站公用的时间同步系统，主时钟应双重化配置，支持北斗系统和GPS系统单向标准授时信号，优先采用北斗系统，有条件的厂站可以接入IEC61588/IEEE1588网络时钟信号源，时钟同步精度和守时精度满足站内所有设备的对时精度要求，异常时钟信息的防误、主从时钟的传输延时补偿等满足智能化变电站同步采样要求。

1.2应用范围1.2应用范围国电南瑞科技股份有限公司在充分分析电力系统各设备对同步时钟需求的基础上，参照电力系统时间同步系统规范、电力系统时间同步系统检测规范、智能变电站时间同步系统通用技术规范（范本）等技术标准，研发了TSS-3型多时钟源电力统一授时装置。

TSS-3型时间同步系统由主时钟单元、扩展时钟单元、接收天线等主要部分组成。

适用于各级电力调度系统；新建及改造的110kV（66kV）及以上变电站；特高国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书6压及智能化（数字化）变电站等高精度时钟的特殊变电站；火电厂、水电厂、核电厂、风电厂、光伏发电等各种容量各类发电厂。

该装置应用广泛涵盖电网的发电、输电、变电、配电、用电、调度的各个环节，为电网的安全稳定运行提供详实安全可靠的时钟信息。

该装置充分考虑智能电网技术的发展，为引领智能电网时间同步系统技术方向而量身定做，适用于智能电网的各个领域。

1.3装置设计遵循的标准1.3装置设计遵循的标准表1装置设计遵循的标准标准号标准名称DL/T1100.1-2009电力系统的时间同步系统第1部分：

技术规范DL/T1100.2-2010电力系统的时间同步系统第2部分：

检测规范IEEE1588-2008网络测量和控制系统的精密时钟同步协议国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书7第二章TSS-3装置技术特点第二章TSS-3装置技术特点为确保智能化变电站同步采集的需求，保证实时数据采集时间一致性，提高线路故障测距、相量和功角动态监测和电网参数校验的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高电网运行效率和可靠性，适应我国大电网互联，特高压输电、智能化变电站的发展需要，智能变电站系统需配置准确、安全、可靠的公用时钟系统，为变电站内各类运行设备提供精确、统一的时间基准。

TSS-3型时钟系统采用以下主要技术,提供多时钟源、高精度、高可靠性的对时信号，满足智能电网发展的需要。

2.1多时钟信号源输入无缝切换2.1多时钟信号源输入无缝切换主时钟的接收单元能同时接收四路外部时间基准信号；支持全球定位系统（GPS）、北斗导航定位系统（BD）等无线授时信号，铷钟、IRIG-B码、1PPS脉冲信号串口报文和网络时间报文（IEC61588/IEEE1588）等有线授时信号；从时钟的接收单元能接收2路两种或一种有线时间基准信号，2路时间信号互为热后备。

主、从时钟单元均根据时钟精度，优先选择高精度的时钟信号作为时钟信号源，多路时钟信号实现无缝切换（在信号切换时1PPS输出稳定在0.5s以内）。

在精度相同时，根据外部时间基准信号的优先级进行选择，其优先级可通过人机界面设置。

2.2异常时钟信息的防误2.2异常时钟信息的防误针对智能变电站的部分智能设备需采用时钟信号进行同步采样，要求时钟系统提供稳定、可靠的高精度时钟，时钟信号1PPS上升沿稳定。

TSS-3系列时钟通过对多路时钟信号源的动态监测，选择稳定度高的时钟信号源作为系统信号源，并通过高阶自拟和算法对时钟信息进行优化与纠错，保证1PPS稳定输出，跳变不超过0.1s。

国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书82.3提供高精度可靠的1588时钟源2.3提供高精度可靠的1588时钟源TSS-3P作为高等级的1588主时钟，提供高精度的时钟信号源，精度达到0.1s;符合IEC61588/IEEE1588的相关规范。

同时具备E2E和P2P两种授时模式；同时支持在IPV4用户数据包（UDP）上的传输，和在IEEE802.3/Ethernet上的传输；支持基于MAC的组播方式；支持双网对时及BMC；支持的事件报文包含：

Sync、Delay_Req、Pdelay_Req、Pdelay_Resp支持的通用报文包含：

Announce、Follow_Up、Delay_Resp、Pdelay_Resp_Follow_Up2.4从钟延时补偿功能2.4从钟延时补偿功能对于主从钟之间的对时扩展采用光纤等有线介质传输，具有一定的传输延时。

TSS-3E扩展时钟单元具有高精度、宽范围的延时补偿功能，从时钟延时补偿范围为0106ns（即1ms），补偿精度优于0.1s；完全满足高精度应用设备（线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、合并单元等）的优于1s精度要求。

2.5基于独特算法的高精度授时、守时性能2.5基于独特算法的高精度授时、守时性能TSS-3型时钟单元采用高阶自拟和算法，具有超强的守时性能，守时精度优于0.8s/小时，12小时不超过55s，铷钟输入支持24小时不超过2s。

多路时钟源的无缝切换及组合选择算法，保证了高精度的授时性能，授时精度优于0.1s。

2.6友好的人机交互界面2.6友好的人机交互界面主从时钟单元均具有有好的人机交互界面，具有全面的运行状态指示，多达国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书921个LED灯表征系统运行状态等信息；面板上具有液晶及键盘，实现时间信息显示、运行状态诊断、参数设置、装置调试、运行监测等功能，方便调试、维护。

2.7高可靠的集成化装置设计，良好的抗干扰性能2.7高可靠的集成化装置设计，良好的抗干扰性能主从时钟单元均采用一体化背插式结构设计，强弱电完全隔离，具有完全隔离的多路弱电系统，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合增强装置的抗干扰能力，提高可靠性和安全性。

抗干扰好；特别设计的PCB，EMC性能好；采用原码公开的实时操作系统，安全可靠；支持双电源冗余备份，也可支持单电源供电。

2.8适合电力系统不同的应用场合2.8适合电力系统不同的应用场合TSS-3型多时钟源电力统一授时装置适用于调度、电厂、变电站等不同应用场合。

支持IEC61588/IEEE1588网络对时方式。

根据不同系统和设备的不同需求，提供不同精度的对时信号。

调度及站控层对时：

采用SNTP方式实现，对时精度优于1s。

二次设备智能终端：

采用IRIG-B（DC）方式，有条件的优先采用IEC61588/IEEE1588方式实现，精度优于1s。

同步采样：

推荐采用1PPS方式或IRIG-B（DC）方式，有条件的也可采用IEC61588/IEEE1588方式实现,精度优于1s。

智能变电站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后台监控系统优于1s网络对时SNTP或IEC61588保护信息管理子站系统优于1s网络对时SNTP或IEC61588远动通讯装置优于1msIRIG-B（DC）或IEC61588测控装置优于1msIRIG-B或IEC61588继电保护装置优于1msIRIG-B或IEC61588稳定控制装置优于1msIRIG-B或IEC61588国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书10故障录波优于1msIRIG-B或IEC61588网络分析记录装置优于1msIRIG-B或IEC61588线路行波故障测距装置优于1sIRIG-B或IEC61588同步相量测量装置优于1sIRIG-B或IEC61588电能计量装置优于1msIRIG-B或IEC61588其它装置优于1msIRIG-B或IEC61588合并单元优于1s1PPS、IRIG-B或IEC615882.9丰富的对时方式、配置灵活2.9丰富的对时方式、配置灵活TSS-3型时钟单元采用功能独立的输出模块,提供丰富的对时方式及接口方式。

支持硬对时（脉冲节点PPS、PPM、PPH）、软对时（串口报文）、编码对时（IRIG-B）和网络（NTP、PTP）对时，可以满足国内外不同设备的对时接口要求。

可同时输出3路不同格式的串口对时报文,每路报文可通过软件选择多种报文格式。

差分信号板、光纤信号板、脉冲信号板等可通过配置灵活输出IRIG-B码、1PPS、串口报文，每种对时方式提供光纤、电缆等多种接口方式。

接口类型光纤RS-422,RS-485静态空接点TTLRS-232CFE（RJ-45）1PPS1s1s3s1s1PPM1s1s3s1s1PPH1s1s3s1s串口时间报文010ms010ms010msIRIG-B（DC）1s1s1s网络授时（NTP）010ms网络授时（PTP）500ns国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书112.10灵活的系统组网方式2.10灵活的系统组网方式TSS-3型时钟单元可根据不同的应用场合，现场容量等要求，可完成主备式时间同步系统、主从式时间同步系统、最简式时间同步系统。

而智能变电站也可以根据智能化程度选择全网络对时，半网络对时和远方网络源对时。

2.11DL/T860建模及MMS组网2.11DL/T860建模及MMS组网按照DL/T860变电站通信网络和系统的标准体系进行标准化建模，具备完善的自描述功能，ICD模型文件符合Q/GDW441。

满足站控层DL/T860的MMS组网，主备时钟源状态、主备时钟源类型、时间质量、锁定状态、出口电路、主要电路、装置异常及交直流消失等应有经常监视及自诊断功能，装置的告警信息、状态信息、自检信息可通过站控层MMS网络上送站内监控系统。

国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书12第三章TSS-3系列装置基本功能第三章TSS-3系列装置基本功能3.13.1TSS-3型多时钟源电力统一授时装置组成TSS-3型多时钟源电力统一授时装置组成TSS-3PA主时钟授时单元TSS-3PB主时钟授时单元TSS-3E扩展时钟单元TSS-3N网络授时扩展单元（详见第七章）3.23.2TSS-3型多时钟源电力统一授时装置结构TSS-3型多时钟源电力统一授时装置结构TSS-3型主时钟单元、扩展时钟单元均采用4U机箱。

采用总线背插式结构，各功能板件功能独立配置灵活，可自由组合，满足电力系统中各类对时信号的需求。

强弱电完全隔离，大大减少外部干扰，提高可靠性和安全性。

图3.1TSS-3装置前视图国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书13图3.2TSS-3装置背视图TSS-3型系列装置主要由电源板，主控板，信号输入板，告警TTL信号板，串口信号板，差分信号板，光纤信号板，脉冲信号板等独立功能板件组成。

3.2.13.2.1电源板（POWER板）电源板（POWER板）该板件提供装置工作电源及有源脉冲对时方式的信号电源，可配置为单路电源或双路电源冗余输入，DC220V/DC110V/AC220V通用。

双路电源供电时，采用主备电源自切换供电模式，提高装置可靠性。

每路电源提供相互隔离的两组直流电压，分别供给内部核心重要元件及与外界存在接口的元件，以提高装置核心器件的可靠性及使用寿命。

3.2.2主控板（CPU板）3.2.2主控板（CPU板）主控板为装置的核心板件，基于源码开放的Linux嵌入式实时操作系统，采用ADI公司高端BlackfinDSP+CycloneIIFPGA架构，充分利用了DSP快速计算能力与FPGA丰富的逻辑资源优势，极大地提高了时钟单元的系统性能。

具有较强的可靠性、可扩充性。

主要完成报文解析、报文发送、守时算法、IRIG-B码编解码、网络对时等主要功能。

提供两个全双工10/100Mbit网口，支持PTP以及SNTP对时方式，也可作为对外网络通讯，支持IPV4以及802.3两种协议。

满足站控层IEC61850的MMS组网要求，装置的告警信息、状态信息、自检信息可通过站控层MMS网络上送站内监控系统，完全满足智能变电站的对时要求。

3.2.3信号输入板（TSI板）3.2.3信号输入板（TSI板）信号输入板接收外部时间基准信号，最高可同时接收两路无线信号和两路有国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书14线信号共四路输入，并可根据需求灵活配置。

支持全球定位系统（GPS）、北斗无线授时系统（BD）和IRIG-B码、“1PPS脉冲信号串口报文”和网络时间报文等有线授时信号它们之间的任意组合。

主时钟的接收单元能同时接收至少两种外部时间基准信号（其中一种应为无线时间基准信号）。

从时钟的接收单元只接收两种或一种2路有线时间基准信号，且这些时间基准信号互为热后备。

3.2.4告警TTL信号板（COMBO板）3.2.4告警TTL信号板（COMBO板）告警TTL信号板主要功能有告警开出、TTL对时、天脉冲、电网瞬时频率测量、电钟时差累计等。

默认输出4路告警开出，分别为2路失步告警，1路失电告警和1路备用。

默认输出3路TTL测试电平，分别为IRIG-B码，PPS以及1路报文信号。

默认输出4路串口信号，可通过液晶面板定义三种输出报文格式，并通过内部跳线选择具体输出报文种类。

告警继电器为DC12V输入，输出端支持最大电压为250V。

TTL脉冲电平指标准时沿：

上升沿，上升时间100ns；上升沿的时间准确度：

优于1s；输出阻抗：

50。

电网频率：

误差0.001Hz测量周期：

1s接口：

24芯5.08mm间距凤凰端子。

3.2.5串口信号板（RS-232）3.2.5串口信号板（RS-232）串口信号板主要输出基于RS232的报文信号，通过液晶面板可以定义三种输出报文格式。

并通过内部跳线选择具体输出报文种类。

容量：

12路串口报文；支持报文种类：

国家标准串口时间报文（含频率）；Messmage1108；M12T摩托罗拉报文；北水报文；BJT报文；各种定制报文等。

切换方式：

每路可通过跳线选择3种报文格式；接口：

24芯5.08mm间距凤凰端子国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书15串行口参数：

波特率为1200，2400，4800，9600，19200bit/s可选，缺省值为9600bit/s；数据位8位，停止位1位，无奇偶校验。

3.2.6差分信号板（RS-485）3.2.6差分信号板（RS-485）差分信号板主要输出12路基于RS485差分电平的信号，每路输出可通过内部跳线选择输出串口报文，IRIG-B码，1PPS或曼码。

差分信号板出口负载能力0欧姆或者120欧姆跳线可选。

输出信号类型：

串口报文，IRIG-B码，1PPS或曼码；容量：

12路；接口：

24芯5.08mm间距凤凰端子。

3.2.7光纤信号板（OTX）3.2.7光纤信号板（OTX）光纤信号板输出的信号类型包括报文信号输出，IRIG-B码输出，PPS/PPH/PPM输出，曼码输出以及10kHz时钟信号，并通过内部跳线选择具体输出种类。

使用光纤传导时，亮对应高电平，灭对应低电平，由灭转亮的跳变对应准时沿。

输出信号类型：

串口报文，IRIG-B码，1PPS或曼码；容量：

8路；接口：

波长范围为1300nm1310nm，光缆类型为62.5/125m多模光纤，ST。

3.2.8脉冲信号板（PHA）3.2.8脉冲信号板（PHA）脉冲信号板主要输出有源或无源的PPS/PPM/PPH脉冲信号，并通过内部跳线选择具体输出种类和电压等级。

支持内部24V，外部24V，48V，110V，220V等电压等级。

静态空接点与TTL电平信号的对应关系为接点闭合对应TTL电平的高电平，接点打开对应TTL电平的低电平，接点由打开到闭合的跳变对应准时沿。

准时沿：

上升沿，上升时间1s；上升沿的时间准确度：

优于3s；隔离方式：

光电隔离；输出方式：

集电极开路；允许最大Vce电压：

250VDC；国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书16允许最大Ice电流：

50mA。

可以选配PPD即天脉冲输出。

3.33.3TSS-3PA主时钟授时单元TSS-3PA主时钟授时单元图3.3TSS-3PA主时钟授时单元3.3.1TSS-3PA主时钟单元功能3.3.1TSS-3PA主时钟单元功能时钟源输入：

TSS-3PA主时钟授时单元可以接收两路以上不同时钟源的时间信号作为外部时间基准，最大可支持四路信号输入。

支持包括全球定位系统（GPS）、北斗（BD）、铷钟、IRIG-B码、IEC61588/IEEE1588、NTP等对时信号；高精度铷钟源装置支持铷钟源输入，提供高精度时钟源，授时精度达到守时精度：

2us/天。

高精度网络时钟源装置支持G703网络时钟源输入，作为网络时钟的二级或三级时钟节点，提供us级时钟信号输出。

信号输出：

可作为SNTP服务器输出SNTP网络授时报文。

可输出IEC61588/IEEE1588精密时钟协议报文。

国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书17可输出IRIG-B码、脉冲信号、串行口时间报文等时间同步信号。

输出介质包括RS-232,RS-485,光纤，空节点等。

支持多种类型报文输出，且可以同时输出3种报文。

IEC61588/IEEE1588对时：

同时具备E2E和P2P两种授时模式；同时支持在IPV4用户数据包（UDP）上的传输，和在IEEE802.3/Ethernet上的传输；支持基于MAC的组播方式；支持双网对时及BMC；其它功能：

满足站控层IEC61850的MMS组网要求，装置的告警信息、状态信息、自检信息可通过站控层MMS网络上送站内监控系统，完全满足智能变电站的对时要求。

可根据时钟源信号的精度自动选择授时信号源，同时支持智能人工策略；自拟合生成PPS并对PPS进行纠错，具有完备的时钟信息防误能力；高阶算法实现0.8us/h的守时精度。

高精度频率测量及电钟时差累计功能。

提供10MHZ频率的曼彻斯特编码的时钟信号，在每秒的边界信号跳变给出秒信号,可用于校正时钟频率。

3.3.2TSS-3PA主时钟单元容量3.3.2TSS-3PA主时钟单元容量TSS-3PA主时钟授时单元，具有7块有线信号输出板，可以同时输出84路电口（56路光口）的对时接口，具有2个百兆太网接口输出IEC61588/IEEE1588时钟信号。

装置最大可输出8路告警信号开出，其中5路信号可以依照现场要求自定义。

所有信息均按照IEC61850标准建模发送至厂站主控后台，方便现场管理。

可以测量电网瞬时频率以及电钟时间显示。

国电南瑞科技股份有限公司TSS-3型多时钟源电力统一授时装置技术说明书183.43.4TSS-3PB主时钟授时单元TSS-3PB主时钟授时单元图3.4TSS-3PB主时钟授时单元3.4.1TSS-3PB主时钟