“北斗电力高精度授时与全网时间同步系统应用示范”项目通过与北斗卫星导航系统互联，研发具有我国自主知识产权的高精度授时模块、全网时间同步设备和应用系统，打破了我国电网依赖美国的全球卫星定位系统（GPS）的现状。
该项目由国电南瑞科技股份有限公司、国网江苏省电力公司等六家单位联合实施，已于近期启动。
缘起 打破电网对GPS时间的依赖
卫星在天空盘旋，地面上的电网系统不断接收卫星发出的时间信号，这是目前使用最广泛的卫星授时方式。
“电力系统与时间密切相关，调度系统、智能变电站自动化系统等都需要基于统一的时间基准运行，以满足实时数据采集时间一致性要求，确保线路故障测距以及电网事故分析和稳定控制水平。”国电南瑞研发中心装置研发一部经理沈健介绍说。
但是，目前在电网系统中最为广泛使用的时间信号却是由美国的全球卫星定位系统（GPS）发送的。“使用美国时间始终存在安全隐患。对电网来说，授时技术在别人手里，主动权就在别人手里，一旦授时出现差错或人为中断，都可能造成电网安全事故。因此，使用自主知识产权的卫星授时系统十分必要。”沈健说。
工信部曾明确提出，涉及国家经济、公共安全的重要行业领域，需逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其他卫星导航系统的服务体制。
“北斗电力高精度授时与全网时间同步系统”让电力系统使用北斗授时，不仅能全时段、全区域地控制电网所有时钟信息，实现真正意义上的全网同步；还能自动监视系统中各单位时钟状态，并进行主动干预和控制，实现对系统设备的远程维护，提高了电力授时的科学化和智能化程度。
“现阶段，该项目选取了电网安全稳定系统和新一代智能变电站系统作为北斗授时的主要对象。”沈健说，电网自动化、智能化的发展让时间基准变得越来越重要，随着在以上两种电力自动化系统应用的成熟，将来电网其他系统也可推广使用北斗授时。
技术 两套时钟保证全站设备时间同步
在国电南瑞研发中心，记者看到一台白色的半球形天线接收装置安装在室外，用于接收北斗二代卫星信号，一根细长的射频电缆一直连接到室内的时间同步设备。沈健告诉记者，为减小电缆传输损耗对卫星信号的影响，通常在天线输出端接入一个低噪声放大器，放大器输出信号再传输给北斗授时模块。
为了能够看清内部结构，沈健拧开了一台样机后盖螺丝，抽出了一块集成电路板，指着电路板上半张银行卡大小的插件告诉记者，这就是北斗授时模块。
据悉，目前GPS、北斗授时模块精度都能满足用户需求，但依靠一种卫星导航系统进行授时，在出现外界干扰、卫星故障等情况时，其可靠性、安全性无法得到保障，因此，电网系统需要通过采用两个卫星信号双模授时的方法。
使用两种授时方法的做法已经不再罕见。但是，双模授时方案如果采用GPS模块与北斗一代单向授时模块组合，不同源的观测数据不能共用，在城市峡谷地区或部分天空被遮蔽出现卫星数量少等情况时，其可用性就可能受到影响。
对此，项目组提出了消除影响的新思路。“我们的项目采用了紧耦合方式，可将北斗卫星信号与GPS卫星信号送入同一信号处理器进行统一解算，两个观测数据可以共用，并优先采用北斗系统信号。”沈健说，在卫星导航系统正常工作情况下，紧耦合授时并无精度优势，但当某颗卫星出现故障或异常时，其检测准确度和效率优势明显。
北斗卫星如何完成对电力系统的授时？沈健告诉记者，在各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心的站内配置有两套主时钟，互为备用。主时钟信号源为北斗或GPS信号，主时钟接受对时信号后给从时钟提供对时信息，从时钟扩展了多路接口给众多设备对时，从而保证了全站设备的时间同步。
产业 变电站和智能调度领域应用前景可期
“北斗电力高精度授时与全网时间同步系统应用示范”项目由国电南瑞、国网江苏电力等六家单位联合开展。作为电力二次设备研发和制造企业，国电南瑞同时也是南京市北斗产业联盟的理事单位。联盟致力于北斗产品和解决方案的推广应用、集聚优势资源，促进北斗在各行业的广泛深入应用。
项目依托国网江苏电力进行应用示范，将在江苏省级电网调度机构、市级电网调度机构、变电站三级构成的电力系统中试点应用，接入的各级电网系统和变电站数量不少于20个，接入被授时的电力系统设备或装置规模不少于600台。
在变电站和智能调度领域，该系统的规模化应用前景可期。目前，我国正处于智能电网建设的大环境下，对时间同步系统有大量的需求。
此外，形成北斗卫星应用于电力行业完整的产业链，也是项目的重要内容之一。“基于双模授时模块，项目将研制电力系统时间同步装置，同时研发具备对装置时间同步运行状况监测管理的系统及终端设备。”沈健说。在该项目完成后，将形成年产能不小于500套系统和5000台终端的生产规模，预计北斗电力同步时钟、监测终端及系统累计年销售不低于1500万元。
美国全球卫星定位系统（GPS）
世界上最早建立的全球卫星导航系统，有着20年的系统运行数据和经验累积，在系统的成熟性、服务的精度方面都处于世界最领先水平。由美国军方控制，对全世界开放，我国目前使用的GPS属于免费接收信号。
俄罗斯格洛纳斯系统
已基本建成，预计2015年完全建成提供服务。
欧盟伽利略卫星导航系统
目前可以初步发挥地面精确定位的功能，预计今年年底前投入试运行。
北斗卫星导航系统
我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，类似美国GPS。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。
联合国卫星导航委员会已认定的四大系统供应商。
