多模GNSS高精度授时在电力系统中的应用(二)     DATE: 2019-12-26 16:44

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2 GNSS
在电力系统应用的可行性

GPS授时在电力系统中的应用

全球导航卫星系统不仅是一个全天侯的导航系统,而且是一个高准确度的授时系统。
GNSS 可以通过以下几种方式授时:

1)、单站单星, 就是应用一台GNSS 接收机,在一已知坐标观测站上进行测时的方法, 测时的精度与跟踪的卫星有关,同时还决定于卫星的轨道误差、观测站的坐标误差、卫星钟差、大气折射改正误差以及电离层改正等误差影响。
2)、单站多星测时法。就是应用一台GNSS 接收机,需要能收到4 颗以上卫星的观测站上进行测时的方法。测时的精度与接收机钟差精度因子TDOP有关,同时还决定于卫星的轨道误差、观测站的坐标误差、卫星钟差、大气折射改正误差以及电离层改正等误差影响。
3)、共视法。在两个观测站或多个观测站各设一台GNSS接收机,并同步观测同一颗卫星来测定两用户时钟的相对偏差,从而达到高精度地时间比对的目的。共视法可以消除卫星钟差的影响,同时明显减弱卫星的轨道误差以及大气折射误差的影响。在GPS 共视法的同步观测误差小于1s 时,能有效地减弱SA 的影响。利用GNSS共视法进行时间比对,所得相对钟差与测站之间的距离和使用的观测值有关。对于5000km 距离,如果要求1ns 的时间传递精度,则需1m 的轨道精度。精度一般能达到数十ns 到几个ns 。
4)、综合法。与单站多星测量模式相似,在各站观测所有在视的卫星,但同时又像共视法同步观测,交换两站数据综合处理。结果与共视法的精度相当,但提高了可靠性。

根据上述分析可见,卫星导航系统能够很好满足各类电力系统对时间同步精度要求。根据电力系统卫星导航接收机天线安装后保持固定的特点,电力系统时间同步装置能够只要一颗卫星基于单站单星模式就可以实现授时,提高了系统的可用性,同时也可以利用观测卫星的冗余性,进行数据修正提高授时的精度。目前我国电力系统配备的时间同步装置主要以GPS为主,为了保证电力系统的稳定性和安全性,部分厂站配备了GPS和北斗一代的双系统备份。全球将逐步完善四大卫星系统即中国的北斗二代系统、美国的GPS、欧洲的GALILEO和俄罗斯的GLONASS系统,系统间具有很好的兼容性和互操作性,将来可供兼容接收机使用的卫星数量大约有120个,如表1所示。因此,为了确保电力系统安全稳定可靠地运行,必须考虑到时钟源的互为备用,不能只选一个时钟源, 应该选择2个或2个以上不同的时钟源。基于多系统兼容的卫星导航的单星授时将成为电力系统理想的时钟。

表1  全球卫星导航系统卫星数量现状及预测
全球定位系统分布
<待续>