電力公司和能源設施對時間和頻率有嚴格的要求，以便有效的傳送和分配動力。然而，由于目前我國配電變壓器分布散落，使得它們在各自的時鐘下工作造成系統(tǒng)時鐘失去同步，進而對整個電力網(wǎng)的時間同步造成嚴重影響，比如不斷出現(xiàn)的停電事故就是因為電網(wǎng)時間的不同步；此外，對故障的檢測排查也造成很大麻煩。

  因此，電力系統(tǒng)自動化安全運行一個重要因素就是電力網(wǎng)時間的精確和統(tǒng)一；基于此，許多電力公司將基于GPS授時的時間同步設備引入發(fā)電廠和分電站。 24顆GPS衛(wèi)星以12個恒星為周期環(huán)繞地球運行，使得在地面任一點均同時接收6顆衛(wèi)星的定位信號，而我們只需要其中4顆衛(wèi)星的定位信息即可完成授時功能。GPS授時相對于傳統(tǒng)授時在地理、延時等方面顯示出更加高精度、低成本、易于控制等優(yōu)勢。

選擇HJ系列210型GPS時間NTP服務器產(chǎn)品進行電力系統(tǒng)組建:

   其中單片機作為CPU構建嵌入式系統(tǒng)，它自帶有高達60kb快閃只讀存儲器(Flash ROM)和1280 B的SRAM，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。設計系統(tǒng)也以單片微型計算機(MCU)為處理器實現(xiàn)對GPS信號采集還從中解析日期、時間、經(jīng)緯度并通過液晶屏顯示。此外，通過電度芯片進行三相電能計量和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)據(jù)存儲以及和上位機進行通信等功能。

   電壓信號采集則采用三個精密微型電壓互感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中電流、電壓信號均為單端輸入，由火線接入電壓互感器后經(jīng)過變阻器分壓使輸出電壓符合要求的輸入范圍，再經(jīng)過濾波，對地接電容以穩(wěn)定讀點電位電壓跟隨器，使電壓信號不衰減地傳到負載，將輸出穩(wěn)定電壓輸入到輸入端。

   單片機控制GPS模塊接收衛(wèi)星信號實現(xiàn)該系統(tǒng)的實時授時，大大提高了時間的精確度。有GPS信號時通過GPS定位自動將時間信息校準到本地時間；無GPS信號時采用本地時鐘電路進行日期顯示。電源電路主要給GPS模塊和液晶顯示模塊供電，其中液晶顯示器實現(xiàn)對時間、經(jīng)緯度顯示。

電力系統(tǒng)時間同步方案圖

   在功能的基礎上實現(xiàn)對配電參數(shù)(三相電壓、電流、功率因數(shù)等)的采集，通過上位機即用戶機(PC)對單片機發(fā)送指令，單片機對互感器相關電路進行配電參數(shù)采集并且存儲。