日月更替，斗转星移，时间见证一切的变化。时钟嘀嗒，记录着时间的长度和刻度。单位时间内某件事情重复的次数是频率。时间和频率是计量领域中不可分割的两个重要物理量。如今，经济社会的飞速发展对时间频率计量精度提出了越来越高的要求。系统导航、网络通信等各类关系国计民生的产业均离不开时间频率的精准同步。
时间频率量值同样关系着电力系统的安全稳定运行，在电力系统各领域发挥着重要的基础保障作用。能源数字化转型进程的推进也对时间频率精准计量提出更高要求。应从时间频率高精度量值溯源、远程量值传递及计量标准能力提升等方面加大创新攻关力度，为构建新型电力系统提供技术支撑。
时间频率精准同步助力电力系统安全稳定运行
时间频率量值的准确一致至关重要。时间频率的计量应按照国家计量法制管理相关规定，统一溯源到上级计量标准或由上级计量标准传递到下级计量标准。电力系统的源、网、荷、储各领域的运行控制与评估分析均和时间频率的精准同步紧密相关。近年来，为保障电力系统安全可靠运行，国家电网有限公司逐步建立了时间频率基准系统，构建了电力时间频率量值传递与溯源体系。
电力营销领域：时间频率技术主要应用于营销用电信息采集系统、省级计量中心生产调度平台、自动化检定流水线等业务系统。时间计量的准确保证了计量设备时间的准确可靠，时间同步则确保了采集数据的同期性。以智能电表电价费率结算为例，若没有时间的准确同步，电表的费率电价计算就会出现偏差，可能严重影响电力交易的公平公正性，进而影响分时电价、阶梯电价等政策的顺利实施。
电力自动化领域：时间频率技术为电力数字化计量、控制系统实时监测、电参量数据采集等业务应用提供时间戳服务和技术支撑，实现电力系统时间频率为一个标准时间，为电力流、信息流和业务流的互联互通奠定基础。
电力调度领域：时间频率基准系统为继电保护、稳定控制、能量管理等系统提供统一的时间基准，实现各业务系统准确的同步采样、稳定性判别、故障处理。
电力信息通信领域：时间频率量值传递与溯源系统为电力信息传输系统、数据处理系统、通信网络等通信系统提供时间频率同步服务，确保电力通信网所承载的包括电话、传真、数据等业务的性能和质量。
目前，国网计量中心（中国电科院计量所）完成了远程时间频率校准装置研发，建立了全球卫星导航系统时间频率传递溯源站点，实现了标准时间在国家电网的应用。
构建新型电力系统为时间频率精准应用带来挑战
随着新型电力系统加快构建及业务模式不断创新，电力行业对高精度、高准确性和高可靠性时间频率计量的需求越来越迫切。当前，时间频率量值传递与溯源技术面临着现有时频基准稳定可靠守时能力有待提升、电力广域测量系统时间量值溯源体系仍需规范统一和新型电力系统全链条业务亟须创新发展三大挑战。
●现有时频基准稳定可靠守时能力有待提升
风电和太阳能发电“靠天吃饭”，其供给受天气的影响较大。新能源发电的并网和消纳对大电网安全稳定有较大影响。构建以新能源为主体的新型电力系统，需要灵活调配电力资源，革新系统运行机制，扩大新能源消纳空间，这些均离不开稳定可靠的时间频率基准。电力系统现有的时间频率基准以单台铯钟为主，一旦发生故障，新型电力系统时间准确性和协调控制的同步性将受到影响，严重威胁电力系统安全稳定运行。因此，亟须开展高可靠稳定的时频基准技术研究，提升时间频率基准稳定可靠守时能力，满足新型电力系统灵活、弹性、稳定、高效发展需求。
●电力广域测量系统时间量值溯源体系需规范统一
电力系统主要基于时间频率，通过快速准确获取同步相量测量数据的方式实现电力系统的实时动态监控。同步相量测量依赖于高准确、高稳定、高可靠的统一标准时间频率信号。然而，电力营销、电力调度等业务系统时间的准确同步仅限于各自专业范围内，未形成全局统一的量值溯源体系，且溯源同步方法存在不够规范和量值多源头溯源问题，不能保证时间频率量值的准确统一。
●新型电力系统全链条业务亟须创新
构建以新能源为主体的新型电力系统，需要加大发输配用全链条创新研发力度，全面提升“荷随源动或源荷互动”能力。
电源侧需要依托精准的时间频率解决新能源装机带来的随机性、波动性问题；电网侧需要采用统一的标准时间频率开展电力系统调峰、调频和调压，保障供电可靠、电网运行安全；用户侧需要基于准确可靠的时间频率开展电价费率结算，提升电力系统多元化、互动化交互水平。因此，亟须构建高精准、高稳定和统一溯源的时间频率系统，为新型电力系统全链条业务创新提供基础保障，以配合电力系统低碳化转型，提高新能源利用率，助力实现电力行业减碳目标。
开展时间频率关键技术研究及精准化规模化应用
面对新型电力系统构建给时间频率技术应用带来的问题与挑战，国网计量中心正从提升时间频率计量能力、建立统一的时间频率量值传递与溯源体系、开展时间频率精准化规模化应用等方面攻关创新，确保电网领域内时间频率量值的准确、稳定。
●建立可靠稳定守时系统，提升时间频率计量能力
开展时间频率关键技术研究，建立可靠稳定守时系统，确保时间偏差在10纳秒以内；联合省级电力公司开展电力时间频率溯源比对系统建设，采用基于北斗卫星的远程共视技术建立电力时间频率标准，上溯源至国家时间频率基准，下传递至专业应用系统，以具备实时远程溯源传递和对相关设备进行应用评估的能力。
●建立统一的时间频率量值传递与溯源体系
开展国家电网统一时间频率量值传递与溯源体系建设，围绕源网荷储多维多尺度平衡、新能源精准建模等新业务发展需求，依托时频领域现有研究基础，打造以三氢三铯钟组为核心的国家电网时钟系统，为各业务系统提供统一的高精度时间频率标准。
●时间频率关键技术和系统精准化规模化应用
时间频率量值传递与溯源体系建成后，将应用于新型电力系统源、网、荷、储各领域，实现对新型电力系统各类业务的低时延、高稳定支撑，促进电力行业精准计量体系构建，为电力信息流、数据流的互联互通奠定基础。
下一步，国网计量中心将建设电力时间频率服务网，开展时频溯源比对与运维管控，提升时间频率计量服务能力，助力构建新型电力系统。
（供图及作者单位：中国电科院）
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