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电网的演变
早在数据网络和以太网系统普及之前，电网就已经运行了很长时间。它是世界上最大的基础设施之一，也是最强大的基础设施之一。因此，有人可能会问，为什么我们不按照过去的方式来分配电力。
答案隐藏在当今的电力使用方式中，这要求现代电网比过去更加复杂。
首先，负载一直在变化。它们过去是电阻性的。例如，电线灯丝灯泡曾经是电网上最大的负载，这些负载在电路中表现为电阻。
然而，如今，电力负载更多的是电容性的，因为每个人都在为他们喜爱的电子产品充电，如：手机、平板电脑、笔记本电脑或电动汽车。甚至电灯也变得更有电容性，因为它们不再使用灯丝灯泡，而是使用LED等新技术。
由于负载变得更加无功的，电流和电压不再是同相的，这使得电网的稳定性有所下降。
智能电网的概念
传统的电力行业，电是由电厂发电（产生），由运营商配电（分配），最后才是我们（消费者）。一百多年来，家家户户和工厂的单向供电效果非常好，然而今天，这已经不够了。经济的发展需要不断增长的电力需求。我们看到了电力行业向工业4.0新时代的变革和转型。今天，越来越多的新能源加入到电力系统中。
在未来的智能分布式电力产业中，标准电厂的主要作用将被削弱，电力将由多个等效电厂同时发电。这些 “发电厂 “肯定是距离很远。与现代配电相反，电力将不得不进行双向传输，而且这些方向将随着时间的推移而动态变化。类似于铁路交通管理的原则也适用于此，不同的是，具有“开关”功能的装置必须在“轨道”两边同时切换，其精度为百万分之一秒（微秒，1µs）。这个操作是由IED（智能电子装置）继电器（上述的“开关”）来完成的。
电网中的同步需求
那么，现在这一切与电网中的精确计时毕竟有什么关系？
首先，时间在电网中以各种方式使用，有相当多的精度要求。
例如，在电站的控制室中使用的IT数据。在这里，他们需要一种企业、IT、服务器和路由器之间的标准日志文件协调。所有这些网络设备都有自己的日志文件，他们想在上面贴上时间标签，精度可能在1s之内。
另一方面，我们有一个由IEC定义的SCADA系统，它有一个非常具体的时间要求，在1ms之内。SCADA主要用于电网范围的监测和控制。
电网中最大的时间改进是通过使用同步相位器实现的。它们被用于监测电网的稳定性，并通过测量电力线的相位变化来预测故障。同步相位器的计时标准是1微秒。
同步相位器主要是在很多不同的变电站监测电压相位的变化。 他们正在沿线观察相位的变化情况。如果相位随时间快速变化，或开始随位置快速变化，超过他们的预期，这将是电网中某种不稳定的迹象。IEEE C37.118.1标准建议将总矢量误差保持在1%以下。
精确计时的另一个重要用途最近被用于行波故障检测，故障检测器散布在整个电网中。它们可以识别线路故障或变压器出现故障时特有的电压尖峰。通过从探测器及时进行三角测量，他们可以估计出故障发生的位置。这可以为维护团队节省时间，让他们告诉司机应该去哪里维修系统。他们开车和四处寻找故障的时间越少，他们的效率就越高。这是没有标准的。它越精确，你就能越准确地定位位置。每3 ns的定时误差大约是1米的位置误差。
下面是变电站中其他一些需要精确计时的设备：
- 智能电子设备（IEDs）
- 相位测量单元（PMU）
- 合并单元–这些是接受模拟测量并将其数字化的东西
- 保护性继电器
有时这些都被合并到设备中，设备有多种功能。
| 功能 | 计时要求 | 精度要求 | 时间技术 |
| 控制室 | 日志文件协调 | 1 sec | (S)NTP |
| SCADA系统 | 电网范围内的监测和控制 | 1ms | NTP, IRIG |
| 同步相位器 | 监测电网的稳定性。故障预测。 | 1us | IRIG IEEE C37.118.1-2011 IEEE1588 PTPv2 |
| 行波故障检测 | 100米内的故障位置，提高维护效率。 | 300ns | IEE1588 PTPv2 |
表1：电网中的同步要求
为什么需要1μs？
为什么1µs的精度有这么大的意义？间隔时间长了，就会使输电线路开路时间过长，造成停电。由于智能电网中同时有很多的发电者和使用者，因此IED继电器开关的时间和同步性就显得尤为重要。除了局部缺陷外，管理不当还可能导致多余能源的不良积累。能源管理将基于平衡能源过剩和不足。这些参数的极端值可能会触发保护措施，导致不受控制的多米诺骨牌效应的故障，甚至可能导致停电。系统中的能源既不能太多，也不能太少。网络必须始终包含“恰到好处”的能源，而这些能源本身是无缝的、时变的。智能电网控制的重点可能将损耗降到最低，并最大限度地提高电力传输的效率（有功功率和无功功率）。这个目标既可以通过对当前发电源的效率进行精确的控制（例如，人们可以减速或定期关闭风力涡轮机，以确保防止能源过剩），也可以通过使用IED完成的配电线路连接路径的动态变化来实现。因此，为了做出正确的决定，人们应该了解实际情况，即“此时此地”的准确信息——无论是在本地还是远程层面。
配备本地时钟的相量测量单元（PMU）被用来测量电流的状态。如同IED的情况，即连接设置设备。系统监测过程假设过滤后的信息（例如，以不可接受的延迟到达的数据）非常可能反映实际的能源状况。在此基础上，控制站通过向IED发出线路控制指令，推断出未来下一时刻的情况。这就是智能电网中时变的、动态的电力传输结构，它的稳定性取决于时间和同步性。
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