GPS時(shí)鐘系統在綜自變電站中的應用

　　三．GPS時(shí)鐘系統在綜自變電站中的接入與應用

　　現行的GPS時(shí)鐘系統支持硬對時(shí)（脈沖節點(diǎn)PPS、PPM、PPH）、軟對時(shí)（串口報文）、編碼對時(shí)（IRIG-B、DCF77）和網(wǎng)絡(luò )NTP對時(shí)，滿(mǎn)足國內外不同設備的對時(shí)接口要求，變電站內微機保護裝置、測控裝置、故障錄波器、自動(dòng)化系統站控層設備等均可接入GPS時(shí)鐘同步系統。GPS對時(shí)接口一般有：RS232串口輸出、RS485串口輸出，非調制IRIG-B輸出信號，分脈沖1PPM輸出信號，秒脈沖1PPS輸出信號等。綜自變電站中往往有許多不同的新老裝置需要接收時(shí)鐘同步信號，其接口類(lèi)型繁多，在實(shí)際的工程應用中往往是幾種對時(shí)方式結合在一起使用的，這樣就需要增加硬接點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò )對時(shí)來(lái)統一時(shí)間。比如變電站自動(dòng)化系統中有很多設備不支持B碼對時(shí)，則多采用串行口對時(shí)和1PPM脈沖對時(shí)相結合的對時(shí)方式，串行口對時(shí)將智能設備的時(shí)間基準精確到毫秒級，而1PPM每整分鐘發(fā)一個(gè)脈沖作用于智能裝置的時(shí)鐘清零線(xiàn),從而實(shí)現時(shí)鐘的精確同步。具有B碼對時(shí)功能的智能裝置，原則上是不能再接受串行通信報文對時(shí)的，否則會(huì )出現時(shí)間跳變，而比較先進(jìn)的智能裝置會(huì )在通信程序里增加一個(gè)判據，當B碼對時(shí)功能發(fā)生故障時(shí)才接受串行口的對時(shí)報文進(jìn)行對時(shí)。

　　變電站的時(shí)鐘同步系統由主時(shí)鐘、時(shí)間信號傳輸通道、時(shí)間信號用戶(hù)設備接口（擴展裝置）組成。主時(shí)鐘一般設在變電站的控制中心，包括標準機箱、接收模塊、接收天線(xiàn)、電源模塊、時(shí)間信號輸出模塊等，對變電站設備和間隔層IED設備（包括智能電能表等）按要求實(shí)現GPS對時(shí)，并具有時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò )傳輸校正措施。

　　結合實(shí)際的運行經(jīng)驗和實(shí)際情況，以110kV中星站的綜自改造為例。在變電站保護室和高壓室各安裝一面GPS時(shí)間同步系統屏，配置一臺標準同步鐘本體，主時(shí)鐘完成GPS衛星信號的接收、處理，及向信號擴展裝置提供標準同步時(shí)間信號（RS422電平方式IRIG-B）；并且每臺主時(shí)鐘具有內部守時(shí)功能。各標準同步鐘本體應能接收兩路IRIG-B（DC）時(shí)碼時(shí)間信息功能。主時(shí)鐘內部的時(shí)鐘當接收到外部時(shí)間基準信號時(shí)，被外部時(shí)間基準信號同步，當接收不到外部時(shí)間基準信號恢復時(shí)，保持一定的走時(shí)準確度，直到外部時(shí)間基準信號恢復時(shí)自動(dòng)切換到正常工作狀態(tài)。綜自改造的中星變電站是采用以太網(wǎng)方式組網(wǎng)，存在有些廠(chǎng)家的舊設備只存在RS232串口或RS485接口。新安裝的主變線(xiàn)路測控裝置、#1主變保護、#2主變保護及10kV高壓室的所有線(xiàn)路保護等都有B碼的接口，采用了422B碼對時(shí)，選用了RVVP兩芯的屏蔽通訊電纜，1為+，2為—，依次將各裝置接入GPS同步時(shí)鐘裝置的B碼輸出標號段。110kV故障錄波器沒(méi)有B碼接口，空接點(diǎn)接入分脈沖和秒脈沖，實(shí)現硬接點(diǎn)對時(shí)。兩臺遠動(dòng)主機的RS232串口分別接入GPS時(shí)間同步系統對時(shí)，#3主變壓器保護及110kV線(xiàn)路保護裝置為老型號，無(wú)法實(shí)現B碼對時(shí)，和當地監控后臺也只能通過(guò)遠動(dòng)主機實(shí)現綜自網(wǎng)絡(luò )對時(shí)。

　　在500kV博羅站，如圖1所示，500kV繼保小室和220kV繼保小室內各設1套主時(shí)鐘，負責本小室二次設備的對時(shí)，包括軟對時(shí)、硬對時(shí)（1PPS、1PPM、差分信號）、編碼對時(shí)（IRIG－B、DCF77）。保護小室主時(shí)鐘的時(shí)間信號接收單元除了接收本小室的GPS時(shí)間信號外，還接收另一小室的GPS時(shí)間信號作為備用的標準時(shí)間源輸人（通過(guò)光纖以IRIG－B時(shí)碼方式輸入），兩臺主時(shí)鐘之間能夠互為備用,當一個(gè)小室的時(shí)間信號接受單元出現問(wèn)題時(shí)（例如跟蹤不到衛星、天線(xiàn)受損等），自動(dòng)切換到另一小室GPS上，獲取標準時(shí)間信號，保證本小室對時(shí)信號正常輸出。另外，在主控室設一套擴展時(shí)鐘，主時(shí)鐘和時(shí)間擴展裝置之間通過(guò)光纖連接，時(shí)間信號接收單元分別從兩臺主時(shí)鐘獲取時(shí)間信號，互為備用，自動(dòng)切換，完成對本室設備的對時(shí)，擴展裝置接受主時(shí)鐘提供的時(shí)間信息，經(jīng)過(guò)擴展向其它裝置提供多路輸出接口。

　　為保證GPS時(shí)鐘系統的功能、精度和效率，應做好日常的保養和維護工作，應定時(shí)對GPS對時(shí)系統各個(gè)部件進(jìn)行檢查，首先應檢查裝置顯示面板上的天線(xiàn)信號是否正常，再檢查顯示面板上鎖定的衛星數量（一般應大于3），以上兩項正常后再用顯示面板上所顯示的時(shí)間與各個(gè)對時(shí)設備上所顯示或打印的時(shí)間進(jìn)行比對，以確認對時(shí)系統內所有參與對時(shí)的設備的對時(shí)單元工作正常，定時(shí)對系統內的各個(gè)部件進(jìn)行巡檢以保證整個(gè)系統的可靠性。

　　在GPS屏內還應加裝監視裝置,運行狀態(tài)的告警接點(diǎn)輸出，包括電源消失告警、IRIG-B信號消失告警以及本裝置自檢異常告警以便及時(shí)反應GPS運行情況。正常工作時(shí)，電源指示應該正常，“1PPS”脈沖指示燈每秒閃爍一次，當發(fā)出“IRIG-B信號消失告警”表示本機未正確收到IRIG-B的輸入信號，應做進(jìn)一步檢查。

　　四．結束語(yǔ)

　　GPS時(shí)鐘系統在綜自改造站中和新建站中廣泛應用，它不但能有效地減少檢修和運行人員的工作量，還使我們變電站內大多數的運行設備有了統一、標準的時(shí)間基準，方便對運行中出現的各種事件的分析和追溯，提高了電力系統的自動(dòng)化水平，為我局向更高管理層次邁進(jìn)提供強有力的技術(shù)保障。