GPS時鐘系統在綜自變電站中的應用

　　三．GPS時鐘系統在綜自變電站中的接入與應用

　　現行的GPS時鐘系統支持硬對時（脈沖節點PPS、PPM、PPH）、軟對時（串口報文）、編碼對時（IRIG-B、DCF77）和網絡NTP對時，滿足國內外不同設備的對時接口要求，變電站內微機保護裝置、測控裝置、故障錄波器、自動化系統站控層設備等均可接入GPS時鐘同步系統。GPS對時接口一般有：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鐘同步信號，其接口類型繁多，在實際的工程應用中往往是幾種對時方式結合在一起使用的，這樣就需要增加硬接點或網絡對時來統一時間。比如變電站自動化系統中有很多設備不支持B碼對時，則多采用串行口對時和1PPM脈沖對時相結合的對時方式，串行口對時將智能設備的時間基準精確到毫秒級，而1PPM每整分鐘發一個脈沖作用于智能裝置的時鐘清零線,從而實現時鐘的精確同步。具有B碼對時功能的智能裝置，原則上是不能再接受串行通信報文對時的，否則會出現時間跳變，而比較先進的智能裝置會在通信程序里增加一個判據，當B碼對時功能發生故障時才接受串行口的對時報文進行對時。

　　變電站的時鐘同步系統由主時鐘、時間信號傳輸通道、時間信號用戶設備接口（擴展裝置）組成。主時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、電源模塊、時間信號輸出模塊等，對變電站設備和間隔層IED設備（包括智能電能表等）按要求實現GPS對時，并具有時鐘同步網絡傳輸校正措施。

　　結合實際的運行經驗和實際情況，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時間同步系統屏，配置一臺標準同步鐘本體，主時鐘完成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間信號（RS422電平方式IRIG-B）；并且每臺主時鐘具有內部守時功能。各標準同步鐘本體應能接收兩路IRIG-B（DC）時碼時間信息功能。主時鐘內部的時鐘當接收到外部時間基準信號時，被外部時間基準信號同步，當接收不到外部時間基準信號恢復時，保持一定的走時準確度，直到外部時間基準信號恢復時自動切換到正常工作狀態。綜自改造的中星變電站是采用以太網方式組網，存在有些廠家的舊設備只存在RS232串口或RS485接口。新安裝的主變線路測控裝置、#1主變保護、#2主變保護及10kV高壓室的所有線路保護等都有B碼的接口，采用了422B碼對時，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同步時鐘裝置的B碼輸出標號段。110kV故障錄波器沒有B碼接口，空接點接入分脈沖和秒脈沖，實現硬接點對時。兩臺遠動主機的RS232串口分別接入GPS時間同步系統對時，#3主變壓器保護及110kV線路保護裝置為老型號，無法實現B碼對時，和當地監控后臺也只能通過遠動主機實現綜自網絡對時。

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

　　為保證GPS時鐘系統的功能、精度和效率，應做好日常的保養和維護工作，應定時對GPS對時系統各個部件進行檢查，首先應檢查裝置顯示面板上的天線信號是否正常，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間與各個對時設備上所顯示或打印的時間進行比對，以確認對時系統內所有參與對時的設備的對時單元工作正常，定時對系統內的各個部件進行巡檢以保證整個系統的可靠性。

　　在GPS屏內還應加裝監視裝置,運行狀態的告警接點輸出，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反應GPS運行情況。正常工作時，電源指示應該正常，“1PPS”脈沖指示燈每秒閃爍一次，當發出“IRIG-B信號消失告警”表示本機未正確收到IRIG-B的輸入信號，應做進一步檢查。

　　四．結束語

　　GPS時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化水平，為我局向更高管理層次邁進提供強有力的技術保障。