近幾年來，隨著變電站自動化水平的提高，在綜自變電站中計算機監控系統、微機保護裝置、微機故障錄波裝置以及各類數據管理機得到了廣泛的應用，而這些自動裝置的配合工作需要有一個統一的時間。當電力系統發生故障時，既可實現全站各系統在統一時間基準下的運行監控和事故后故障分析，也可以通過各保護動作、開關分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程。隨著電網的日益復雜、裝機容量的提高和電網的擴大，提供標準時間的時鐘基準成為電廠、變電站乃至整個電力系統的迫切需要，時鐘的統一是保證電力系統安全運行，提高運行水平的一個重要措施，是綜自變電站自動化系統的*基本要求之一。
一．GPS時鐘系統的*性
變電站采用不同廠家的計算機監控系統、自動化及線路微機保護裝置、故障錄波裝置、電能量計費系統、SCADA系統等，變電站時間同步形式主要有以下幾種：
（1）各設備提供商采用各自獨立的時鐘，而各時鐘因產品質量的差異，在對時精度上都有一定的偏差，從而使全廠各系統不能在統一時間基準的基礎上進行數據分析與比較，給事后正確的故障分析判斷帶來很大隱患。
（2）通過主站對時方式實現對時，調度中心主站通過通信通道下發對時命令同步系統內各個電站的時鐘，這種方式需要的通信通道，由于從調度中心到達各個變電站的距離不一樣，通信延時也不一樣，因此只能保證系統時鐘在100毫秒級誤差的水平。
（3）采用一臺小型GPS接收機，提供多個RS232端口，用串口電纜逐一連接到各個計算機，實現時間同步。但事實上這種同步方式也存在缺點，使用的電纜長度不能過長；服務器的反應速度、客戶機的延遲都直接影響對時精度。而且各站往往有不同的裝置需要接收時鐘同步信號，接口不一，如RS-232/422/485串行口、脈沖、IRIG-B碼、DCF77格式接口等；裝置的數量也不等，造成GPS裝置的某些類型接口數量不夠或缺少某種類型的接口，需要增加一臺甚至數臺GPS接收機，而這往往受到資金不足或沒有安裝位置等限制。
（4）用GPS時鐘系統對時。GPS（定位系統GLOBAL Positioning System），美國建立的衛星導航定位系統，由專門的接收器接收衛星發射的信號，可以獲得位置、時間和其它相關信息。GPS系統每秒發送一次信號，其時間精度在1μs以內，在任何時刻、在任何位置可靠接收到信號，衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，GPS發送的時間信息包含年、月、日、時、分、秒以及IPPS（標準秒）信號，因而具有很高的頻率精度（可達l0-12量級）和時間精度。在綜自變電站中采用GPS衛星同步時鐘系統有著明顯的優勢，可以實現全站各系統在統一GPS時間基準下的運行監控和事故后的故障分析。變電站的各種自動化設備（如故障錄波器、微機保護裝置、監控系統等），根據GPS提供的時鐘同步信號，統一變電站、調度中心的時間基準，在電力系統發生故障后，提高了SOE的時間準確性，大大提高了電力系統的安全穩定性，為分析故障的情況及斷路器動作的先后順序提供有力的證據，為電網安全穩定監視和控制系統創造了良好的技術條件。
GPS時鐘系統很好地解決變電站統一時間基準的問題，實現站內甚至站間的準確對時，目前已經成為的對時方案，也是技術發展的必然趨勢。根據《廣東電網110～220kV變電站自動化系統技術規范》要求，我們在近年的新建站或綜自改造站中均采用時間同步系統對變電站裝置進行校時。在05年9月份廣東電網公司發布了《廣東電網變電站GPS時間同步系統技術規范》，而此后的新建站或改造站GPS時間同步系統的管理、設計、安裝、測試和運行均按該技術規范要求實施。
二．GPS時鐘系統的簡介及工作原理
GPS時鐘系統利用RS232接口接收GPS衛星傳來的信號，然后經主CPU*處理單元的規約轉換、當地時間轉換成滿足各種要求的接口標（RS232/RS422/RS485等）和時間編碼輸出（IRIG_B 碼，ASCII 碼等）。GPS時鐘系統一般由GPS衛星信號接收部分、CPU部分、輸出或擴展部分、電源部分、人機交互模塊部分組成。
GPS時鐘系統主要有同步脈沖輸出、串行時間信息輸出和IRIG-B碼輸出三種對時方式。脈沖同步輸出方式，即同步時鐘每隔一定的時間間隔輸出一個的同步脈沖。被授時裝置在接收到同步脈沖后進行對時，消除裝置內部時鐘的走時誤差。脈沖同步的缺點是無法直接提供時間信息，被授時裝置如果時間源就出錯，會一直錯誤走下去。串行同步輸出方式，是將時刻信息以串行數據流的方式輸出。各種被授時裝置接收每秒一次的串行時間信息獲得時間同步，在未接收到廣播對時令的這段時間間隔內，裝置時鐘存在自身走時誤差問題，使用串行方式對時比脈沖對時方式復雜，另外在接收過程中，信息處理耗費的時間也會影響對時精度，所以主要用于給事件加上時間標記，如果要提高對時精度，現場應用時還需要再給出秒對時脈沖信號。利用1PPS（秒脈沖）信號的上升沿來實現外部時鐘與GPS時鐘的同步以及將同步誤差抑制在滿足系統精度要求范圍之內。
IRIG-B碼輸出方式，IRIG組織發布的用于各系統時間同步的時間碼標準,其中應用*廣泛的是IRIG-B版本，簡稱B碼。B碼以BCD碼方式輸出，每秒輸出一次，內含100個脈沖，輸出的時間信息為：秒、分、時，日期順序排列。B碼信號一般有（TTL）電平方式、RS422電平方式、RS232電平方式、調制信號（AM）四種形式。脈沖對時和串行口對時各有優缺點，前者精度高但是無法直接提供時間信息；而后者對時精度比較低，尤其是多小室模式或者監控系統中有多個管理機、多個子系統的時候時間精度受串口通信時延的影響尤為突出。B碼對時兼顧了兩者的優點，是一種精度很高并且又含有標準的時間信息的對時方式，當變電站的智能設備采用B碼對時，就不再需要現場總線的通信報文對時,也不再需要GPS輸出大量脈沖接點信號。按技術規范規定凡新投運的需授時變電站自動化系統間隔層設備，原則上應采用IRIG-B碼（DC）時鐘同步信號。
上海銳呈電氣有限公司(www.szboway.com.cn)版權所有
聯系人：魏元棟 手機：13918107979 地址：上海市翔殷路128號上海理工大學國家科技園
技術支持：智能制造網 管理登陸 ICP備案號：滬ICP備08110705號-19 GoogleSitemap
