GPS時(shí)鐘系統(tǒng)在綜自變電站中的應(yīng)用

　　三．GPS時(shí)鐘系統(tǒng)在綜自變電站中的接入與應(yīng)用

　　現(xiàn)行的GPS時(shí)鐘系統(tǒng)支持硬對(duì)時(shí)（脈沖節(jié)點(diǎn)PPS、PPM、PPH）、軟對(duì)時(shí)（串口報(bào)文）、編碼對(duì)時(shí)（IRIG-B、DCF77）和網(wǎng)絡(luò)NTP對(duì)時(shí)，滿足國(guó)內(nèi)外不同設(shè)備的對(duì)時(shí)接口要求，變電站內(nèi)微機(jī)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波器、自動(dòng)化系統(tǒng)站控層設(shè)備等均可接入GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)。GPS對(duì)時(shí)接口一般有：RS232串口輸出、RS485串口輸出，非調(diào)制IRIG-B輸出信號(hào)，分脈沖1PPM輸出信號(hào)，秒脈沖1PPS輸出信號(hào)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(hào)，其接口類型繁多，在實(shí)際的工程應(yīng)用中往往是幾種對(duì)時(shí)方式結(jié)合在一起使用的，這樣就需要增加硬接點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)來(lái)統(tǒng)一時(shí)間。比如變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中有很多設(shè)備不支持B碼對(duì)時(shí)，則多采用串行口對(duì)時(shí)和1PPM脈沖對(duì)時(shí)相結(jié)合的對(duì)時(shí)方式，串行口對(duì)時(shí)將智能設(shè)備的時(shí)間基準(zhǔn)精確到毫秒級(jí)，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,從而實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的精確同步。具有B碼對(duì)時(shí)功能的智能裝置，原則上是不能再接受串行通信報(bào)文對(duì)時(shí)的，否則會(huì)出現(xiàn)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(jù)，當(dāng)B碼對(duì)時(shí)功能發(fā)生故障時(shí)才接受串行口的對(duì)時(shí)報(bào)文進(jìn)行對(duì)時(shí)。

　　變電站的時(shí)鐘同步系統(tǒng)由主時(shí)鐘、時(shí)間信號(hào)傳輸通道、時(shí)間信號(hào)用戶設(shè)備接口（擴(kuò)展裝置）組成。主時(shí)鐘一般設(shè)在變電站的控制中心，包括標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、接收模塊、接收天線、電源模塊、時(shí)間信號(hào)輸出模塊等，對(duì)變電站設(shè)備和間隔層IED設(shè)備（包括智能電能表等）按要求實(shí)現(xiàn)GPS對(duì)時(shí)，并具有時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳輸校正措施。

　　結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，以110kV中星站的綜自改造為例。在變電站保護(hù)室和高壓室各安裝一面GPS時(shí)間同步系統(tǒng)屏，配置一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)同步鐘本體，主時(shí)鐘完成GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收、處理，及向信號(hào)擴(kuò)展裝置提供標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)間信號(hào)（RS422電平方式IRIG-B）；并且每臺(tái)主時(shí)鐘具有內(nèi)部守時(shí)功能。各標(biāo)準(zhǔn)同步鐘本體應(yīng)能接收兩路IRIG-B（DC）時(shí)碼時(shí)間信息功能。主時(shí)鐘內(nèi)部的時(shí)鐘當(dāng)接收到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，被外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)同步，當(dāng)接收不到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)恢復(fù)時(shí)，保持一定的走時(shí)準(zhǔn)確度，直到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)恢復(fù)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)，存在有些廠家的舊設(shè)備只存在RS232串口或RS485接口。新安裝的主變線路測(cè)控裝置、#1主變保護(hù)、#2主變保護(hù)及10kV高壓室的所有線路保護(hù)等都有B碼的接口，采用了422B碼對(duì)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(biāo)號(hào)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(xiàn)硬接點(diǎn)對(duì)時(shí)。兩臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)的RS232串口分別接入GPS時(shí)間同步系統(tǒng)對(duì)時(shí)，#3主變壓器保護(hù)及110kV線路保護(hù)裝置為老型號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)B碼對(duì)時(shí)，和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺(tái)也只能通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)實(shí)現(xiàn)綜自網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。

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

　　為保證GPS時(shí)鐘系統(tǒng)的功能、精度和效率，應(yīng)做好日常的保養(yǎng)和維護(hù)工作，應(yīng)定時(shí)對(duì)GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行檢查，首先應(yīng)檢查裝置顯示面板上的天線信號(hào)是否正常，再檢查顯示面板上鎖定的衛(wèi)星數(shù)量（一般應(yīng)大于3），以上兩項(xiàng)正常后再用顯示面板上所顯示的時(shí)間與各個(gè)對(duì)時(shí)設(shè)備上所顯示或打印的時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，以確認(rèn)對(duì)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有參與對(duì)時(shí)的設(shè)備的對(duì)時(shí)單元工作正常，定時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)部件進(jìn)行巡檢以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

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

　　四．結(jié)束語(yǔ)

　　GPS時(shí)鐘系統(tǒng)在綜自改造站中和新建站中廣泛應(yīng)用，它不但能有效地減少檢修和運(yùn)行人員的工作量，還使我們變電站內(nèi)大多數(shù)的運(yùn)行設(shè)備有了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間基準(zhǔn)，方便對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種事件的分析和追溯，提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為我局向更高管理層次邁進(jìn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。