GPS时钟系统在综自变电站中的应用

三．GPS时钟系统在综自变电站中的接入与应用

现行的GPS时钟系统支持硬对时（脉冲节点PPS、PPM、PPH）、软对时（串口报文）、编码对时（IRIG-B、DCF77）和网络NTP对时，满足国内外不同设备的对时接口要求，变电站内微机保护装置、测控装置、故障录波器、自动化系统站控层设备等均可接入GPS时钟同步系统。GPS对时接口一般有：RS232串口输出、RS485串口输出，非调制IRIG-B输出信号，分脉冲1PPM输出信号，秒脉冲1PPS输出信号等。综自变电站中往往有许多不同的新老装置需要接收时钟同步信号，其接口类型繁多，在实际的工程应用中往往是几种对时方式结合在一起使用的，这样就需要增加硬接点或网络对时来统一时间。比如变电站自动化系统中有很多设备不支持B码对时，则多采用串行口对时和1PPM脉冲对时相结合的对时方式，串行口对时将智能设备的时间基准精确到毫秒级，而1PPM每整分钟发一个脉冲作用于智能装置的时钟清零线,从而实现时钟的精确同步。具有B码对时功能的智能装置，原则上是不能再接受串行通信报文对时的，否则会出现时间跳变，而比较先进的智能装置会在通信程序里增加一个判据，当B码对时功能发生故障时才接受串行口的对时报文进行对时。

变电站的时钟同步系统由主时钟、时间信号传输通道、时间信号用户设备接口（扩展装置）组成。主时钟一般设在变电站的控制中心，包括标准机箱、接收模块、接收天线、电源模块、时间信号输出模块等，对变电站设备和间隔层IED设备（包括智能电能表等）按要求实现GPS对时，并具有时钟同步网络传输校正措施。

结合实际的运行经验和实际情况，以110kV中星站的综自改造为例。在变电站保护室和高压室各安装一面GPS时间同步系统屏，配置一台标准同步钟本体，主时钟完成GPS卫星信号的接收、处理，及向信号扩展装置提供标准同步时间信号（RS422电平方式IRIG-B）；并且每台主时钟具有内部守时功能。各标准同步钟本体应能接收两路IRIG-B（DC）时码时间信息功能。主时钟内部的时钟当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步，当接收不到外部时间基准信号恢复时，保持一定的走时准确度，直到外部时间基准信号恢复时自动切换到正常工作状态。综自改造的中星变电站是采用以太网方式组网，存在有些厂家的旧设备只存在RS232串口或RS485接口。新安装的主变线路测控装置、#1主变保护、#2主变保护及10kV高压室的所有线路保护等都有B码的接口，采用了422B码对时，选用了RVVP两芯的屏蔽通讯电缆，1为+，2为—，依次将各装置接入GPS同步时钟装置的B码输出标号段。110kV故障录波器没有B码接口，空接点接入分脉冲和秒脉冲，实现硬接点对时。两台远动主机的RS232串口分别接入GPS时间同步系统对时，#3主变压器保护及110kV线路保护装置为老型号，无法实现B码对时，和当地监控后台也只能通过远动主机实现综自网络对时。

在500kV博罗站，如图1所示，500kV继保小室和220kV继保小室内各设1套主时钟，负责本小室二次设备的对时，包括软对时、硬对时（1PPS、1PPM、差分信号）、编码对时（IRIG－B、DCF77）。保护小室主时钟的时间信号接收单元除了接收本小室的GPS时间信号外，还接收另一小室的GPS时间信号作为备用的标准时间源输人（通过光纤以IRIG－B时码方式输入），两台主时钟之间能够互为备用,当一个小室的时间信号接受单元出现问题时（例如跟踪不到卫星、天线受损等），自动切换到另一小室GPS上，获取标准时间信号，保证本小室对时信号正常输出。另外，在主控室设一套扩展时钟，主时钟和时间扩展装置之间通过光纤连接，时间信号接收单元分别从两台主时钟获取时间信号，互为备用，自动切换，完成对本室设备的对时，扩展装置接受主时钟提供的时间信息，经过扩展向其它装置提供多路输出接口。

为保证GPS时钟系统的功能、精度和效率，应做好日常的保养和维护工作，应定时对GPS对时系统各个部件进行检查，首先应检查装置显示面板上的天线信号是否正常，再检查显示面板上锁定的卫星数量（一般应大于3），以上两项正常后再用显示面板上所显示的时间与各个对时设备上所显示或打印的时间进行比对，以确认对时系统内所有参与对时的设备的对时单元工作正常，定时对系统内的各个部件进行巡检以保证整个系统的可靠性。

在GPS屏内还应加装监视装置,运行状态的告警接点输出，包括电源消失告警、IRIG-B信号消失告警以及本装置自检异常告警以便及时反应GPS运行情况。正常工作时，电源指示应该正常，"1PPS"脉冲指示灯每秒闪烁一次，当发出"IRIG-B信号消失告警"表示本机未正确收到IRIG-B的输入信号，应做进一步检查。

四．结束语

GPS时钟系统在综自改造站中和新建站中广泛应用，它不但能有效地减少检修和运行人员的工作量，还使我们变电站内大多数的运行设备有了统一、标准的时间基准，方便对运行中出现的各种事件的分析和追溯，提高了电力系统的自动化水平，为我局向更高管理层次迈进提供强有力的技术保障。