淺析智能變電站GPS時鐘同步技術(shù)的應(yīng)用

[摘 要]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，電力企業(yè)的發(fā)展越來越快，變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行情況對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響，因此，加強(qiáng)變電站管理十分重要。近年來，變電站的自動化程度越來越高，由于變電站電力自動化系統(tǒng)的測量、控制、保護(hù)等裝置都需要十分精準(zhǔn)的對時，GPS時鐘同步技術(shù)能有效地提高時間基準(zhǔn)，因此，將GPS時鐘同步技術(shù)應(yīng)用于變電站電力自動化系統(tǒng)有十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞]變電站；電力自動化；GPS時鐘同步技術(shù)

近年來，隨著電力自動化程度不斷提高，各種電力控制、測量、保護(hù)、記錄等裝置的正常運(yùn)行對時鐘基準(zhǔn)的要求也越來越高，全球定位系統(tǒng)GPS時鐘同步信號能全天候為用戶提供高效、精準(zhǔn)的時鐘信息，GPS時鐘同步技術(shù)具有準(zhǔn)確性高、實用性強(qiáng)的特點，將GPS時鐘同步技術(shù)應(yīng)用在變電站電力自動化系統(tǒng)中，能實現(xiàn)變電站之間的準(zhǔn)確對時，對變電站的穩(wěn)定運(yùn)行有十分重要的作用。

一、GPS時鐘同步技術(shù)的優(yōu)越性

由于變電站采用的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、電能計量裝置、故障錄波裝置等來自不同的廠家，而各個廠家的時鐘存在一定的差異，在對時精度上存在一定的偏差，導(dǎo)致在同一時間基準(zhǔn)上變電站的各系統(tǒng)不能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和對比，這可能會為事后故障分析判斷留下很大的隱患。將GPS時鐘同步技術(shù)應(yīng)用在變電站中有明顯的優(yōu)勢，它能讓保證變電站各系統(tǒng)在統(tǒng)一的GPS時間基準(zhǔn)下進(jìn)行運(yùn)行及事后故障分析處理。變電站自動化設(shè)備會根據(jù)GPS提供的精準(zhǔn)時鐘同步信號進(jìn)行運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，能極大的提高SOE時間準(zhǔn)確性，提高故障診斷能力，極大地提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

二、GPS時鐘同步系統(tǒng)的概述及原理

1. GPS時鐘同步系統(tǒng)概述。GPS時鐘同步系統(tǒng)主要由電源、人機(jī)交互系統(tǒng)、衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)、CPU處理系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)等部分組成。GPS時鐘同步系統(tǒng)是接收GPS衛(wèi)星信號的是RS232接口，通過CPU中央處理單元對GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成符合相關(guān)要求的時間信息，然后輸出時間信息。

2. GPS時鐘同步系統(tǒng)原理。GPS時鐘同步系統(tǒng)主要有三種對時方式，分別是串行同步輸出對時、脈沖同步輸出對時、IRIG―B碼輸出對時。

串行同步輸出對時是以串行數(shù)據(jù)流的方式將時間信息輸出，串行同步輸出對時方式比較復(fù)雜，在處理接收到的信息時，需要耗費一定的時間，這有可能對系統(tǒng)對時精度造成一定的影響，因此，串行同步輸出對時主要用于添加時間標(biāo)記。

脈沖同步輸出對時是采用同步時鐘，定期輸出一個精確的脈沖，當(dāng)裝置接收到脈沖信息后，裝置會自動進(jìn)行對時，從而將裝置存在的走時誤差消除，脈沖同步輸出方式不能直接提供時間信息，如果時間源出現(xiàn)錯誤，被授時裝置就會錯誤走時。

IRIG―B碼輸出對時是以BCD碼方式輸出，每次輸出都含有100個脈沖，輸出的時間信息為s、min、h等，IRIG―B碼輸出對時是一種高精度、含有標(biāo)準(zhǔn)時間信息的對時方式。

三、GPS時鐘同步技術(shù)在變電站電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.GPS時鐘同步技術(shù)的應(yīng)用。目前，GPS時鐘同步系統(tǒng)支持編碼對時、硬對時、網(wǎng)絡(luò)NTP對時，變電站中很多裝置都能接入GPS時鐘同步系統(tǒng)中進(jìn)行對時，如測控裝置、自動化系統(tǒng)站控層設(shè)備、故障錄波器、微機(jī)保護(hù)裝置等。GPS時鐘對時接口有RS232串口輸出、RS485串口輸出、秒脈沖1PPS輸出、分脈沖1PPM輸出、非調(diào)制IRIG―B輸出等幾種情況。為保證變電站電自動化系統(tǒng)能準(zhǔn)確的運(yùn)行，有很多裝置需要接入GPS時鐘同步系統(tǒng)中進(jìn)行對時，加上裝置的接口類型也不盡相同，因此，在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會結(jié)合使用多種對時接口方式。下面以110 kV變電站改造為例，分析GPS時鐘同步技術(shù)的應(yīng)用。

將GPS時間同步系統(tǒng)屏安裝在變電站高壓室和保護(hù)室，然后配備具有接收、處理GPS衛(wèi)星信號、提供標(biāo)準(zhǔn)同步時間信號等功能一個標(biāo)準(zhǔn)同步主時鐘。當(dāng)主時鐘接收到GPS時間同步系統(tǒng)發(fā)出的基準(zhǔn)信號時，會根據(jù)基準(zhǔn)信號進(jìn)行對時，當(dāng)主時鐘不能接收到GPS時間同步系統(tǒng)發(fā)出的基準(zhǔn)信號后，會自動走時，并保持走時的精度，當(dāng)時間基準(zhǔn)恢復(fù)到正常狀態(tài)后，主時鐘會自動進(jìn)行對時。該變電站改造后是用以太網(wǎng)的形式進(jìn)行組網(wǎng)，部分設(shè)備只有RS232接口和RS485接口，而新安裝的主變線路控制裝置、高壓室線路保護(hù)、#1主變保護(hù)、#2主變保護(hù)都是IRIC―B接口。在變電站改造中，采用IRIG―B碼輸出對時，選用RVVP兩芯屏蔽通訊電纜，其中“+”用1表示，“-”用2表示，依次將各裝置接入GPS時鐘同步系統(tǒng)的IRIG―B輸出接口；由于一些老設(shè)備沒有IRIC―B接口，只有RS232接口，因此，將這些設(shè)備接入GPS時鐘同步系統(tǒng)的RS232接口；110 kV變電站故障錄波器沒有IRIG―B碼，分別將秒脈沖和分脈沖接入空接點，從而實現(xiàn)硬接點對時。

2. GPS時鐘同步系統(tǒng)運(yùn)行過程中的注意事項。為確保GPS時鐘同步系統(tǒng)能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，保證GPS時鐘同步系統(tǒng)的功能、效率、精度都符合相關(guān)要求，必須做好GPS時鐘同步系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)工作。工作人員要制定合理的檢修計劃，定期檢查GPS時鐘同步系統(tǒng)，在進(jìn)行檢查時，首先要檢查顯示面板上的天線信號，然后要對顯示面板中鎖定的衛(wèi)星數(shù)量進(jìn)行檢查，該檢查內(nèi)容正常后，用顯示面板上顯示的時間對各個設(shè)備顯示的時間進(jìn)行可對時，從而確保參與對時系統(tǒng)的所有設(shè)備都處于正常工作狀態(tài)。定期對GPS時鐘同步系統(tǒng)進(jìn)行檢查，能有效地提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

GPS時鐘同步系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還需要在GPS屏中安裝監(jiān)視裝置，從而對GPS時鐘同步系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)電源消失、裝置自檢異常、IRIG―B信號異常等現(xiàn)象時，及時發(fā)出報警，讓工作人員及時進(jìn)行故障處理，從而保證GPS時鐘同步系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)GPS時鐘同步系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，電源指示處于正常狀態(tài)，并且IPPS脈沖指示燈每隔一秒會閃爍一次，當(dāng)IRIG―B信號消失報警時，說明沒有收到正確的IRIG―B輸入信號，這時需要對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的檢查。

四、結(jié)語

通過對時鐘同步技術(shù)在變電站中的應(yīng)用分析和探討，可以了解到GPS主要指的是時鐘源，將時間報文與脈沖信號結(jié)合起來，實施綜合對時的形式是保證對時精確度的最有效的方式。時鐘同步技術(shù)全新的應(yīng)用功能的運(yùn)用，同步測量都將會進(jìn)行較為深入的發(fā)展。時鐘同步技術(shù)對變電站電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障分析、維護(hù)控制以及在運(yùn)行和管理工作當(dāng)中都具有非常重要的意義。電網(wǎng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況非常常見，在發(fā)生狀態(tài)之后尤其是在發(fā)生事故之后都需要及時有效的對實時的信息實施掌控，這樣才可以對故障信息進(jìn)行及時有效的處理和解決，將出現(xiàn)問題所造成的影響控制在完全的范圍之內(nèi)，保證系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)以及穩(wěn)定的運(yùn)行。

GPS時鐘同步系統(tǒng)能讓變電站電力自動化在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)中進(jìn)行運(yùn)行，這極大地提高了變電站的運(yùn)行安全，因此，電力企業(yè)要根據(jù)實際情況，合理的運(yùn)用GPS時鐘同步系統(tǒng)，從而為變電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭威.GPS時鐘同步技術(shù)在變電站電力自動化中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2014，（8）.

[2] 張麗伊.GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)在綜自變電站中的應(yīng)用[J].科技信息（科學(xué)教研），2008，（17）.