GPS時(shí)鐘同步技術(shù)在變電站電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

程福周

摘 要：電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生故障，需要對(duì)其及時(shí)采取處理措施，從而降低影響。那么，為了確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，對(duì)各類故障需要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，以此作為防止災(zāi)難性事故發(fā)生的依據(jù)，而進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)就是統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。目前變電站已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和電子互感器的應(yīng)用，為了確保各互感器、各變電站之間的同步采樣，一般采取GPS時(shí)鐘同步技術(shù)對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控。該文主要針對(duì)GPS市政同步技術(shù)在變電站電力自動(dòng)化系統(tǒng)的中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：GPS時(shí)鐘同步技術(shù) 變電所 電力自動(dòng)化技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0041-01

由于電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)各種狀況，因此，需要對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行信息進(jìn)行管理，掌握其實(shí)時(shí)信息。那么，GPS時(shí)鐘同步技術(shù)應(yīng)用于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，其主要作用是分析故障，監(jiān)控運(yùn)行等，因此其是自動(dòng)化電力系統(tǒng)中不可缺少的一部分。下面將對(duì)GPS時(shí)鐘同步技術(shù)在變電站電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)的原理

GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)的主要組成部分為電源、人機(jī)交換系統(tǒng)、衛(wèi)星信號(hào)系統(tǒng)、接受系統(tǒng)、CPU系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)等。其應(yīng)用原理為通過(guò)系統(tǒng)的RS232接口接受衛(wèi)星信號(hào)，然后衛(wèi)星信號(hào)由CPU處理單元進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換成符合要求的時(shí)間信息，最后由輸出系統(tǒng)進(jìn)行輸出。

GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)主要包括IRIC—B碼輸出對(duì)時(shí)、串行同步輸出對(duì)時(shí)、脈沖同步輸出對(duì)時(shí)三種對(duì)時(shí)方式。IRIC—B碼輸出對(duì)時(shí)具有精度高且標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，其輸出方式為BCD碼方式，有100個(gè)脈沖包含在輸出系統(tǒng)中，一般采用min，h，s等時(shí)間信息。脈沖同步輸出對(duì)時(shí)的原理為同步時(shí)鐘定期將一個(gè)精確的脈沖輸出，裝置會(huì)采用自動(dòng)對(duì)時(shí)的方式進(jìn)行對(duì)時(shí)，并消除裝置存在的走時(shí)誤差。脈沖同步輸出方式對(duì)時(shí)間信息是不能直接表達(dá)的，被授時(shí)的裝置會(huì)應(yīng)為時(shí)間的錯(cuò)誤而出現(xiàn)走勢(shì)錯(cuò)誤。串行同步輸出對(duì)時(shí)輸出時(shí)間信息的方式為單行數(shù)據(jù)流，其方式較為復(fù)雜，需要很長(zhǎng)一段時(shí)間對(duì)接收的的信息進(jìn)行整理，因此，系統(tǒng)對(duì)時(shí)的精確度不是很高，鑒于這一定，串行同步輸出對(duì)時(shí)在添加時(shí)間標(biāo)記方面應(yīng)用較多。

2 GPS時(shí)鐘同步技術(shù)在變電站電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 GPS時(shí)鐘同步技術(shù)應(yīng)用概述

在變電所中應(yīng)用GPS時(shí)鐘同步技術(shù)的裝置較多，如自動(dòng)化系統(tǒng)占控層設(shè)備、故障錄波器、測(cè)控系統(tǒng)等。應(yīng)用GPS時(shí)鐘同步技術(shù)一般可記錄事件的順序，并對(duì)故障錄波和定位，還可進(jìn)行同步相量測(cè)量，在兩個(gè)變電站之間可采用GPS時(shí)鐘同步技術(shù)進(jìn)行同步試驗(yàn)，從而檢驗(yàn)線路縱聯(lián)保護(hù)裝置，電子式互感器的同步采樣也可應(yīng)用GPS時(shí)鐘同步技術(shù)。GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)接口有多種接口方式。在實(shí)際運(yùn)用中變電所中各種裝置接口類型并不相同，一般會(huì)采用多種對(duì)時(shí)接口方式，那么現(xiàn)在以一個(gè)110kV變電改造系統(tǒng)為例，闡述GPS時(shí)鐘同步技術(shù)的應(yīng)用。該變電站高壓室和保護(hù)室安裝GPS時(shí)間同步系統(tǒng)屏，然后配備一個(gè)主時(shí)鐘，該主時(shí)鐘具有提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)、接收、處理GPS衛(wèi)星信息等功能。首先由GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)發(fā)出基準(zhǔn)信號(hào)給主時(shí)鐘，主時(shí)鐘再對(duì)其進(jìn)行對(duì)時(shí)，主時(shí)鐘在無(wú)法接收基準(zhǔn)信息時(shí)會(huì)自動(dòng)走時(shí)，并且其走時(shí)的精度仍然較高，直到GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)的基準(zhǔn)信息恢復(fù)正常后其也會(huì)恢復(fù)自動(dòng)對(duì)時(shí)。該變電站的組網(wǎng)形式是以太網(wǎng)，RS232接口和RS495部分設(shè)備主要的接口，而IRIC—B接口是新安裝的高壓室線路保護(hù)、主變保護(hù)1和主變保護(hù)2及主變電線路的控制裝置的主接口，其輸出對(duì)時(shí)選擇的是IRIC—B碼輸出對(duì)時(shí)，以上新安裝的各裝置均接入GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)的IRIC—B輸出接口，接入時(shí)“+”和“-”分別用1和2表示。而針對(duì)不是IRIC—B輸出接口的老設(shè)備則接入GPS同步系統(tǒng)的RS232接口，另外對(duì)于特殊情況的故障錄波器可采用將分脈沖和秒脈沖接入空接點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)硬接點(diǎn)對(duì)時(shí)。

2.2 GPS時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)用于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的同步技術(shù)要求

GPS時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)用于電力自動(dòng)化設(shè)備中，其精度并不是一成不變的，而是根據(jù)設(shè)備的重要程度不同而改變的。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，GPS時(shí)鐘同步精度為以下四中情況，在線路行波故障測(cè)距裝置、同步向量測(cè)量裝置等裝置中應(yīng)用的是時(shí)鐘同步準(zhǔn)確度在1 μs以內(nèi)。故障錄波器、SOE裝置、遠(yuǎn)程終端裝置等應(yīng)用時(shí)鐘同步準(zhǔn)確度為在1ms以內(nèi)；微機(jī)保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置等采用時(shí)鐘同步準(zhǔn)確度為10m以內(nèi)；時(shí)鐘同步準(zhǔn)確度在1s以內(nèi)的為電能量采集裝置、符合用電監(jiān)控終端裝置等。

2.3 GPS時(shí)鐘同步技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

在GPS同步系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行日常的維護(hù)保養(yǎng)，以確保其效率、功能、精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，從而保證其安全運(yùn)行。所以，GPS同步技術(shù)在變電站應(yīng)用過(guò)程中，需要制定合理的檢查規(guī)劃，并對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行定期檢查，檢查分為幾個(gè)方面，首先，對(duì)顯示面板上的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行檢查，檢查顯示面板中的衛(wèi)星輸量，在確定衛(wèi)星輸量無(wú)誤后，對(duì)各個(gè)設(shè)備顯示的時(shí)間與面板上的顯示時(shí)間進(jìn)行對(duì)時(shí)，使各設(shè)備的都正常運(yùn)行，通過(guò)定期檢查，能有效避免出現(xiàn)故障，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。為了達(dá)到自檢的效果，需要將監(jiān)視裝置安裝在GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的GPS屏中，通過(guò)監(jiān)視裝置可對(duì)GPS時(shí)鐘系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)便會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒工作人員，如系統(tǒng)電源消失、裝置運(yùn)行異常，IRIC—B信號(hào)異常等。一般在GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)處于正常狀態(tài)下其電源正常，而且IPPS脈沖指示燈會(huì)出現(xiàn)閃爍，頻率為1次/s。若IRIC—B信號(hào)消失時(shí)，會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，這時(shí)工作人員應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查。

3 結(jié)語(yǔ)

GPS時(shí)鐘同步技術(shù)在變電所電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，且有良好的應(yīng)用價(jià)值。其在變電所電力系統(tǒng)中能提供高效、精準(zhǔn)的的時(shí)鐘信息，實(shí)現(xiàn)變電站的準(zhǔn)確對(duì)時(shí)，提高了變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。GPS同步系統(tǒng)一般采用三種對(duì)時(shí)方式，其中IRIC—B碼輸出對(duì)時(shí)為主要的對(duì)時(shí)方式，并且接口為IRIC—B接口。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同的裝置選擇不同的對(duì)時(shí)方式和接口，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)檢查，以維護(hù)系統(tǒng)的安全可靠性。

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