淺析智能變電站GPS時鐘同步技術的應用

[摘 要]隨著經濟的快速發展和科技的不斷進步，電力企業的發展越來越快，變電站是電力系統的重要組成部分，其運行情況對電力系統的穩定運行有很大的影響，因此，加強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的測量、控制、保護等裝置都需要十分精準的對時，GPS時鐘同步技術能有效地提高時間基準，因此，將GPS時鐘同步技術應用于變電站電力自動化系統有十分重要的意義。

[關鍵詞]變電站；電力自動化；GPS時鐘同步技術

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、記錄等裝置的正常運行對時鐘基準的要求也越來越高，全球定位系統GPS時鐘同步信號能全天候為用戶提供高效、精準的時鐘信息，GPS時鐘同步技術具有準確性高、實用性強的特點，將GPS時鐘同步技術應用在變電站電力自動化系統中，能實現變電站之間的準確對時，對變電站的穩定運行有十分重要的作用。

一、GPS時鐘同步技術的優越性

由于變電站采用的計算機監控系統、自動化系統、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，導致在同一時間基準上變電站的各系統不能進行數據分析和對比，這可能會為事后故障分析判斷留下很大的隱患。將GPS時鐘同步技術應用在變電站中有明顯的優勢，它能讓保證變電站各系統在統一的GPS時間基準下進行運行及事后故障分析處理。變電站自動化設備會根據GPS提供的精準時鐘同步信號進行運行，當系統出現故障后，能極大的提高SOE時間準確性，提高故障診斷能力，極大地提高了電力系統的穩定性。

二、GPS時鐘同步系統的概述及原理

1. GPS時鐘同步系統概述。GPS時鐘同步系統主要由電源、人機交互系統、衛星信號接收系統、CPU處理系統、輸出系統等部分組成。GPS時鐘同步系統是接收GPS衛星信號的是RS232接口，通過CPU中央處理單元對GPS衛星信號進行規約轉換，轉換成符合相關要求的時間信息，然后輸出時間信息。

2. GPS時鐘同步系統原理。GPS時鐘同步系統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據流的方式將時間信息輸出，串行同步輸出對時方式比較復雜，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，當裝置接收到脈沖信息后，裝置會自動進行對時，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、含有標準時間信息的對時方式。

三、GPS時鐘同步技術在變電站電力系統中的應用

1.GPS時鐘同步技術的應用。目前，GPS時鐘同步系統支持編碼對時、硬對時、網絡NTP對時，變電站中很多裝置都能接入GPS時鐘同步系統中進行對時，如測控裝置、自動化系統站控層設備、故障錄波器、微機保護裝置等。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、非調制IRIG―B輸出等幾種情況。為保證變電站電自動化系統能準確的運行，有很多裝置需要接入GPS時鐘同步系統中進行對時，加上裝置的接口類型也不盡相同，因此，在實際應用中，經常會結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時鐘同步技術的應用。

將GPS時間同步系統屏安裝在變電站高壓室和保護室，然后配備具有接收、處理GPS衛星信號、提供標準同步時間信號等功能一個標準同步主時鐘。當主時鐘接收到GPS時間同步系統發出的基準信號時，會根據基準信號進行對時，當主時鐘不能接收到GPS時間同步系統發出的基準信號后，會自動走時，并保持走時的精度，當時間基準恢復到正常狀態后，主時鐘會自動進行對時。該變電站改造后是用以太網的形式進行組網，部分設備只有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、#1主變保護、#2主變保護都是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時鐘同步系統的IRIG―B輸出接口；由于一些老設備沒有IRIC―B接口，只有RS232接口，因此，將這些設備接入GPS時鐘同步系統的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，從而實現硬接點對時。

2. GPS時鐘同步系統運行過程中的注意事項。為確保GPS時鐘同步系統能安全穩定的運行，保證GPS時鐘同步系統的功能、效率、精度都符合相關要求，必須做好GPS時鐘同步系統的日常維護保養工作。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，在進行檢查時，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星數量進行檢查，該檢查內容正常后，用顯示面板上顯示的時間對各個設備顯示的時間進行可對時，從而確保參與對時系統的所有設備都處于正常工作狀態。定期對GPS時鐘同步系統進行檢查，能有效地提高系統的運行可靠性。

GPS時鐘同步系統在運行過程中還需要在GPS屏中安裝監視裝置，從而對GPS時鐘同步系統的運行狀態進行監控，發現電源消失、裝置自檢異常、IRIG―B信號異常等現象時，及時發出報警，讓工作人員及時進行故障處理，從而保證GPS時鐘同步系統的穩定運行。當GPS時鐘同步系統處于正常運行狀態時，電源指示處于正常狀態，并且IPPS脈沖指示燈每隔一秒會閃爍一次，當IRIG―B信號消失報警時，說明沒有收到正確的IRIG―B輸入信號，這時需要對系統進行詳細的檢查。

四、結語

通過對時鐘同步技術在變電站中的應用分析和探討，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。時鐘同步技術全新的應用功能的運用，同步測量都將會進行較為深入的發展。時鐘同步技術對變電站電力系統中出現的故障分析、維護控制以及在運行和管理工作當中都具有非常重要的意義。電網在運行過程中出現的各種突發狀況非常常見，在發生狀態之后尤其是在發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行及時有效的處理和解決，將出現問題所造成的影響控制在完全的范圍之內，保證系統的安全、經濟以及穩定的運行。

GPS時鐘同步系統能讓變電站電力自動化在統一的時間基準中進行運行，這極大地提高了變電站的運行安全，因此，電力企業要根據實際情況，合理的運用GPS時鐘同步系統，從而為變電站的穩定運行提供保障。

參考文獻：

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