变电站电力自动化中GPS时钟同步技术的应用分析

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摘 要：随着经济的快速发展和科技的不断进步，电力企业的发展越来越快，变电站是电力系统的重要组成部分，其运行情况对电力系统的稳定运行有很大的影响，因此，加强变电站管理十分重要。近年来，变电站的自动化程度越来越高，由于变电站电力自动化系统的测量、控制、保护等装置都需要十分精准的对时，gps时钟同步技术能有效地提高时间基准，因此，将GPS时钟同步技术应用于变电站电力自动化系统有十分重要的意义。

关键词：变电站;电力自动化;GPS时钟同步技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0054-01

近年来，随着电力自动化程度不断提高，各种电力控制、测量、保护、记录等装置的正常运行对时钟基准的要求也越来越高，全球定位系统GPS时钟同步信号能全天候为用户提供高效、精准的时钟信息，GPS时钟同步技术具有准确性高、实用性强的特点，将GPS时钟同步技术应用在变电站电力自动化系统中，能实现变电站之间的准确对时，对变电站的稳定运行有十分重要的作用。

1 GPS时钟同步技术的优越性

由于变电站采用的计算机监控系统、自动化系统、电能计量装置、故障录波装置等来自不同的厂家，而各个厂家的时钟存在一定的差异，在对时精度上存在一定的偏差，导致在同一时间基准上变电站的各系统不能进行数据分析和对比，这可能会为事后故障分析判断留下很大的隐患。将GPS时钟同步技术应用在变电站中有明显的优势，它能让保证变电站各系统在统一的GPS时间基准下进行运行及事后故障分析处理。变电站自动化设备会根据GPS提供的精准时钟同步信号进行运行，当系统出现故障后，能极大的提高SOE时间准确性，提高故障诊断能力，极大地提高了电力系统的稳定性。

2 GPS时钟同步系统的概述及原理

2.1 GPS时钟同步系统概述

GPS时钟同步系统主要由电源、人机交互系统、卫星信号接收系统、CPU处理系统、输出系统等部分组成。GPS时钟同步系统是接收GPS卫星信号的是RS232接口，通过CPU中央处理单元对GPS卫星信号进行规约转换，转换成符合相关要求的时间信息，然后输出时间信息。

2.2 GPS时钟同步系统原理

GPS时钟同步系统主要有三种对时方式，分别是串行同步输出对时、脉冲同步输出对时、IRIG―B码输出对时。

串行同步输出对时是以串行数据流的方式将时间信息输出，串行同步输出对时方式比较复杂，在处理接收到的信息时，需要耗费一定的时间，这有可能对系统对时精度造成一定的影响，因此，串行同步输出对时主要用于添加时间标记。

脉冲同步输出对时是采用同步时钟，定期输出一个精确的脉冲，当装置接收到脉冲信息后，装置会自动进行对时，从而将装置存在的走时误差消除，脉冲同步输出方式不能直接提供时间信息，如果时间源出现错误，被授时装置就会错误走时。

IRIG―B码输出对时是以BCD码方式输出，每次输出都含有100个脉冲，输出的时间信息为s、min、h等，IRIG―B码输出对时是一种高精度、含有标准时间信息的对时方式。

3 GPS时钟同步技术在变电站电力系统中的应用

3.1 GPS时钟同步技术的应用

目前，GPS时钟同步系统支持编码对时、硬对时、网络NTP对时，变电站中很多装置都能接入GPS时钟同步系统中进行对时，如测控装置、自动化系统站控层设备、故障录波器、微机保护装置等。GPS时钟对时接口有RS232串口输出、RS485串口输出、秒脉冲1PPS输出、分脉冲1PPM输出、非调制IRIG―B输出等几种情况。为保证变电站电自动化系统能准确的运行，有很多装置需要接入GPS时钟同步系统中进行对时，加上装置的接口类型也不尽相同，因此，在实际应用中，经常会结合使用多种对时接口方式。下面以110 kV变电站改造为例，分析GPS时钟同步技术的应用。

将GPS时间同步系统屏安装在变电站高压室和保护室，然后配备具有接收、处理GPS卫星信号、提供标准同步时间信号等功能一个标准同步主时钟。当主时钟接收到GPS时间同步系统发出的基准信号时，会根据基准信号进行对时，当主时钟不能接收到GPS时间同步系统发出的基准信号后，会自动走时，并保持走时的精度，当时间基准恢复到正常状态后，主时钟会自动进行对时。该变电站改造后是用以太网的形式进行组网，部分设备只有RS232接口和RS485接口，而新安装的主变线路控制装置、高压室线路保护、#1主变保护、#2主变保护都是IRIC―B接口。在变电站改造中，采用IRIG―B码输出对时，选用RVVP两芯屏蔽通讯电缆，其中“+”用1表示，“-”用2表示，依次将各装置接入GPS时钟同步系统的IRIG―B输出接口;由于一些老设备没有IRIC―B接口，只有RS232接口，因此，将这些设备接入GPS时钟同步系统的RS232接口;110 kV变电站故障录波器没有IRIG―B码，分别将秒脉冲和分脉冲接入空接点，从而实现硬接点对时。

3.2 GPS时钟同步系统运行过程中的注意事项

为确保GPS时钟同步系统能安全稳定的运行，保证GPS时钟同步系统的功能、效率、精度都符合相关要求，必须做好GPS时钟同步系统的日常维护保养工作。工作人员要制定合理的检修计划，定期检查GPS时钟同步系统，在进行检查时，首先要检查显示面板上的天线信号，然后要对显示面板中锁定的卫星数量进行检查，该检查内容正常后，用显示面板上显示的时间对各个设备显示的时间进行可对时，从而确保参与对时系统的所有设备都处于正常工作状态。定期对GPS时钟同步系统进行检查，能有效地提高系统的运行可靠性。

GPS时钟同步系统在运行过程中还需要在GPS屏中安装监视装置，从而对GPS时钟同步系统的运行状态进行监控，发现电源消失、装置自检异常、IRIG―B信号异常等现象时，及时发出报警，让工作人员及时进行故障处理，从而保证GPS时钟同步系统的稳定运行。当GPS时钟同步系统处于正常运行状态时，电源指示处于正常状态，并且IPPS脉冲指示灯每隔一秒会闪烁一次，当IRIG―B信号消失报警时，说明没有收到正确的IRIG―B输入信号，这时需要对系统进行详细的检查。

4 结 语

GPS时钟同步系统能让变电站电力自动化在统一的时间基准中进行运行，这极大地提高了变电站的运行安全，因此，电力企业要根据实际情况，合理的运用GPS时钟同步系统，从而为变电站的稳定运行提供保障。

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