景洪电厂监控系统卫星时钟同步装置介绍

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摘要：本文结合实例，主要对景洪电厂监控系统卫星时钟同步装置进行介绍。

关键词：卫星时钟同步装置；SZ 系列GPS；

1.使用情况

卫星时钟同步装置就是专门为电力系统的自动化提供高精度时间基准的时间同步设备。我国“北斗一号”卫星为时间基准，时间同步精度优于1μs，它同时跟踪3 颗北斗卫星，具有高精度的授时性能及完备的自主完好性监测功能。我厂现使用时间同步装置为SZ系列GPS，采用单片机控制，软硬件结合的技术设计，充分利用GPS接收组件的潜力，使系统具有可靠性高、功能多、精度高、性价比好和操作方便等特点，完全满足我厂时间同步要求。

2.技术指标

接收频率：1575.42MHz，可同时跟踪8～12颗GPS卫星；天线射频灵敏度：-166dbw；天线配带30 米馈线；捕获时间：20 秒～2 分钟；1PPS输出定时准确度：1μs；电平：485 电平；极性：正脉冲；脉宽：约20～200ms；阻抗：50Ω；前沿：

本机可存储三组突发事件时刻：工频钟：50Hz 市电驱动运行的时钟，开机时与标准钟同步；钟差：标准钟减去工频钟的差值，同步时差值为零，精度20 毫秒，钟差值的大小反映电网运行的质量；经度、纬度：电网同步钟所在的地理位置；显示：显示内容包括周波数，日期，时间，安全运行天数，经度，纬度，工频钟面，钟差（标准钟―工频钟），突发事件时刻；串行口：输出编码（年月日时分秒），工频钟时间（时分秒），钟差、周波数和突发事件产生的时刻，每秒发一次。输出有RS232 电平和RS485 电平；电源：输入电压范围：交直流86～256V；最大输出功率：15W；输入频率范围：47～63Hz；工作温度范围：-10℃～+55℃。

3.对时信号种类

卫星时钟同步的对时方式有软对时（即由通讯报文来对时）、硬对时（分对时或秒对时）、DCF 77对时和编码对时（B码对时）四种，现主要概述对时方式为软对时、DCF 77对时和B码对时三种。

3.1软对时

软对时是以通讯报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、秒、毫秒在内的完整时间，监控系统中一般是：总控或远动装置与GPS装置通讯以获得GPS的时间，再以广播报文的方式发送到装置。这种广播的对时一般每隔一段时间广播一次，如南瑞RCS-9698CD是1分钟下发一次。报文对时会受距离限制，如RS-232口传输距离为30m。由于对时报文存在固有传播延时误差，所以在精度要求高的场合不能满足要求。

3.2 B码对时

编码对时：目IRIG-B码实际上也可以看作是一种综合对时方案，因为在其报文中包含了秒、分、小时、日期等时间信息，同时每一帧报文的第一个跳变又对应于整秒，相当于秒脉冲同步信号。B码对时有交流B码和直流B码两种，交流B码的波形为正玄波，因此传输比较方便且距离较远，但是交流B码时间精度低。且交流B码设备中的电容寿命有限所以故障率相对较高。直流B码的波形为方波，传输距离要比正玄波的交流B码短，但是直流B码时间精较高，且故障率相对较低。目前国内多数设备均采用直流B码对时。

为提高精度，发电厂中一般采用硬对时和软对时相结合的方式，即装置通过通讯报文获取年月日时分秒信息，同时通过脉冲信号精确到ms、us，对于有编码对时口（如IRIG-B）的装置优先选用编码对时。

3.3 DCFF 77对时

DCF77对时是类似于B码对时的另一种对时方式。DCF77时间采用BCD码进行时间编码，时间码在在秒信号的间隙传输年月日时分等信息。

4.通信规约

SZ 系列GPS 既可以采用报文方式软件对时，又可以采用脉冲方式硬对时，其中报文方式的通讯规约有六种，下面介绍常用的两种。

4.1规约1

接口标准：RS232 或RS422/RS485；通讯速率：4800b/s；数据位：8 位（ASCⅡ码）；起始位：1 位；停止位：1 位；校验位：无；输出报文格式：语句1：BJT，YYMMDD，hhmmss，±XXXX.XX，HHFFPP，ff.f1f1f1；语句2：SOE，YYMMDD，hhmmss，UUUUUU；语句3：ERR，YYMMDD，hhmmss。其中：BJT 表示北京时间，SOE 表示外部事件，ERR 表示信号丢失或接收卫星少于3 颗。YY 为年，MM 为月，DD 为日，hh 为时，mm 为分，ss 为秒，UUUUUU 为微秒，±表示钟差的符号，XXXX.XX 为钟差值（标准钟―工频钟），单位为秒，HHFFPP分别为工频钟的时，分，秒。ff 为周波数的两位整数部分，f1f1f1 为周波数的三位小数部分。正常情况，只发语句1；有外部事件时，发语句2；当出现信号丢失或接收的卫星少于3 颗时，发告警语句3。语句3 中的 YYMMDD，hhmmss，表示失星时的年、月、日、时、分、秒。

4.2规约2

接口标准：RS232 或RS422/RS485；通讯速率；4800b/s；数据位：8 位（数据为压缩BCD 码，字符为ASCⅡ码）；起始位：1 位；停止位：1 位；校验位：无；输出报文格式：HHMMSSYYM1M1DDFFF1F1F2F2H2H2M2M2S2S2。其中：为起始符，为工频标志，为周波标志，为结束标志，以上均为ASCⅡ码。HHMMSSYYM1M1DD 分别为北京时间：时，分，秒，年，月，日；FF 为周波数的整数部分；F1F1 为周波数的小数点后第一、第二位小数；F2F2 为周波数的小数点后第三、第四位小数；H2H2M2M2S2S2 为周波钟的时分秒；以上数据均为压缩BCD 码。

5.电厂需要GPS时钟信号的系统和设备

需要GPS时钟信号的系统和装置主要有监控系统、继电保护装置、同步向量测量装置、故障录波系统、保信子站、行波测距装置等。

监控系统上位机对时方式为软对时，对时装置通过RS232和RS485接口将时间同步至站内通信机，站内通信机在将时间同步至监控系统上位机各个节点。监控系统下位机对时方式为DCFF 77对时，上位机FIB同步光纤接收器在接到GPS时钟同步主机的时间信号后并通过光纤传至下位机FIB光纤接收器通过解析后送至SOE模块。继保室继电保护装置、同步向量测量装置、故障录波系统、保信子站、行波测距等采用的对时方式为B码对时（其中除阿海珐保护装置用交流B码对时外其他的均才采用直流B码对时），他们均以硬接线方式将GPS的B码对时信号引入，通过自有的解析程序后进行对时。在机旁盘的发电机保护，故障录波器、主变保护等装置的对时传输过程类似于监控系统下位机，不同之处在与他们的对时方式采用的B码对时。

6.结语

我厂时钟同步装置定时精准，从投产至今运行稳定。为我厂监控系统、保护装置等重要设备提供精准时间，是电厂事故分析的重要依据，同时也是电厂无人值班建设的关键性因素。