GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)在綜自變電站中的應(yīng)用

近幾年來，隨著變電站自動(dòng)化水平的提高，在綜自變電站中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)故障錄波裝置以及各類數(shù)據(jù)管理機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，而這些自動(dòng)裝置的配合工作需要有一個(gè)精確統(tǒng)一的時(shí)間。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，既可實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后故障分析，也可以通過各保護(hù)動(dòng)作、開關(guān)分合的先后順序及準(zhǔn)確時(shí)間來分析事故的原因及過程。隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜、裝機(jī)容量的提高和電網(wǎng)的擴(kuò)大，提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)鐘基準(zhǔn)成為電廠、變電站乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的迫切需要，時(shí)鐘的統(tǒng)一是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施，是綜自變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本要求之一。

1 GPS時(shí)鐘衛(wèi)星同步系統(tǒng)的優(yōu)越性

　　變電站采用不同廠家的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化及線路微機(jī)保護(hù)裝置、故障錄波裝置、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等，變電站時(shí)間同步形式主要有以下幾種：

　?。?）各設(shè)備提供商采用各自獨(dú)立的時(shí)鐘，而各時(shí)鐘因產(chǎn)品質(zhì)量的差異，在對(duì)時(shí)精度上都有一定的偏差，從而使全廠各系統(tǒng)不能在統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與比較，給事后正確的故障分析判斷帶來很大隱患。

　?。?）通過主站對(duì)時(shí)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，調(diào)度中心主站通過通信通道下發(fā)對(duì)時(shí)命令同步系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電站的時(shí)鐘，這種方式需要專用的通信通道，由于從調(diào)度中心到達(dá)各個(gè)變電站的距離不一樣，通信延時(shí)也不一樣，因此只能保證系統(tǒng)時(shí)鐘在100毫秒級(jí)誤差的水平。

　?。?）采用一臺(tái)小型GPS接收機(jī)，提供多個(gè)RS232端口，用串口電纜逐一連接到各個(gè)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。但事實(shí)上這種同步方式也存在缺點(diǎn)，使用的電纜長度不能過長；服務(wù)器的反應(yīng)速度、客戶機(jī)的延遲都直接影響對(duì)時(shí)精度。而且各站往往有不同的裝置需要接收時(shí)鐘同步信號(hào)，接口不一，如RS-232/422/485串行口、脈沖、IRIG-B碼、DCF77格式接口等；裝置的數(shù)量也不等，造成GPS裝置的某些類型接口數(shù)量不夠或缺少某種類型的接口，需要增加一臺(tái)甚至數(shù)臺(tái)GPS接收機(jī)，而這往往受到資金不足或沒有安裝位置等限制。

　?。?）用GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)對(duì)時(shí)。GPS（全球定位系統(tǒng)Global Positioning System），美國軍方建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由專門的接收器接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，可以獲得位置、時(shí)間和其它相關(guān)信息。GPS系統(tǒng)每秒發(fā)送一次信號(hào)，其時(shí)間精度在1μs以內(nèi)，在任何時(shí)刻、在全球任何位置均能可靠接收到信號(hào)，衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，GPS發(fā)送的時(shí)間信息包含年、月、日、時(shí)、分、秒以及IPPS（標(biāo)準(zhǔn)秒）信號(hào)，因而具有很高的頻率精度（可達(dá)l0-12量級(jí)）和時(shí)間精度。在綜自變電站中采用GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一GPS時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控和事故后的故障分析。變電站的各種自動(dòng)化設(shè)備（如故障錄波器、微機(jī)保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)等），根據(jù)GPS提供的精確時(shí)鐘同步信號(hào)，統(tǒng)一變電站、調(diào)度中心的時(shí)間基準(zhǔn)，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，提高了SOE的時(shí)間準(zhǔn)確性，大大提高了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，為分析故障的情況及斷路器動(dòng)作的先后順序提供有力的證據(jù)，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定監(jiān)視和控制系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。

　　GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)很好地解決變電站統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)的問題，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)甚至站間的準(zhǔn)確對(duì)時(shí)，目前已經(jīng)成為最佳的對(duì)時(shí)方案，也是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。根據(jù)《廣東電網(wǎng)110～220kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求，我們?cè)诮甑男陆ㄕ净蚓C自改造站中均采用時(shí)間同步系統(tǒng)對(duì)變電站裝置進(jìn)行校時(shí)。在05年9月份廣東電網(wǎng)公司發(fā)布了《廣東電網(wǎng)變電站GPS時(shí)間同步系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，而此后的新建站或改造站GPS時(shí)間同步系統(tǒng)的管理、設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試和運(yùn)行均按該技術(shù)規(guī)范要求實(shí)施。

2 GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)的簡介及工作原理

　　GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)利用RS232接口接收GPS衛(wèi)星傳來的信號(hào)，然后經(jīng)主CPU中央處理單元的規(guī)約轉(zhuǎn)換、當(dāng)?shù)貢r(shí)間轉(zhuǎn)換成滿足各種要求的接口標(biāo)（RS232/RS422/RS485等）和時(shí)間編碼輸出（IRIG_B 碼，ASCII 碼等）。GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)一般由GPS衛(wèi)星信號(hào)接收部分、CPU部分、輸出或擴(kuò)展部分、電源部分、人機(jī)交互模塊部分組成。