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衛(wèi)星同步時(shí)鐘在電力系統(tǒng)變電站中的應(yīng)用

前言：

變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)主要應(yīng)用于電網(wǎng)，變電站，調(diào)度中心，自動(dòng)化，電廠等對(duì)時(shí)間精度有要求的系統(tǒng)中，主要針對(duì)各個(gè)系統(tǒng)調(diào)控有序運(yùn)行的時(shí)間觸發(fā)性問題，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，是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本要求之一。

 

1、變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)的選擇

 

變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)的選擇，應(yīng)該考慮應(yīng)用環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)備的相互調(diào)控問題，還要考慮整個(gè)系統(tǒng)中時(shí)鐘的配置性問題，其對(duì)變電站時(shí)鐘系統(tǒng)的授時(shí)依據(jù)有著基礎(chǔ)的參考性。

變電站由于系統(tǒng)的龐大性和整體環(huán)境的復(fù)雜性，變電站時(shí)鐘系統(tǒng)在配置中有著完整的時(shí)間同步規(guī)范，并隨著變電站系統(tǒng)設(shè)備的不同更新，時(shí)間同步規(guī)范也隨之進(jìn)行修改增補(bǔ)。

 

2、變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)參數(shù)

 

GPS/BG2000衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、本地時(shí)鐘系統(tǒng)以及由這3種時(shí)鐘系統(tǒng)組合信號(hào)變換的輔助光電子系統(tǒng)組成。接收GPS（全球定位系統(tǒng)）、北斗衛(wèi)星信號(hào)、CDMA信號(hào)和遠(yuǎn)地傳送來的NTP時(shí)間信號(hào)以及IRIG-B碼信號(hào)獲得時(shí)間信息，可根據(jù)客戶不同需求，選擇相應(yīng)的功能的板卡，同步產(chǎn)生IRIG-B碼信號(hào)、秒脈沖、分脈沖、串口時(shí)間信息信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)授時(shí)接口及報(bào)警信息，系統(tǒng)對(duì)各種配置信息進(jìn)行自動(dòng)保存，是建立時(shí)間尺度、實(shí)現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)一同步的實(shí)用型電子儀器。

本地守時(shí)系統(tǒng)精度為10-8，高為10-9。在GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)正常的情況下，本地時(shí)鐘系統(tǒng)被衛(wèi)星所同步。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)連接故障時(shí)，時(shí)鐘主機(jī)自動(dòng)切換到本地時(shí)鐘，仍舊能夠提供高精度時(shí)鐘輸出。

在電力行業(yè)應(yīng)用中，我們主要以GPS/BG2000型作為變電站時(shí)鐘系統(tǒng)的主時(shí)鐘，該衛(wèi)星雙模接收系統(tǒng)既能夠同時(shí)接收北斗/GPS雙星系統(tǒng)，也能夠單獨(dú)分別接收GPS或者北斗衛(wèi)星系統(tǒng)?；谧羁煽糠绞剑緯r(shí)鐘系統(tǒng)采用了雙星模式。雙模式同時(shí)接收國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和美國(guó)GPS全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星，使得參與同步定位的衛(wèi)星數(shù)量大幅增加，并且搜星速度快，同步定位精度比單獨(dú)GPS方式更高，時(shí)鐘精度更精準(zhǔn)。

 

3、變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)用

 

變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)受系統(tǒng)及整個(gè)大環(huán)境的影響，分為多個(gè)階段進(jìn)行設(shè)備的配置及擴(kuò)展。

我們以變電站原料站基地項(xiàng)目為主進(jìn)行說明，原料站主要用于電廠內(nèi)操作中心，數(shù)據(jù)中心，預(yù)留車間三環(huán)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步，用于兩套同樣配置的GPS/BD2000型衛(wèi)星同步時(shí)鐘放置在操作中心，連接三個(gè)系統(tǒng)的核心交換機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)第一階段運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時(shí)間同步問題。

 

系統(tǒng)圖如下所示：

 

設(shè)備在前期配置過程中，需要在樓頂或空曠的地方安裝北斗GPS雙模天線，便于更好的接收衛(wèi)星信號(hào)。系統(tǒng)包括2臺(tái)時(shí)鐘主機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙主機(jī)熱備用。一臺(tái)時(shí)鐘主機(jī)故障時(shí)，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。

分機(jī)包括本地守時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)和能夠接受2臺(tái)上位主時(shí)鐘的光同步時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)1臺(tái)主時(shí)鐘故障時(shí)，分機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到備用主時(shí)鐘。當(dāng)2臺(tái)主時(shí)鐘均未連接時(shí)，分機(jī)保持高精度自身時(shí)鐘運(yùn)行。

變電站時(shí)鐘系統(tǒng)輸出的時(shí)鐘同步信號(hào)應(yīng)包括脈沖信號(hào)，IRIG-B(DC/AC)碼，RS485串口時(shí)間報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文等信號(hào)，且滿足以下功能：

1） 具有運(yùn)行狀態(tài)指示，時(shí)間信息顯示，故障指示等功能；

2） 具有電源告警，故障告警功能；

3） 具有參數(shù)設(shè)置，日志信息存儲(chǔ)，查詢等功能；

4） 多種對(duì)時(shí)規(guī)約，可由用戶要求指定，支持硬對(duì)時(shí)（PPS、PPM、PPH）、軟對(duì)時(shí)（串口報(bào)文）、編碼對(duì)時(shí)（IRIG-B、DCF77）和網(wǎng)絡(luò)NTP對(duì)時(shí)，可以滿足國(guó)內(nèi)外不同設(shè)備的對(duì)時(shí)接口要求。   

5） 多時(shí)間源可供選擇，除采用GPS系統(tǒng)外，還可選用我國(guó)的北斗星系統(tǒng)，可靠性更高。

6） 整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)采用統(tǒng)一的信息接口和數(shù)據(jù)模型，滿足站端時(shí)間同步狀態(tài)監(jiān)測(cè)要求；

7） 可選配同步監(jiān)測(cè)功能，可通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文交互或監(jiān)測(cè)IRIG-B(DC/AC)碼，秒脈沖等方式實(shí)現(xiàn)時(shí)間信號(hào)的監(jiān)測(cè)。

 

4、變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)的說明

 

變電站時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備均采用模塊化配置設(shè)備，輸出信號(hào)功能及性能完全滿足電廠所需要被授時(shí)設(shè)備的要求。且后期擴(kuò)展設(shè)備的配置，在項(xiàng)目應(yīng)用中，一般建議與第一階段時(shí)鐘系統(tǒng)配置相同，這是由于部分電廠在后期延展時(shí)，進(jìn)行區(qū)別與其他校時(shí)應(yīng)用或系統(tǒng)要求的不同可進(jìn)行更改。

山東正瑞生產(chǎn)的變電站衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)，多時(shí)鐘之間傳遞的信息傳輸采用適用于變電站的授時(shí)方式，通常IRIG-B碼比較常用，且與間隔層，過程層設(shè)備時(shí)間信息傳輸采用IRIG-B(DC)碼較多，與站控層設(shè)備之間的信息傳輸采用NTP/SNTP方式較多。

 

結(jié)語：

由于電廠、變電站大多采用不同廠家的微機(jī)自動(dòng)化設(shè)備，因此各個(gè)設(shè)備的對(duì)時(shí)方式也各不相同。需要根據(jù)變電站的系統(tǒng)調(diào)控性分期投運(yùn)，同時(shí)需要對(duì)直接主控設(shè)備、擁有IRIG-B碼接口的設(shè)備、串口直接連接的工控機(jī)、需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置的插卡式卡槽機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步設(shè)置等一些新的配置要求。

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