提高500kV博尚串補站串補設備對時精度

段慧娟 申寶松 李 佳

（云南電網公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

近年來，變電站中計算機監控系統、微機保護裝置、微機故障錄波裝置以及各類智能裝置得到了廣泛的應用，極大地提高了變電站自動化水平。在自動化系統中，各個智能裝置、監控服務器設備各自硬件都有自己的硬件時鐘，不同硬件時鐘回路的品質差異，其固有誤差難以避免，使系統中的各個自動裝置的配合工作不能夠形成一個精確統一的時間。當電力系統發生故障時，變電站各系統需要在統一時間基準下的運行監控和事故后故障分析，通過各保護動作、開關分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程，進一步實施反措，可以保障電力網的安全穩定。

現代電網大部分都是以超高壓輸電、大機組和自動化為主要特征的現代化大電網，規模龐大，運行方式日益復雜，提供標準時間的時鐘基準成為電廠、變電站乃至整個電力系統的迫切需要。因此，如何對實時時鐘實現時間同步，達到全網的時間統一，長期以來一直是電力系統追求的目標。目前，GPS 衛星標準時間是一種很精確的時鐘源，引入GPS衛星標準時鐘源同步變電站自動化系統的各個智能設備的時鐘，是實現變電站自動化系統時鐘統一的重要手段。

1 問題發現

2010年5月在博尚變串補站定檢實施過程當中，經過測試發現串補站的設備GPS 對時精度不滿足規程要求，誤差在600ms 左右。測試數據如圖1和圖2所示。

由圖可見，這樣的時間精度影響到運行監控和事故后故障分析，為了保障該串補站GPS 對時系統精度滿足運行要求，使站內各個自動裝置能夠形成一個精確統一的時間，是下一步探討問題的癥結所在。

圖1 測試時后臺信息截取

2 原因分析

1）串補設備現場實際對時情況

該串補設備是西門子的設備，它的對時是通過原先站內的B 碼擴展單元引出兩路對時源，再通過成都可為公司CT-KZ001 擴展裝置轉換給西門子系統SΙCLOCK TC 400 裝置，由這個裝置給西門子串補系統進行對時。對時示意圖如圖3所示。

原因一：B 碼擴展單元輸出接點不滿足要求。自動化人員經過測試發現B 碼擴展單元輸出接點滿足精度要求，此原因排除。

原因二：CT-KZ001 時間信號輸出擴展箱 與B 碼源的接口存在問題。經過測試，確定裝置與B碼源的接口沒有問題。

原因三：CT-KZ001 時間信號輸出擴展箱本身硬件問題。經過測試，確定裝置硬件本身沒有問題。

原因四：西門子系統本身的對時存在問題。經過測試，確定西門子系統本身問題。

原因五：西門子系統SΙCLOCK TC 400 對時轉換裝置與CT-KZ001 的接口存在問題。

圖3 串補設備對時示意圖

3 實際測試逐一排查

對三方設備的連接點作測試。

1）用示波器在南瑞科技B 碼送到成都可為擴展口處，測試值為1ms，測試結果滿足2ms 的要求。

2）用示波器在成都可為擴展出口處，測試值為1ms，測試結果滿足2ms 的要求。

3）用示波器在西門子DCF77 接口處，測試值為65ms，測試結果不滿足2ms 的要求。

經檢查，西門子對時轉換裝置（SΙCLOCK TC 400）接收的DCF77 信號波形與其輸出的DCF77 信號波形不一致，為方便對比，對時轉換裝置輸出的DCF77 信號波形做了反相處理。

圖4 現場測試工作

對時轉換裝置輸出的DCF77 信號是經過光纖送至各串補繼電器小室，然后經過光電轉換后送至串補通信接口裝置從而實現對時，通訊接口裝置接收的對時信號實際為經過光電轉換后的DCF77 對時信號。

圖5 測試波形比對

我們在串補繼電器小室內對經過光電轉換后的DCF77 對時信號與TTL 秒脈沖信號再次進行波形比對發現，真正為通信接口裝置對時的DCF77 對時信號與TTL 秒脈沖信號的時間差約為64μs。

圖6 脈寬測試

根據光纖傳輸理論，光在光纖介質中的傳播速度為v的話，那么其表達式可為v=c/n，式中，n為傳輸光波的波長為λ 時光纖纖芯的折射率，c為光波在自由空間的傳播速度。當廣播在光纖中以速度v傳播的時候，長度為L的光纖產生的延時可以表示為Δt=L/v=Ln/c。取L=200m，n=1.5，c=3×108m/s，則Δt=1μs。

從上述計算結果可以得出，信號真正在傳輸的過程中產生的光纖延時約 1μs，遠小于實際延時64μs。這說明從西門子對時轉換裝置開始到串補繼電器小室內的光電轉換裝置結束的整條對時信號回路延時較大，從而造成通信接口裝置對時精度遠大于1ms 的精度要求。

4 確定主要原因

通過逐一排查和測算，出現該問題的主要原因得以確定，即：西門子系統SΙCLOCK TC 400 對時轉換裝置與CT-KZ001 的接口存在問題。

5 主要解決措施

針對上述原因分析，從硬件和軟件兩大方面尋找解決問題的措施：

1）硬件解決存在的問題：難度大、增加費用開支、需要時間長。

2）軟件解決：簡單易行、費用低、需要時間短。即修改接口程序，對對時差做補償。

最后確定了主要解決的措施軟件解決：即修改接口程序，對對時差做補償。

6 解決措施的實施及驗證

1）試驗驗證

通過對接口程序的修改，對對時差做了補償之后，再次對其進行測試。對時精度誤差從起初的600ms 左右，縮小到120ms。圖7為補償后的波形測試。

圖7 補償后的測試波形效果檢查

2）效果檢查

經過人為修正，提高了500kV 博尚串補設備的對時精度，對時精度誤差從起初的600ms 左右，縮小到120ms。

3）效果比對

圖9 程序修改后TTL 秒脈沖信號精度測試記錄

圖10 修正前與修正后信息截取比對

4）效益評價

在復雜的電網系統下，有效地保障和提高數據的實時性和正確性，使得現場運行人員以及調度運行人員能夠準確的分析判斷，有利于對電網的安全穩定運行進行實時掌控。

7 結論

對新投或改擴建的變電站，應結合現場情況認真分析自動化這塊工作的設計情況，審核其合理性，若發現存在問題，要及時與相關部門聯系，把問題消滅在萌芽狀態。通過本次消缺工作的開展，我們緊緊圍繞如何提高500kV 博尚串補站串補設備對時精度問題提出了切實可行的解決方案。

目前博尚串補站的對時精度還能夠進一步提高，今后我們將繼續對此問題跟蹤，并加以解決，使之進一步完善。