宏偉熱電廠電氣部分GPS授時接入分析

摘 要：該文結合電廠電氣部分GPS授時接入情況，主要從時鐘對時、接線方式、保護及自動裝置接口類型的選擇分析入手，闡述各裝置在與GPS時鐘對接時應該注意的技術問題，分析其原因以及如何解決這些問題，為今后我廠繼電保護及自動裝置再接入GPS時鐘時提供了有利的理論和實踐經驗。

關鍵詞：同步時鐘 輸出卡板 差分 對時

中圖分類號：TP317文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0079-01

電力控制系統和裝置需要統一的、精確的時間，才能夠準確完成規定的功能和特定的配合工作，才可以更好地實現各系統的運行監控和故障分析，就可以通過各種電力系統自動化控制設備的開關動作、調整的先后順序及主內時間來分析事故的原因及過程。為了滿足上述要求，該廠電氣GPS裝置利用上海泰坦通信工程有限公司的TimeDA2000系列時鐘設備作為新GPS裝置代替老式BSS-3GPS同步時鐘，為繼電保護及自動化裝置提供可靠、標準、統一的時鐘源。

1 TimeDA2000時鐘特點

TimeDA2000可以達到納秒級的NTP輸出，不同卡板可以任意組合應用。即一臺TimeDA2000時鐘裝置將可以根據繼電保護及自動裝置的輸出接口類型不同而配置不同種類的輸出卡板（輸出板卡分TTL輸出板、422/485輸出板、空節點輸出板、RS232輸出板、IRIG輸出板、NTP輸出板、DCF77輸出板等7種輸出板），做到多種輸入輸出卡板選擇，靈活配置。

2 GPS對時方式和接線方式

2.1 GPS的對時方式

GPS的對時方式有三種：硬對時（分對時或秒對時）、軟對時（即由通訊報文來對時）和編碼對時（應用廣泛的IRIG-B對時）。

軟對時是以通訊報文的方式實現的，這個時間是包括年、月、日、時、分、秒、毫秒在內的完整時間，監控系統中一般是：總控或遠動裝置與GPS裝置通訊以獲得GPS的時間，再以廣播報文的方式發送到裝置。這種廣播的對時一般每隔一段時間廣播一次，如我廠南瑞RCS-9647發變組保護裝置GPS時鐘功能，其GPS通訊方式為1分鐘下發一次。報文對時會受距離限制，如RS-232口傳輸距離為30 m。由于對時報文存在固有傳播延時誤差，所以在精度要求高的場合不能滿足要求。

硬對時一般用分對時或秒對時，分對時將秒清零、秒對時將毫秒清零。理論上講，秒對時精度要高于分對時。分脈沖對時方式是現在國內外微機保護較常采用。例如我廠南瑞RCS-900系列微機保護中，可以在“裝置參數”中設置為“分對時”還是“秒對時”。若在液晶上有開入量顯示，當有0和1的變化或其它成功提示，則說明已經對上時了。

編碼對時目前常用的是IRIG-B對時，分調制和非調制兩種。IRIG-B碼實際上也可以看作是一種綜合對時方案，因為在其報文中包含了秒、分、小時、日期等時間信息，同時每一幀報文的第一個跳變又對應于整秒，相當于秒脈沖同步信號。

2.2 對時的接線方式

對時的接線方式是針對硬對時，按接線方式可分成差分對時與空接點方式兩種。差分是類似于485的電平信號，以總線方式將所有裝置掛在上面，GPS裝置定時（一般是整秒時）通過兩根信號線中A（+）與B（-）的電平變化脈沖向裝置發出對時信號。這種對時方式可以節省GPS輸出口數、GPS裝置與各保護測控裝置之間的對時線，還能保證對時的總線同步；如RCS-9000系列裝置就是采用差分方式對時。

空接點方式是類似于繼電器的接點信號，GPS裝置對時接點輸出要與每臺保護測控裝置對時輸入一一對應連接。

為提高精度，發電廠和變電站中一般采用硬對時和軟對時相結合的方式，即裝置通過通訊報文獲取年月日時分秒信息，同時通過脈沖信號精確到ms、μs，對于有編碼對時口（如IRIG-B）的裝置優先用編碼對時。我廠GPS對時方式主要為硬對時和編碼對時。

3 GPS授時接入分析

3.1 接口類型和輸出板卡的選擇

現場GPS時鐘接入時，首先要對各保護裝置和自動裝置的GPS接點對時方式進行統計，以便于GPS時鐘輸出卡板的選擇。若保護及自動裝置接口類型沒有確認正確，則不能與時鐘輸出卡板匹配，在接入GPS時鐘時不僅不能成功對時，甚至可能發生保護裝置失靈或誤動情況發生。我廠共有保護及自動裝置為39套，接入GPS終端接點42對，接口類型分別為差分B碼、差分485、以及空接點。因此TimeDA2000時鐘裝置信號輸出板需要配置IRIG-B信號輸出板、差需差分485輸出板和空接點輸出板。

3.2 授時接入裝置的對時方式的選擇

接口類型和卡板選擇好之后，還要對保護及自動裝置的對時方式進行確認。某些裝置可以提供分/秒對時選擇，但有些裝置在出廠前已經固定了GPS對時方式，我們利用TimeDA2000時鐘裝置輸出信號板的跳線切換方法，通過電路板上的十位撥碼開關實現時脈沖、分脈沖、秒脈沖以及天脈沖的選擇，將各裝置的對時方式統一歸納，進行合理排列，解決各裝置對時樣式多問題。

3.3 有源、無源空接點的接入

空接點授時接入時，特別要注意保護及自動裝置所提供GPS空接點的有、無源性以及電壓等級。因GPS裝置以空接點方式輸出其內部是一個三極管，有方向性，而且不能承受高電壓，一般要求是24伏開入，如果有些特殊的保護設備提供的電源是220 V的開入，由于電壓過高則會燒毀GPS輸出卡板。TimeDA2000時鐘裝置的空接點信號輸出板并不提供24電源，對于現場的某些保護或自動裝置所提供的GPS無源空接點接入點，則需要在其裝置本身取24V電源以保證空接點的有源性。如我廠南自廠家生產的110KV線路微機保護裝置PSL622C，其裝置提供的是無源空接點。我們在裝置上取24 V電源，將TimeDA2000時鐘輸出接點串接如保護裝置的24V+、GPS+、GSP-、24 V地，保證了裝置成功對時。

4 結語

繼電保護及自動裝置與GPS時鐘接入時，應先將保護裝置停電，理清待接入裝置GPS接點接入方法，避免因接線錯誤或裝置本身提供的GPS接點極性反向，造成保護誤動或裝置損壞。

參考文獻

[1]上海泰坦通信工程有限公司.TimeDA2000 系列產品用戶手冊.

[2]李天文.GPS原理及應用[M].2版.北京：科學出版社，2003