GPS時鐘同步技術在變電站電力自動化中的應用

程福周

摘 要：電網在運行過程中一旦發(fā)生故障，需要對其及時采取處理措施，從而降低影響。那么，為了確保電網系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，對各類故障需要進行準確的分析，以此作為防止災難性事故發(fā)生的依據，而進行處理和分析的基礎就是統(tǒng)一的時間基準。目前變電站已實現(xiàn)數字化和電子互感器的應用，為了確保各互感器、各變電站之間的同步采樣，一般采取GPS時鐘同步技術對變電站進行監(jiān)控。該文主要針對GPS市政同步技術在變電站電力自動化系統(tǒng)的中的應用進行了分析。

關鍵詞：GPS時鐘同步技術 變電所 電力自動化技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0041-01

由于電網運行時容易出現(xiàn)各種狀況，因此，需要對電網運行信息進行管理，掌握其實時信息。那么，GPS時鐘同步技術應用于電力自動化系統(tǒng)中，其主要作用是分析故障，監(jiān)控運行等，因此其是自動化電力系統(tǒng)中不可缺少的一部分。下面將對GPS時鐘同步技術在變電站電力系統(tǒng)中的應用進行分析。

1 GPS時鐘同步系統(tǒng)的原理

GPS時鐘同步系統(tǒng)的主要組成部分為電源、人機交換系統(tǒng)、衛(wèi)星信號系統(tǒng)、接受系統(tǒng)、CPU系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)等。其應用原理為通過系統(tǒng)的RS232接口接受衛(wèi)星信號，然后衛(wèi)星信號由CPU處理單元進行規(guī)約轉換成符合要求的時間信息，最后由輸出系統(tǒng)進行輸出。

GPS時鐘同步系統(tǒng)主要包括IRIC—B碼輸出對時、串行同步輸出對時、脈沖同步輸出對時三種對時方式。IRIC—B碼輸出對時具有精度高且標準的優(yōu)點，其輸出方式為BCD碼方式，有100個脈沖包含在輸出系統(tǒng)中，一般采用min，h，s等時間信息。脈沖同步輸出對時的原理為同步時鐘定期將一個精確的脈沖輸出，裝置會采用自動對時的方式進行對時，并消除裝置存在的走時誤差。脈沖同步輸出方式對時間信息是不能直接表達的，被授時的裝置會應為時間的錯誤而出現(xiàn)走勢錯誤。串行同步輸出對時輸出時間信息的方式為單行數據流，其方式較為復雜，需要很長一段時間對接收的的信息進行整理，因此，系統(tǒng)對時的精確度不是很高，鑒于這一定，串行同步輸出對時在添加時間標記方面應用較多。

2 GPS時鐘同步技術在變電站電力系統(tǒng)中的應用

2.1 GPS時鐘同步技術應用概述

在變電所中應用GPS時鐘同步技術的裝置較多，如自動化系統(tǒng)占控層設備、故障錄波器、測控系統(tǒng)等。應用GPS時鐘同步技術一般可記錄事件的順序，并對故障錄波和定位，還可進行同步相量測量，在兩個變電站之間可采用GPS時鐘同步技術進行同步試驗，從而檢驗線路縱聯(lián)保護裝置，電子式互感器的同步采樣也可應用GPS時鐘同步技術。GPS時鐘對時接口有多種接口方式。在實際運用中變電所中各種裝置接口類型并不相同，一般會采用多種對時接口方式，那么現(xiàn)在以一個110kV變電改造系統(tǒng)為例，闡述GPS時鐘同步技術的應用。該變電站高壓室和保護室安裝GPS時間同步系統(tǒng)屏，然后配備一個主時鐘，該主時鐘具有提供標準時間信號、接收、處理GPS衛(wèi)星信息等功能。首先由GPS時鐘同步系統(tǒng)發(fā)出基準信號給主時鐘，主時鐘再對其進行對時，主時鐘在無法接收基準信息時會自動走時，并且其走時的精度仍然較高，直到GPS時鐘同步系統(tǒng)的基準信息恢復正常后其也會恢復自動對時。該變電站的組網形式是以太網，RS232接口和RS495部分設備主要的接口，而IRIC—B接口是新安裝的高壓室線路保護、主變保護1和主變保護2及主變電線路的控制裝置的主接口，其輸出對時選擇的是IRIC—B碼輸出對時，以上新安裝的各裝置均接入GPS時鐘同步系統(tǒng)的IRIC—B輸出接口，接入時“+”和“-”分別用1和2表示。而針對不是IRIC—B輸出接口的老設備則接入GPS同步系統(tǒng)的RS232接口，另外對于特殊情況的故障錄波器可采用將分脈沖和秒脈沖接入空接點的方式實現(xiàn)硬接點對時。

2.2 GPS時鐘系統(tǒng)應用于電力自動化系統(tǒng)中的同步技術要求

GPS時鐘系統(tǒng)應用于電力自動化設備中，其精度并不是一成不變的，而是根據設備的重要程度不同而改變的。根據相關規(guī)范要求，GPS時鐘同步精度為以下四中情況，在線路行波故障測距裝置、同步向量測量裝置等裝置中應用的是時鐘同步準確度在1 μs以內。故障錄波器、SOE裝置、遠程終端裝置等應用時鐘同步準確度為在1ms以內；微機保護裝置、安全自動裝置等采用時鐘同步準確度為10m以內；時鐘同步準確度在1s以內的為電能量采集裝置、符合用電監(jiān)控終端裝置等。

2.3 GPS時鐘同步技術應用時的注意事項

在GPS同步系統(tǒng)運行過程中需要對其進行日常的維護保養(yǎng)，以確保其效率、功能、精度達到標準要求，從而保證其安全運行。所以，GPS同步技術在變電站應用過程中，需要制定合理的檢查規(guī)劃，并對其系統(tǒng)運行情況進行定期檢查，檢查分為幾個方面，首先，對顯示面板上的無線信號進行檢查，檢查顯示面板中的衛(wèi)星輸量，在確定衛(wèi)星輸量無誤后，對各個設備顯示的時間與面板上的顯示時間進行對時，使各設備的都正常運行，通過定期檢查，能有效避免出現(xiàn)故障，提高系統(tǒng)的運行可靠性。為了達到自檢的效果，需要將監(jiān)視裝置安裝在GPS時鐘同步系統(tǒng)運行過程中的GPS屏中，通過監(jiān)視裝置可對GPS時鐘系統(tǒng)實施監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)便會發(fā)出警報提醒工作人員，如系統(tǒng)電源消失、裝置運行異常，IRIC—B信號異常等。一般在GPS時鐘同步系統(tǒng)處于正常狀態(tài)下其電源正常，而且IPPS脈沖指示燈會出現(xiàn)閃爍，頻率為1次/s。若IRIC—B信號消失時，會出現(xiàn)自動報警，這時工作人員應對系統(tǒng)進行全面的檢查。

3 結語

GPS時鐘同步技術在變電所電力系統(tǒng)中應用較為廣泛，且有良好的應用價值。其在變電所電力系統(tǒng)中能提供高效、精準的的時鐘信息，實現(xiàn)變電站的準確對時，提高了變電站的運行穩(wěn)定性。GPS同步系統(tǒng)一般采用三種對時方式，其中IRIC—B碼輸出對時為主要的對時方式，并且接口為IRIC—B接口。在實際應用中應根據不同的裝置選擇不同的對時方式和接口，并對系統(tǒng)運行情況進行及時檢查，以維護系統(tǒng)的安全可靠性。

參考文獻

[1] 郭威.GPS時鐘同步技術在變電站電力自動化中的應用[J].黑龍江科技信息，2014（8）：89.

[2] 崔國忠.電力系統(tǒng)時鐘同步技術探討[J].電工技術，2014（3）：61-62.

[3] 鄭光華.變電站電力自動化中GPS時鐘同步技術的應用分析[J].企業(yè)技術開發(fā)，2014（23下半月）：54，56.