GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘在電力系統(tǒng)變電站中的應(yīng)用
變電站GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘主要應(yīng)用于電網(wǎng),變電站,調(diào)度中心,自動化,電廠等對時(shí)間精度有要求的系統(tǒng)中,主要針對各個(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,是變電站自動化系統(tǒng)的最基本要求之一。
1、變電站GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的選擇
變電站GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的選擇,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,衛(wèi)星同步時(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GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的參數(shù)
山東正瑞 BG2000 GPS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、CDMA信號和遠(yuǎn)地傳送來的NTP時(shí)間信號以及IRIG-B碼信號獲得時(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、秒脈沖、分脈沖、串口時(shí)間信息信號、網(wǎng)絡(luò)授時(shí)接口及報(bào)警信息,系統(tǒng)對各種配置信息進(jìn)行自動保存,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 BG2000 GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘作為變電站時(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)。基于最可靠方式,本時(shí)鐘系統(tǒng)采用了雙星模式。雙模式同時(shí)接收國產(chǎn)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和美國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GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)應(yīng)用
變電站GPS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BG2000型時(shí)鐘同步系統(tǒng)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。
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。系統(tǒng)包括2臺時(shí)鐘主機(jī),實(shí)現(xiàn)雙主機(jī)熱備用。一臺時(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臺上位主時(shí)鐘的光同步時(shí)鐘信號。當(dāng)1臺主時(shí)鐘故障時(shí),分機(jī)會自動切換到備用主時(shí)鐘。當(dāng)2臺主時(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)鐘同步信號應(yīng)包括脈沖信號,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,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,查詢等功能;
4) 多種對時(shí)規(guī)約,可由用戶要求指定,支持硬對時(shí)(PPS、PPM、PPH)、軟對時(shí)(串口報(bào)文)、編碼對時(shí)(IRIG-B、DCF77)和網(wǎng)絡(luò)NTP對時(shí),可以滿足國內(nèi)外不同設(shè)備的對時(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)測要求;
7) 可選配同步監(jiān)測功能,可通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)間報(bào)文交互或監(jiān)測IRIG-B(DC/AC)碼,秒脈沖等方式實(shí)現(xiàn)時(shí)間信號的監(jiān)測。
4、變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)的說明
變電站衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備均采用模塊化配置設(shè)備,輸出信號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)自動化設(shè)備,因此各個(gè)設(shè)備的對時(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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