GPS时钟同步技术在变电站电力自动化中的应用

程福周

摘 要：电网在运行过程中一旦发生故障，需要对其及时采取处理措施，从而降低影响。那么，为了确保电网系统的安全和稳定，对各类故障需要进行准确的分析，以此作为防止灾难性事故发生的依据，而进行处理和分析的基础就是统一的时间基准。目前变电站已实现数字化和电子互感器的应用，为了确保各互感器、各变电站之间的同步采样，一般采取GPS时钟同步技术对变电站进行监控。该文主要针对GPS市政同步技术在变电站电力自动化系统的中的应用进行了分析。

关键词：GPS时钟同步技术 变电所 电力自动化技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0041-01

由于电网运行时容易出现各种状况，因此，需要对电网运行信息进行管理，掌握其实时信息。那么，GPS时钟同步技术应用于电力自动化系统中，其主要作用是分析故障，监控运行等，因此其是自动化电力系统中不可缺少的一部分。下面将对GPS时钟同步技术在变电站电力系统中的应用进行分析。

1 GPS时钟同步系统的原理

GPS时钟同步系统的主要组成部分为电源、人机交换系统、卫星信号系统、接受系统、CPU系统、输出系统等。其应用原理为通过系统的RS232接口接受卫星信号，然后卫星信号由CPU处理单元进行规约转换成符合要求的时间信息，最后由输出系统进行输出。

GPS时钟同步系统主要包括IRIC—B码输出对时、串行同步输出对时、脉冲同步输出对时三种对时方式。IRIC—B码输出对时具有精度高且标准的优点，其输出方式为BCD码方式，有100个脉冲包含在输出系统中，一般采用min，h，s等时间信息。脉冲同步输出对时的原理为同步时钟定期将一个精确的脉冲输出，装置会采用自动对时的方式进行对时，并消除装置存在的走时误差。脉冲同步输出方式对时间信息是不能直接表达的，被授时的装置会应为时间的错误而出现走势错误。串行同步输出对时输出时间信息的方式为单行数据流，其方式较为复杂，需要很长一段时间对接收的的信息进行整理，因此，系统对时的精确度不是很高，鉴于这一定，串行同步输出对时在添加时间标记方面应用较多。

2 GPS时钟同步技术在变电站电力系统中的应用

2.1 GPS时钟同步技术应用概述

在变电所中应用GPS时钟同步技术的装置较多，如自动化系统占控层设备、故障录波器、测控系统等。应用GPS时钟同步技术一般可记录事件的顺序，并对故障录波和定位，还可进行同步相量测量，在两个变电站之间可采用GPS时钟同步技术进行同步试验，从而检验线路纵联保护装置，电子式互感器的同步采样也可应用GPS时钟同步技术。GPS时钟对时接口有多种接口方式。在实际运用中变电所中各种装置接口类型并不相同，一般会采用多种对时接口方式，那么现在以一个110kV变电改造系统为例，阐述GPS时钟同步技术的应用。该变电站高压室和保护室安装GPS时间同步系统屏，然后配备一个主时钟，该主时钟具有提供标准时间信号、接收、处理GPS卫星信息等功能。首先由GPS时钟同步系统发出基准信号给主时钟，主时钟再对其进行对时，主时钟在无法接收基准信息时会自动走时，并且其走时的精度仍然较高，直到GPS时钟同步系统的基准信息恢复正常后其也会恢复自动对时。该变电站的组网形式是以太网，RS232接口和RS495部分设备主要的接口，而IRIC—B接口是新安装的高压室线路保护、主变保护1和主变保护2及主变电线路的控制装置的主接口，其输出对时选择的是IRIC—B码输出对时，以上新安装的各装置均接入GPS时钟同步系统的IRIC—B输出接口，接入时“+”和“-”分别用1和2表示。而针对不是IRIC—B输出接口的老设备则接入GPS同步系统的RS232接口，另外对于特殊情况的故障录波器可采用将分脉冲和秒脉冲接入空接点的方式实现硬接点对时。

2.2 GPS时钟系统应用于电力自动化系统中的同步技术要求

GPS时钟系统应用于电力自动化设备中，其精度并不是一成不变的，而是根据设备的重要程度不同而改变的。根据相关规范要求，GPS时钟同步精度为以下四中情况，在线路行波故障测距装置、同步向量测量装置等装置中应用的是时钟同步准确度在1 μs以内。故障录波器、SOE装置、远程终端装置等应用时钟同步准确度为在1ms以内；微机保护装置、安全自动装置等采用时钟同步准确度为10m以内；时钟同步准确度在1s以内的为电能量采集装置、符合用电监控终端装置等。

2.3 GPS时钟同步技术应用时的注意事项

在GPS同步系统运行过程中需要对其进行日常的维护保养，以确保其效率、功能、精度达到标准要求，从而保证其安全运行。所以，GPS同步技术在变电站应用过程中，需要制定合理的检查规划，并对其系统运行情况进行定期检查，检查分为几个方面，首先，对显示面板上的无线信号进行检查，检查显示面板中的卫星输量，在确定卫星输量无误后，对各个设备显示的时间与面板上的显示时间进行对时，使各设备的都正常运行，通过定期检查，能有效避免出现故障，提高系统的运行可靠性。为了达到自检的效果，需要将监视装置安装在GPS时钟同步系统运行过程中的GPS屏中，通过监视装置可对GPS时钟系统实施监控，一旦出现异常状态便会发出警报提醒工作人员，如系统电源消失、装置运行异常，IRIC—B信号异常等。一般在GPS时钟同步系统处于正常状态下其电源正常，而且IPPS脉冲指示灯会出现闪烁，频率为1次/s。若IRIC—B信号消失时，会出现自动报警，这时工作人员应对系统进行全面的检查。

3 结语

GPS时钟同步技术在变电所电力系统中应用较为广泛，且有良好的应用价值。其在变电所电力系统中能提供高效、精准的的时钟信息，实现变电站的准确对时，提高了变电站的运行稳定性。GPS同步系统一般采用三种对时方式，其中IRIC—B码输出对时为主要的对时方式，并且接口为IRIC—B接口。在实际应用中应根据不同的装置选择不同的对时方式和接口，并对系统运行情况进行及时检查，以维护系统的安全可靠性。

参考文献

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