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基于GPS的变电站内部时间同步方法

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：崔振伟

[导读] 摘要：电力事业的迅速发展，电力自动化水平得到了显著提高。

        国网黎城县供电公司山西省长治市黎城县 047600
        摘要：电力事业的迅速发展，电力自动化水平得到了显著提高。从供电服务的安全稳定角度来讲，对于电力企业的变电站来说，在它的电力自动化系统中，它的控制、保护、测量以及安全自动装置等都需要有精确标准的对时，这样可以确保电力系统各个环节之间的有序衔接，实现对电力设备的高效控制管理。本文通过对GPS时钟同步技术的介绍分析，探讨了它在变电站电力自动化中的实际应用。
        关键字：变电站；电力自动化；GPS时钟同步技术
        电力企业体制改革的不断深入，使得电力自动化水平大大提高，变电站工作管理中的电力控制、保护、测量以及记录装置的正常稳定运行都离不开精确的时钟基准作保障。在科学技术的广泛应用下，GPS时钟同步技术得到了进一步的推广应用，这种时钟同步技术具有实用性强、精确度高等的优势特点，可以实现变电站内和变电站时间的准确对时，而且对时的精度可以达到微秒的级别，因此，它在现代变电站电力自动化中的应用是有重要意义的。
        1GPS时钟同步技术的综述
        GPS时钟同步技术是以全球定位系统为基础的新型时钟同步技术，它在电力自动化系统中的应用可以大大提高系统运行的安全性和可靠性。从其结构构成来看，它的构成系统主要由电源、人机交互系统、卫星信号接收系统、CPU处理系统以及输出系统等部分构成，从其工作运行原理来看，它接收GPS卫星信号的是RS232接口，在CPU中央处理单元的应用下来实现对GPS卫星信号的转换，使其成为符合标准要求的时间信息，然后在对其进行输出。具体如下图所示：
        2GPS时钟同步技术的运作
        GPS时钟同步技术的主要作用是起到对时的作用，在实际应用总它的对时方式有三种，即串行同步输出对时、脉冲同步输出对时以及IRIG—B码输出对时。这三种输出方式各有各自的优势特点，下面以作分析：
        首先，串行同步输出对时。这种对时方式在应用时较为复杂，它是通过串行数据流的方式把时间信息进行输出，它在对接收到的信息进行处理时，往往需要花费一定的时间，在这一过程中就会对系统的对时精度带来一定的影响，基于此，它的应用对象主要集中在时间标记的添加方面。
        其次，脉冲同步输出对时是采用同步时钟，输出精确的脉冲，输出的时间频率有一定的规律性，装置在接收到脉冲信息后，会自动的进行对时处理，这样可以消除装置存在的走时误差，需要注意的是，这种方式是不能直接提供时间信息的，一旦时间源出现了失误，就会直接导致被授时装置出现走时错误。
        第三，IRIG—B码输出对时是按照BCD的形式进行输出，每次输出都会含有大约100个脉冲，输出的时间单位一般以秒、分、时等来表示，从它的实际应用效果来看，它具有对时精确度高和具有标准时间信息的特点。
        3GPS时钟同步技术在变电站电力自动化中的实际应用分析
        3.1从当前变电站电力自动化时间同步现在来看，GPS时钟同步技术可以对多种对时实现兼容，其中包括编码对时、硬对时以及网络NTP对时等。在变电站结构构成中，它的很多装置都可以接入到GPS时钟同步系统中完成对时，例如测控装置、自动化系统站控层设备、故障录波器以及微机保护装置等等。那么从GPS时钟对时进行分析，它的接口也可以分为多种状况，像RS232串口输出、RS485串口输出、秒脉冲1PPS输出以及分脉冲1PPM输出等等，那么对于变电站电力自动化运行来说，要确保其运行的准确性和稳定性，就需要其中部分装置接入GPS时钟同步技术体系中来完成对时，上述提到装置的接口类型有很多种，因此，在实际的应用当中，还需要根据实际状况的不同来结合使用多种不同的对时接口方式。

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        我们以110kv变电站的改造为分析对象，对GPS时钟同步技术的实际应用进行研究：
        对于其在110kv变电站中应用GPS时钟同步技术，要把GPS时间同步技术体系安装在变电站的高压室和保护室中，安装结束之后再配备一个标准的同步主时钟，这个主时钟要具备有对GPS卫星信号的接收和处理以及提供标准同步时间信号等的特性。主时钟在接收到GPS时间同步系统所发出的基准信号时，会自动的按照基准信号进行对时处理，那么在特殊情况下，一旦主时钟不能接收到GPS时间同步系统所发出的基准信号时，就会自行走时并保持精确度，只要基准恢复之后，主时钟就会自动的与其进行对时。
        3.2GPS时钟同步技术实行过程中的要点
        首先，在变电站电力自动化运行中，要尽可能的确保GPS时钟同步技术可以安全稳定的实现运行，并它的运行功能、效率以及精确度等方面都与相关要求标准相一致，就需要总是日常的维护保养工作，对GPS时钟同步技术进行定期的检查检测，对其走时的精确性进行测试。对于负责维护保养的工作人员来说，首先要根据其实际应用状况制定一个科学合理的检修维护方案，对检查的周期有合理设置，在开始检查时首先要对显示面板上的天线信号进行检查，而后再对显示面板中锁定的卫星数量进行检查核对，确保数量完整后，根据显示面板上锁显示的时间来对各个设备显示的时间进行对时处理，这样可以保证参与对时系统的各个设备都可以保持正常良好的工作运行状态，减少了走时误差的产生，另外，定期的对GPS时钟同步系统进行检查，还可以促进同步系统自身运行可靠性和稳定性的提高，这对于当前变电站电力自动化技术的应用来说是非常有利的。
        其次，设置相关的监视监控设备。GPS时钟同步技术在实际运行过程中还需要在GPS屏中安装相应的监视装置，这样可以使工作人员对GPS时钟同步系统进行实时监控，从而掌握其运行的实时状态，一旦出现电源消失、装置自检异常以及IRIG—B信号异常等的状况时，可以在第一时间发出信号警示，提示工作人员要对故障采取有效措施进行处理解决，确保GPS时钟同步技术运行的安全性和科学性，使其可以更好的发挥自身作用。我们从实际的应用来看，GPS时钟同步技术在处于正常运行状态下时，它的电源指示也会处于正常显示，而且IPPS脉冲指示灯也会有规律的进行显示，那么发生了IRIG—B信号消失状况，就会出现报警警示，这也就说明了它没有接收到正确完整的IRIG—B输入信号，导致运行出现无序状况，需要技术人员对其运行系统进行全面认真的检测，在找到问题的发生原因后，采取行之有效的处理措施进行应对，保证变电站电力自动化运行的高效合理。
        4总结
        随着我国社会的快速发展，对于电力能源的需求量明显加大，对于电力企业来说，在新形势下，加强供电服务质量，提高供电服务水平是满足用电需求的有效措施。变电站电力自动化中采用GPS时钟同步技术可以有效实现变电站变电、配电以及供电活动的顺利开展，使电力资源得到高效利用同时也大大提高了变电站运行的安全性和稳定性，GPS时钟同步技术具有一些的优势特点，是现代电力企业中不可缺失的技术体系，需要电力企业从社会用电以及自身现状入手做好GPS时钟同步技术的高效利用，从而推动变电站的良好运行。
        参考文献
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