对时的应用

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1、0 概述 电力系统事故分析主要依靠两个方面，一是事故分析，二是时间基准。微机保护及微机故障 录波装置的应用已经比较全面地记录了故障信息，但时间基准的不统一给故障分析特别是故障的 综合、全面分析带来了极大的不便，随着电网的日益复杂、装机容量的提高和电网的扩大，提供 标准时间的时钟及时钟基准成为电厂、变电站乃至整个电力系统的迫切需要。全球定位系统（GPS ）的出现为实现这些需求提供了可能。1 GPS系统简介 全球定位系统是由导航卫星测时、测距、定位的导航系统，它由导航卫星、地面控制站和用 户接收机组成。此处主要介绍与对时系统有关的 GPS 接收机的对时接口及其有关部分。GPS对时接口一般有：RS2

2、32串口输出、RS485串口输出，非调制IRIG-B输出信号，分 脉冲1PPM输出信号，秒脉冲1PPS输出信号等；如还有其它类型的接口，还可以要求生产厂 家增加扩展插件，一般有：分脉冲输出板、秒脉冲输出板、BCD码输出板、RS232/RS485输出 板、非调制IRIG_B信号输出板、调制IRIG_B信号输出板可供选择、IRIG_B信号输入板等。 各输出插件的外形如图 1 所示。1 * ” V：j|:?J 1 :匚 1二 1 k1r-1. k；1：1：.7i.i-1.i 1r .i i.r 1 1-1:4i2； 二11L：匚L_l j . j-1 鱼177siir3f J1 11 Ti图 5 G

3、PS 背板图由于232C串口信号的传输长度有限（约为15米），而我厂GPS安装处距DCS系统服务 器的距离较长，为保证对时信号的可靠性，同时增加GPS系统的冗余度，我们使用了两台GPS 接收器，分别安装在电气故障录波器和DCS系统服务器室。我厂GPS对时系统配置图如图6 所示。图 6 GPS 对时系统配置图704、705 机组 DCS 系统各操作员站通过 DCS 服务器通过 GPS 对时集线器进行对时， 通过对时集线器获得标准时钟，从而使我厂 DCS 系统的各个组件的时钟同步，而 DCS 服务器 则通过RS232接口与GPS接收装置连接，从而获得精确度高达l“s的标准时间。通过以上手 段，我厂

4、整个 DCS 系统控制的锅炉、汽机等辅机及其它的电气辅助设备在发生变位或异常时， DCS 系统记录的事件时间与标准时钟达到了一致，做到事件记录的时刻及不同专业间时间基准 的同步，保证了故障分析和对运行中出现的异常事件进行分析时，不同专业中的不同设备上的模 拟量和开关量有统一的时间基准，保证了分析的可靠性和有效性，方便了对机组运行出现各种事 件的追溯。4 运行维护中的注意事项为保证 GPS 系统的功能、精度和效率，应做好日常的保养和维护工作，应定时对 GPS 对 时系统各个部件进行检查，首选应检查 GPD 装置显示面板上的天线信号是否正常，再检查显示 面板上锁定的卫星数量（一般应为 3 个左右）

5、，以上两项正常后再用显示面板上所显示的时间 与各个对时设备上所显示或打印的时间进行比对，以确认对时系统内所有参与对时的设备的对时 单元工作正常，定时对系统内的各个部件进行巡检以保证整个系统的可靠性。我厂的 GPS 对时系统自组建以来已经正常运行三年有余，它不但有效地减少了检修和运行 人员的工作量，还使我厂极大多数的运行设备有了统一、标准的时间基准，方便了对运行中出现 的各种事件的分析和追溯，为我厂向更高管理层次迈进提供了技术保障。在变电站中，各类自动化及继电保护装置的时间同步是进行事故分析的基准，计算机 监控系统、故障录波器和微机保护装置都需要由统一的时钟源向它们提供标准时间。国内 变电站主要

6、以 GPS 时间信号作为主时钟的外部时间基准。3种对时方式：硬对时（分对时或秒对时）、软对时（即由通讯报文来对时）和编码对 时（应用广泛的 IRIG-B 对时）。软对时是以通讯报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、秒、毫秒 在内的完整时间，监控系统中一般是：总控或远动装置与GPS装置通讯以获得GPS的时间， 再以广播报文的方式发送到装置。这种广播的对时一般每隔一段时间广播一次，如南瑞 RCS-9698CD是1分钟下发一次。报文对时会受距离限制，如RS-232 口传输距离为30m。由 于对时报文存在固有传播延时误差，所以在精度要求高的场合不能满足要求。硬对时一般用分对时或秒对时，分

7、对时将秒清零、秒对时将毫秒清零。理论上讲，秒 对时精度要高于分对时。分脉冲对时方式是现在国内外微机保护较常采用。在南瑞 RCS-900 系列微机保护中，可以在“装置参数”中设置为“分对时”还是“秒对时”。若在液晶上 有开入量显示，当有 0 和 1 的变化，则说明已经对上时了。硬对时按接线方式又可分成差分对时与空接点方式两种。差分是类似于 485 的电平信号，以总线方式将所有装置挂在上面， GPS 装置定时（一般 是整秒时）通过两根信号线中A （+）与B（-）的电平变化脉冲向装置发出对时信号。这种 对时方式可以节省GPS输出口数、GPS装置与各保护测控装置之间的对时线，还能保证对时 的总线同步；

8、如 RCS-9000 系列装置就是采用差分方式对时。空接点方式是类似于继电器的接点信号， GPS 装置对时接点输出与每台保护测控装置对 时输入一一对应连接。注意我们说 GPS 装置以空接点方式输出其实其内部是一个三极管， 有方向性，而且不能承受高电压，一般要求是 24 伏开入，如果用户是要 220V 的开入要做 特殊的处理。编码对时：目前常用的 IRIG-B 对时，分调制和非调制两种。 IRIG-B 码实际上也可以看 作是一种综合对时方案，因为在其报文中包含了秒、分、小时、日期等时间信息，同时每 一帧报文的第一个跳变又对应于整秒，相当于秒脉冲同步信号。为提高精度，变电站中一般采用硬对时和软对时相结合的方式，即装置通过通讯报文 获取年月日时分秒信息，同时通过脉冲信号精确到ms、us，对于有编码对时口（如IRIG-B） 的装置优先用编码对时。