提高500kV博尚串补站串补设备对时精度

段慧娟 申宝松 李 佳

（云南电网公司临沧供电局，云南 临沧 677000）

近年来，变电站中计算机监控系统、微机保护装置、微机故障录波装置以及各类智能装置得到了广泛的应用，极大地提高了变电站自动化水平。在自动化系统中，各个智能装置、监控服务器设备各自硬件都有自己的硬件时钟，不同硬件时钟回路的品质差异，其固有误差难以避免，使系统中的各个自动装置的配合工作不能够形成一个精确统一的时间。当电力系统发生故障时，变电站各系统需要在统一时间基准下的运行监控和事故后故障分析，通过各保护动作、开关分合的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程，进一步实施反措，可以保障电力网的安全稳定。

现代电网大部分都是以超高压输电、大机组和自动化为主要特征的现代化大电网，规模庞大，运行方式日益复杂，提供标准时间的时钟基准成为电厂、变电站乃至整个电力系统的迫切需要。因此，如何对实时时钟实现时间同步，达到全网的时间统一，长期以来一直是电力系统追求的目标。目前，GPS 卫星标准时间是一种很精确的时钟源，引入GPS卫星标准时钟源同步变电站自动化系统的各个智能设备的时钟，是实现变电站自动化系统时钟统一的重要手段。

1 问题发现

2010年5月在博尚变串补站定检实施过程当中，经过测试发现串补站的设备GPS 对时精度不满足规程要求，误差在600ms 左右。测试数据如图1和图2所示。

由图可见，这样的时间精度影响到运行监控和事故后故障分析，为了保障该串补站GPS 对时系统精度满足运行要求，使站内各个自动装置能够形成一个精确统一的时间，是下一步探讨问题的症结所在。

图1 测试时后台信息截取

2 原因分析

1）串补设备现场实际对时情况

该串补设备是西门子的设备，它的对时是通过原先站内的B 码扩展单元引出两路对时源，再通过成都可为公司CT-KZ001 扩展装置转换给西门子系统SΙCLOCK TC 400 装置，由这个装置给西门子串补系统进行对时。对时示意图如图3所示。

原因一：B 码扩展单元输出接点不满足要求。自动化人员经过测试发现B 码扩展单元输出接点满足精度要求，此原因排除。

原因二：CT-KZ001 时间信号输出扩展箱 与B 码源的接口存在问题。经过测试，确定装置与B码源的接口没有问题。

原因三：CT-KZ001 时间信号输出扩展箱本身硬件问题。经过测试，确定装置硬件本身没有问题。

原因四：西门子系统本身的对时存在问题。经过测试，确定西门子系统本身问题。

原因五：西门子系统SΙCLOCK TC 400 对时转换装置与CT-KZ001 的接口存在问题。

图3 串补设备对时示意图

3 实际测试逐一排查

对三方设备的连接点作测试。

1）用示波器在南瑞科技B 码送到成都可为扩展口处，测试值为1ms，测试结果满足2ms 的要求。

2）用示波器在成都可为扩展出口处，测试值为1ms，测试结果满足2ms 的要求。

3）用示波器在西门子DCF77 接口处，测试值为65ms，测试结果不满足2ms 的要求。

经检查，西门子对时转换装置（SΙCLOCK TC 400）接收的DCF77 信号波形与其输出的DCF77 信号波形不一致，为方便对比，对时转换装置输出的DCF77 信号波形做了反相处理。

图4 现场测试工作

对时转换装置输出的DCF77 信号是经过光纤送至各串补继电器小室，然后经过光电转换后送至串补通信接口装置从而实现对时，通讯接口装置接收的对时信号实际为经过光电转换后的DCF77 对时信号。

图5 测试波形比对

我们在串补继电器小室内对经过光电转换后的DCF77 对时信号与TTL 秒脉冲信号再次进行波形比对发现，真正为通信接口装置对时的DCF77 对时信号与TTL 秒脉冲信号的时间差约为64μs。

图6 脉宽测试

根据光纤传输理论，光在光纤介质中的传播速度为v的话，那么其表达式可为v=c/n，式中，n为传输光波的波长为λ 时光纤纤芯的折射率，c为光波在自由空间的传播速度。当广播在光纤中以速度v传播的时候，长度为L的光纤产生的延时可以表示为Δt=L/v=Ln/c。取L=200m，n=1.5，c=3×108m/s，则Δt=1μs。

从上述计算结果可以得出，信号真正在传输的过程中产生的光纤延时约 1μs，远小于实际延时64μs。这说明从西门子对时转换装置开始到串补继电器小室内的光电转换装置结束的整条对时信号回路延时较大，从而造成通信接口装置对时精度远大于1ms 的精度要求。

4 确定主要原因

通过逐一排查和测算，出现该问题的主要原因得以确定，即：西门子系统SΙCLOCK TC 400 对时转换装置与CT-KZ001 的接口存在问题。

5 主要解决措施

针对上述原因分析，从硬件和软件两大方面寻找解决问题的措施：

1）硬件解决存在的问题：难度大、增加费用开支、需要时间长。

2）软件解决：简单易行、费用低、需要时间短。即修改接口程序，对对时差做补偿。

最后确定了主要解决的措施软件解决：即修改接口程序，对对时差做补偿。

6 解决措施的实施及验证

1）试验验证

通过对接口程序的修改，对对时差做了补偿之后，再次对其进行测试。对时精度误差从起初的600ms 左右，缩小到120ms。图7为补偿后的波形测试。

图7 补偿后的测试波形效果检查

2）效果检查

经过人为修正，提高了500kV 博尚串补设备的对时精度，对时精度误差从起初的600ms 左右，缩小到120ms。

3）效果比对

图9 程序修改后TTL 秒脉冲信号精度测试记录

图10 修正前与修正后信息截取比对

4）效益评价

在复杂的电网系统下，有效地保障和提高数据的实时性和正确性，使得现场运行人员以及调度运行人员能够准确的分析判断，有利于对电网的安全稳定运行进行实时掌控。

7 结论

对新投或改扩建的变电站，应结合现场情况认真分析自动化这块工作的设计情况，审核其合理性，若发现存在问题，要及时与相关部门联系，把问题消灭在萌芽状态。通过本次消缺工作的开展，我们紧紧围绕如何提高500kV 博尚串补站串补设备对时精度问题提出了切实可行的解决方案。

目前博尚串补站的对时精度还能够进一步提高，今后我们将继续对此问题跟踪，并加以解决，使之进一步完善。