GPS时钟同步技术在变电站电力自动化中的应用

隗玉琦 冯爽 崔中星

摘 要：一段时间以来，科学技术和讯息技术的研究成果在变电站控制系统中的持续有效运用大力促进了变电装置调控水平的不断升级。运算监视体系、测控机构、微机联锁控制、故障示波装置以及变电控制系统内其他配套装备的恰当运用及紧密配合都要求变电机构给它们显示出精准一致的时间讯息。所以变电装置的高效运作及高效控制必须设置一个精准的时间均一体系。笔者导入GPS型时钟并行装置，依托对时钟并行体系的定义及其在变电装置自动化控制体系中的惯用方式展开系统的分析，在统一其有关对时模式的前提下，对GPS型时钟并行体系在变电装置自动型控制体系中的有效运作实施了系统型的探究。

关键词：GPS时钟并行体系；变电装置自动型控制；IRIG-B校时码

电力体系是属于一种统一型的实时控制系统，在变电装置体系内出现异常情况时，必须对装置内的所有单元操作系统依照一致的时间限定下展开整体的系统运行监测及故障判断研究，进而增强电力运行装置事故判断及平稳调控的效果，且真正地实现电力系统运行的平稳性及精准性。所以笔者以GPS型时钟并行体系在变电装置自动型控制系统中的有效应用作为探讨目标，依托对时钟并行体系的定义及惯用操作模式展开深入的阐释，且依照其在变电装置自动型控制体系中的3类定时模式，对GPS型时钟并行体系在变电装置自动型控制系统中的实践运用浅谈一下个人的见解。

1 时钟并行体系概述

1.1 时钟并行体系定义

所言电力式时钟并行体系就是指变电控制装置时钟并行体系，它依托利用两条外设的B码作为基准，给变电装置展示稳定、准确而且具备高冗余水平的时间对应讯息，且选取当今现代化的时间性频率测试工艺来驯服晶振系统，让待时型电路所提供的时间并行讯息精准并行于变电装置GPS型定位及外部提供B码的时间对应点上，进而给变电控制装置自动型运作体系提供出高平稳度及高精准质量的并行讯息。

1.2 时钟并行体系的普通组成模式

普通的时钟并行体系重点涵盖了基础型时钟并行体系、主辅型时钟并行体系以及主体备用型时钟并行体系。基础型时钟并行体系重点依托一架主导时钟及其对应的讯息传送媒介一起组成，依照变电装置自动型控制体系对时钟并行体系的功能需求及工艺要求，主导型时钟应当备有接入端，以便依托其来接受前一层时钟并行体系传递出的有线型时间定点讯息。主辅型时钟并行体系在拥有主导时钟及讯息传导媒介之外，也涵盖了多架从动型时钟，从而给接受时装备及对应的自动型控制系统校对时辰。

2 变电装置GPS型时钟并行体系的校时模式和运作机理

GPS型时钟并行体系重点运用RS232型接入端对GPS型卫星所传出的讯息进行接受，相关装置接受到GPS型卫星传送的讯息之后，它的CPU中心处置机构即启动对讯息的规范、加工、转送，并与本地的时间进行转型变换，进而让讯息达到RS232、RS422及RS485等接入端基准的对应需求。GPS型时钟并行体系重点包括GPS型卫星讯息接受构件、传出机构/拓展机构、CPU机构部分还有电源机构部分及人机互动功能模块等机构一同组成。针对现实来说，GPS时钟同步系统的常用对时方式主要有3种，分别为脉冲对时、串口对时和编码对时。

2.1 脉冲对时

脉冲对时的过程为：GPS同步时钟每隔一定的时间间隔便会向系统输出一个精确的同步脉冲，系统被授时装置在接收到同步时钟所发出的同步脉冲后便进行对时，从而消除当前装置内部时钟走时的误差。脉冲对时的优点是通过使各类被授时装置进行同步对时，进而使得系统装置具有很高的对时精度；其缺点为：只提供秒同步的信息，而具体的日期时间值无法传递，一般需要和其他对时方式配合使用。

2.2 串口对时

串口对时就是将时刻信息以串行数据流的形式进行输出。串口对时的具体过程为：被授时装置接收每秒一次的串行时间信息来获取时间同步。在装置未接收到广播对时令的该段时间内，装置时钟通常存在着自身误差问题。同脉冲对时相比，基于串行数据流的串口对时要较为复雜。此外，在此接收过程中，对相关信息处理所消耗的时间也会对时间同步的对时精度产生较大影响。因此，串口对时主要用于对事件添加相应的时间标记。

3 GPS时钟同步系统在变电站自动化系统中的实现与应用

通讯报文与脉冲对时是GPS时钟同步系统在变电站自动化系统中得以应用的主要方式。首先，在变电站配置GPS时钟同步装置，通过串行接口对处理单元和站内数据进行时钟同步。其次，将经同步后的处理单元作为变电站自动化系统的时间源，通过将间隔层测控和其他智能设备数据相结合的方式来对基于现场总线的通信报文进行对时。值得注意的是，由于存在通信传输延迟，系统间隔层时钟对时的精准度最高只能达到毫秒级。此外，再利用GPS时钟同步系统装置中的1pps（或者1ppm、1pph）脉冲上升沿对时钟的秒位进行清零，从而实现系统中各设备时钟的精确对时。该种应用对时方式对于变电站自动化系统中的各间隔设备来说，其时钟同步主要是依靠通讯报文与脉冲对时相结合的方式来共同完成的。

4 结语

通过分析研究，我们不难发现GPS时钟同步系统在变电站中的大量部署使得站内的相关设备有了统一、标准的时间基准。以此为基础，对于运行中出现的各类事件可以更为方便的进行追溯、比较和分析，并最终显著提高了电力系统的自动化水平，为国家电网监管水平的迈进提供了强有力的技术保障。

参考文献

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[2]张玉春，杨成峰，彭丽，等.基于GPS的输电线路故障测距方法的研究[J].广东电力，2007，20（10）：10-16.

[3]曹华珍，陈允平，陈华.基于GPS的电力系统暂态稳定预测[J].华中电力，2000，13（6）：4-7.

（作者单位：国网山东省电力公司检修公司）