GPS时间同步系统在变电站的应用
GPS卫星时钟同步系统在综自变电站中的应用
科技信息
０科教前 凸０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２０ ０ ８年
第１ ７期
Ｇ Ｓ 星 钟 步 统 综自 站 的 用 Ｐ 卫 时 同 系 在 变电 中 应
张 丽 伊
（ ｏ ｒｓ ｐ ｙｂｕ ｅ ｕｈ ｉｈｏ ｉｙＧｕａ ｇ ｏ ｇ ｐ ｏｖｎ ｅ５１ ０ １） ｐ ｗｅ ｕ ｐｌ ｒ ａ ，ｕ ｚ ｕｃｔ ｎ ｄ ｎ ｒ ｉｃ ６ ０
ห้องสมุดไป่ตู้
【 ｓ ａｔＩ ｈｓｐ ｐｒｈ ｒ ｃｐｅｏ Ｐ ｓｐｅｅｔｄａｄ ｓｖｒｌｃｍｍ ｎ ａｃｓ ｍ ｄｓＢｅａａ ｚｄ１１ ｍ ｈ ｓｓｏ ｈｓｐｐ ｒｉ ｔｅ Ａｂｔ ｃ］ ｔｉ ａ ｅ，ｅｐ ｎｉｌ ｆＧ ｓｉ ｒｓｎｅ ｎ ｅｅａ ｏ ｏ ｃｅｓ ０ ｅ ３ ｎ ｌ ｅ ． ｅｅ ｐ ａｅ ｆ ｉ ａｅ ｓ ｈ ｒ ｎ ｔ ｉ ７ ｙ １ ｔ
【 ｙｗ ｒｓＧ Ｓｓｂｔｔ ｎａ ｔ ｔ ｎｓｓ ｍ Ｋｅ ｏ ｄ ］ Ｐ 、 ｓａｏ ｕｏ ｉ ｙｔ ｕ ｉ ｍａｏ ｅ
‘
近几 年 来 ， 随着 变 电站 自动化 水 平 的 提 高 ． 综 自变 电 站 中 计 算 在 Ｇ Ｓ卫 星时 钟 同步 系 统 利 用 Ｒ ２ ２接 口接 收 Ｇ ｓ卫 星传 来 的信 Ｐ Ｓ３ Ｐ 机 监 控 系统 、 机 保 护 装 置 、 机 故 障 录 波装 置 以 及 各 类 数 据 管 理 机 号 ， 后 经 主 Ｃ Ｕ中 央 处 理 单 元 的规 约 转 换 、 微 微 然 Ｐ 当地 时 间 转 换成 满 足各 得 到 了广 泛 的 应 用 ， 而这 些 自动 装置 的配 合 工 作需 要 有 一 个 精 确 统 一 种 要 求 的接 口标 （ Ｓ ３ ／ ４ ２Ｒ ４ ５等 ）和 时 间 编 码 输 出 （ Ｉ — Ｒ ２ ２ＲＳ２ ／ Ｓ８ Ｉ ＧＢ Ｒ 的 时 间 。 当电 力 系统 发 生 故 障 时 ， 可 实 现 全 站各 系统 在 统 一 时 间 基 码 ， Ｓ Ｉ码 等 ） Ｐ 既 Ａ ＣＩ 。Ｇ Ｓ卫 星 时 钟 同步 系 统 一 般 由 Ｇ Ｓ卫 星 信 号 接 收部 Ｐ 准 下 的运 行 监控 和 事 故 后 故 障 分 析 。 可 以 通过 各 保 护 动 作 、 关 分 分 、 Ｐ 也 开 Ｃ Ｕ部 分 、 出或 扩 展 部 分 、 源部 分 、 机 交互 模 块 部分 组 成 。 输 电 人 合 的 先后 顺 序 及 准 确 时 间来 分 析 事 故 的 原 因 及 过 程 。 电 网 的 １ 复 ３益 Ｇ Ｓ时钟 同 步 系统 主要 有 同 步 脉 冲 输 出 、串 行 时 间 信 息 输 出和 Ｐ 杂 、 机 容量 的提 高 和 电 网 的扩 大 ， 供 标 准 时 间 的 时 钟 基 准 成 为 电 Ｉ Ｇ Ｂ码 输 出三 种 对 时 方式 。 装 提 ＲＩ — 厂 、 电 站乃 至 整 个 电力 系 统 的迫 切 需 要 ， 钟 的统 一 是 保 证 电 力 系 变 时 脉 冲 同 步输 出方 式 ， 同步 时 钟 每 隔一 定 的 时 间 问 隔输 出一 个 精 即 统 安 全运 行 ， 高 运 行 水 平 的一 个 重 要 措 施 ， 提 是综 自变 电 站 自动 化 系 确 的 同 步 脉 冲 。被 授 时装 置 在 接 收 到 同 步脉 冲 后 进 行 对 时 ， 消除 装 置 统 的最 基 本 要求 之 一 。 内部 时 钟 的走 时 误 差 。 脉 冲 同步 的 缺点 是无 法 直 接 提 供 时 间信 息 ， 被
GPS卫星时钟同步系统在电厂变电站中的应用
各 系统 在统 一时 间基 准下 的运行 监视 和控制 以及 对 应事故 的故障分 析 ， 可 以通过各 种保 护装 置 、 也 断路 器分 合 的先 后顺 序按 照标 准时 间来 分 析事故 的原 因 及发展 过 程 。随着 各地 区智 能 电网 的逐 步 建 立 ， 提 供标 准时 间 的时钟 基 准成 为 电厂 、 电站 乃 至 整 个 变 电力 系统 的迫切 需要 。
２ ＧＰ Ｓ卫 星 时钟 同步 系统 组成 与对 时 方式
Ｇ Ｓ系统 每秒 发送 一 次信 号 ， 次发 送 信 号 的 Ｐ 每
时 间准确 度 在 １ Ｓ以 内 ， 且 在 地 球 表 面 任 一 地 并
点 、 一 时刻均 能 准 确 的接 收 到 时 间信 号 。 由于 卫 任 星不 问 断地发 送 自身 的星 历 参 数 和 时 间信 息 ， Ｓ ＧＰ 发送 的 时间信 息包 含年 、 、 时 、 、 以及 Ｉ Ｐ 月 日、 分 秒 ＰＳ （ 准秒 ） 号 ， 而 具 有 很 高 的 频 率 准 确 度 （ 达 标 信 因 可 １ Ｏ量级 ） 时间精 准度 。在 综合 自动化 系 统 中采 用 和 ＧＰ Ｓ卫 星 时钟 同步 系统有 着 明显 的优 势 ， 以实 现 可 全厂 、 站各 设备 在统一 ＧＰ Ｓ时 间基准 下 的运行 和 事 故后 的事 故分 析 。变 电站 的所 有 自动 化 设备 （ 故 如
电力系统自动化GPS精确对时的解决方案
电力系统自动化 GPS精确对时的解决方案摘要：对于电力系统和自动化统一对时问题来讲，在本文论述内容中提出了，在变电站内共享GPS，然后通过GPS产生 IRIG-B码，再结合微机保护来实现对自动化装置的同时对时。
对于这种对直的模式来讲，主要是实现了GPS资源的共享与应用，最主要的特点就是能够通过同时进行来保证对时结果的准确性，所以在本文中将对电力系统自动化GPS精确对时应用及存在问题和解决对策进行探讨。
关键词：电力系统；GPS；对时1.前言在上个世纪80年代之后，电网调度自动化程度不断提升，而且在电力系统当中应用了微机保护而对于微机保护来讲，最主要的要求就是要保证电网系统的时间统一，所以在这一背景下对电网时间统一的需求越来越迫切。
在准确统一的时间基准的前提下，可以再出现操作及故障，或者是发生连续故障时触发危机的保护动作行为，然后对故障类型及原因和发生的发生过程进行分析，便于后续的问题解决与经验总结。
所以增强电网自动化及安全英雄应当是以电力网的时间精准及统一为基础的，我国电力系统在发展过程中为了实现此目标进行了非常多的研究，在本文中将主要针对GPS资源共享应用保障精确对时的相关问题进行探讨。
2.电力网时钟偏差原因2.1 GPS可以提供准确的时间在电力网时钟使用过程中，精准到一毫秒是微机装置在使用过程中产生事件信息标识的最基本要求，所以对于电力系统自动化系统来讲，在实现对事件信息处理时，最基本的要求就是要保障时间的分辨率在一毫秒，而针对微秒没有进行要求。
在wamap系统的通信协议当中，时间进行表示所采用的是时间因子的模式所以毫秒是所有电力自动化系统在通信协议建设时的最基本要求，只需要精确到微秒，就能够保证在使用时实现必要的通信。
而对于GPS来讲，在使用时输出误差的情况是不会导致微机装置时钟出现偏差的，所以GPS当中的ppm以及PPS等同步时钟输出精度是达到了纳秒级的，要远远超出电力系统在使用时对时间的精度要求。
变电站自动化系统GPS对时原因及原理分析
２ ． ２ 站端 监控 系 统 对 时 方 式
站端监控系 统电脑在接收 远动装置 （ 子站） 对时命令后 ， 通
过Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ ／ ４ ２ ２ ／ ４ ８ ５ 、 Ｌ Ｏ Ｎ 或 以 太 网方 式 ， 逐 一 连 接 到 各 个 智 能
设备来实现 时间 同步 。但这种 同步方式也存在 缺点Fra bibliotek， 首先是 串
１ ． ２ 装 置 守 时 能 力 不 一 致
３ ． ２ ＧＰ Ｓ装 置 的 输 出对 时 方式
各种 保护装 置 、 测控 单元 、 录波装 置等智 能设备 上都装有 内部 时 钟 ， 但 由于 设 备 质 量 的 差 异 ， 在 对 时 精 度 上 存 在 一 定 的
３ ． ２ ． １ 同 步 脉 冲 输 出方 式
３ ． １ ＧＰＳ装 置 原 理
１ 变 电站 智 能 设 备 需 要 时 间 同 步 的 原 因 分 析
１ ． １ 统 一 时 间 基 准 分 析 数 据
Ｇ Ｐ Ｓ是 英文 Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ（ 全球定位 系统） 的 简 称， 利用 Ｇ Ｐ Ｓ定 位 卫 星 ， 在 全球 范 围内进行 实 时定位 、 导 航 的
口对 时 使 用 的 电缆 长 度 不 能 过 长 ， 其 次 监 控 服 务 器 的 反 应 速 度、 延 迟 都 直 接 影 响 对 时 精 度 。目前 ， 在 综 合 自动 化 变 电站 和 数 字 化 变 电站 中 ， 已不 使 用 该 种 对 时 方 式 。
２ ． ３ ＧＰ Ｓ 系 统 对 时 方 式
Ｓ对 时系统 每秒发送一 次信 号 ， 并且不 间断地 发送 自 统 一时间基准 ， 可 以对 变 电 站 进 行 有 效 的运 行 监 控 和 事 故 系 统。ＧＰ 其 中， 发送 的时间信 息包含 年 、 月、 分析 。 对于故障录波而 言， 如果两端录波数据 的时间基准统一 ， 身 的星历参 数和时 间信 息 ，
浅谈变电站GPS时钟同步系统
两个波 段发 射三 种伪 随机 码 ： Ｃ ／ Ａ码 （ 粗 钟通过 输出接 口模 块将时钟信号送至站 内不 同 的测控 、保护 、录波 、Ｐ ＭＵ等各类二次设备 。 Ｐ码 （ 精码）和 Ｙ码 （ 加密的 Ｐ码 ）。
、
是否 正 常 。
在 检测 ＧＰ Ｓ装 置 的输 出时，需先 用万 用 表直 流电压 档来测试各个端子信号输 出电平 。
为便 于 今后对 光 纤通 道进 行 维护 ，光缆 应按进终端盒 的顺序起从 左到右标记 ，尾纤 的 标记顺序也应从左 到右排 列 ，当光缆熔接完成
Ｐ ｓ 全球定位系统
Ｇ Ｐ Ｓ 系统 简 介
以某 ５ ０ ０ ｋ Ｖ变 电站 为例 ，该 站采 用南 汇
生产 的 ＮＨ 一 ９ ０ ０ ０型时 间 同步系 统 ，实 现 与全
文， 实时地 计算 出测站 的三维位 置 ， 甚至三 维 速度和时间。 ２ ． ２ Ｇ Ｐ Ｓ 在 电力 系统 中的应用 目前 ＧＰ Ｓ主要用 校验时钟 ，如全 网的继 电保护装置 、故 障录 波装置 、其他 自动装置及 调度 自动 化系 统都 留有 ＧＰ Ｓ接 口，这些 接 口 和 Ｇ Ｐ Ｓ信 号接 收机 连接 ，装 置 内部 有 自动校
电力电子 ・ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
浅谈 变电站 Ｇ Ｐ Ｓ时钟 同步 系统
文／ 夏 建勋 张伟 张项
的传播时间 ， 解译 出 ＧＰ Ｓ卫星所发送的导航 电 随 着 电 网规 模 的 日益 扩 大， 建 立一 套统 一 的 时钟 同步 系统对 全 网所有设备 进行对 时意义重 大。 本 文介 绍 了 Ｇ Ｐ Ｓ时钟 同 步 系统及 其 在 电 力 系统 中的应 用情 况 ，并 对Ｇ Ｐ Ｓ系统 安 装 及 维 护 过 程 中 的 些 注 意 事 宜进 行 了 阐 述 。
变电站GPS时间同步系统的配置
维普资讯
内 蒙 古 电 力 技 术 和继 电保护小 室 的电磁场环境 下正 常运 行 。
２０ 年第 ２ 卷第 １ ０８ ６ 期
根据请求 输Hale Waihona Puke 出或按用 户指定 的方式输 出 。
５２ 时 间 同 步 信 号 电 接 口 ．
４ Ｇ Ｓ时 钟对 时 系 统 的 构成 Ｐ
互 为备用 。主时钟应 满足所 有 时间 同步 信号扩 展装
ｆ 收稿 日期】２ ０ － １０ ０８ ０ － ８
【 作者 简 介］葛 惠珠 （９ ２ ） 女 ， 蒙古 人 ， 业 于 华 北 电力 大 学 ， 士 学位 ， 级 工程 师 ， 事 输 变 电 工程 电气 二次 设 计 工 作 。 １６一 ， 内 毕 学 高 从
（ ）Ｇ Ｓ时 钟对 时系统应 能在变 电站 的控制 室 ６ Ｐ
机互 为热备用 ， 实现 时 间基 准信号互 为热 备用 。 某一
主 时钟发生故 障 时 ，能 自动接收 另一 台主时钟 的标
准 时间 同步信 号 。 （ ）每 台时 间同步信号 扩展装 置分别 接收 来 自 ３
２台主 时钟 的对时 信号 ，并实 现 ２个 时 间基 准 信号
３ Ｇ Ｓ时钟 对 时 系 统 的功 能要 求 Ｐ
（ ）Ｇ Ｓ时钟 对 时 系统 采用 模块 化 设 计 ， 根 １ Ｐ 可 据 需求灵 活配置 。
责任 ， 加强管 理 。因此 ， 统一 时钟是保 证 电力系 统安 全运行 、 提高 生产和运 行维护 水平 的一个 重要措施 。
（ ）主时钟及 时 间同步信 号扩 展装置应 具有 时 ２
Ｇ Ｓ时钟对 时 系统 由 主时钟 和时 间 同步信号扩 Ｐ
展装 置构 成 ，主时钟 和时 间同步信 号 扩展装 置 由 ３
变电站GPS授时方式与二次设备时间同步
监控 网 络 报 文 授时设 备 、二次 设备 、 成本 低 , 适 于 系 统 应 与脉冲校正 监控网络 、校时间隔 用 ,影响因素方较多
很多装置型号的串行报文输出信号 ,难以保障 较高的准确性和稳定性 (如图 1的 △t1 ) 。 3. 2 二次设备
二次设备对授时信号的接收过程 ,经过采集 、转 换和处理等均产生迟延的器件或环节 。例如 ,光电 隔离 、信号解调 、信息处理 、内部中断等等 。
二次设备在授时信号失去或授时间隔之间 ,依 靠内部时钟维持时间走时 ,常规或通用的二次设备 (如测控 、保护单元装置 )大多使用普通晶体振荡器 作为内部时基 ,稳定度约为每秒 ±20 ～30 μs的偏 差 。因此 ,授时或校时间隔过长会引起二次设备较 大的时间同步误差 。 二次设备的故障记录时间值是电网或站内准确 分析故障原因和及时消除隐患的依据 。可见 ,测量 输入回路和处理过程存在的迟延 ,也会引起记录时 间的偏差 。
第203039卷年第2月1期
2. 2. 5 脉冲校正与直接串行报文 参见图 6 ( b) ,类似于监控网络报文与脉冲校正
方式 ,区别是授时装置的串行报文信号直接送至二 次设备的专用授时端口 。该方式通常作为监控网络 报文与脉冲校正方式的补充形式 ,用于保障自动化 系统特殊二次设备接收时间信息的实时性 。
变电站自动化系统的二次设备构成 ,具有多厂 家 、多型号的特点 。综合上述授时原理和典型结构 , 目前通常用于变电站二次设备时间同步的授时方式 如下 : 2. 2. 1 监控网络报文
在图 5中 ,单纯采用授时装置的串行报文输出 信号 ,送至 COM 或 REM 环节进行规约转换后 ,通过 监控网络广播的方式送达各个二次设备 D。由于监 控网络的任务多重性 ,难以保障授时装置 TIM 串行 报文至设备 D 的实时性和稳定性 ,且各设备 D 的时 间信息处理方式不尽相同 ,该方式既不能满足电网 对子站的时间同步要求也不易满足站内二次设备之 间的时间同步性能 。 2. 2. 2 监控网络报文与脉冲校正
全球定位系统GPS在电力系统中的应用概要
全球定位系统GPS在电力系统中的应用概要全球定位系统（GPS）是一种定位技术，广泛应用于各种领域中，包括电力系统。
在电力系统中，GPS技术可以用于许多方面，如定位、时间同步、天气监测等。
本文将着重介绍GPS在电力系统中的应用，探讨其优势和未来趋势。
GPS在电力系统中的应用精确定位GPS技术可用于电力系统设备和线路的精确定位。
通过将GPS接收器安装在电力设备上，可以确定设备的精确位置、高度和方向。
这对于电力系统的日常运维和维护非常重要，可以帮助确定设备是否需要维修或更换，以及如何更好地规划维护工程。
时间同步GPS技术还可以用于时间同步。
在电力系统中，各种电气设备需要同步运作，以保持系统的稳定性和安全性。
由于电网运行的非常高速，因此需要高精度的时间同步来确保当前的操作在整个电力系统中同时发生。
使用GPS接收器接收到卫星发射的时间信号后，可以提供高精度的时间同步信息，以确保所有设备的同步运行。
天气监测GPS技术还可用于天气监测。
在电力系统中，气象条件对电力生产和输电线路可能产生影响。
通过GPS技术，可以确定电力设备和输电线路的精确位置，并配合气象监测设备，对当前的气象条件进行实时监测和汇报。
这对于电力系统的安全和可靠性非常重要。
GPS在电力系统中的优势高精度定位GPS技术可提供高精度的定位信息，可以在复杂的电力系统环境中确定精确的位置、高度和方向，有效提高电力设备和线路的安全性和可靠性。
时间同步精度高随着电力系统的发展，对时间同步的要求也越来越高。
使用GPS技术，可以提供高精度的时间同步信息，确保电力设备的同步运行，提高电力系统的稳定性。
实时监测和汇报通过将GPS技术与气象监测设备、传感器等配合使用，可以实现对电力设备运行状态、气象条件等方面的实时监测和汇报，提高电力系统的安全性和可靠性。
GPS在电力系统中的未来趋势随着GPS技术的发展和应用越来越广泛，其在电力系统中的应用将更加深入和广泛。
未来，GPS技术将继续提高定位和时间同步的精度，同时也将与其他技术和设备相结合，实现更多的实时监测和汇报功能，为电力系统的稳定性和安全性提供更强大的支持。
保护装置GPS对时
目前变电站接入了GPS对时，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，厂站与主张监控系统、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。
国内变电站主要以GPS时间信号作为主时钟的外部时间基准。
GPS的对时方式有三种：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；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，如果有些特殊的保护设备提供的电源是220V的开入要做特殊的处理。
电厂变电站GPS时钟同步系统
电厂/变电站GPS时钟同步系统方案建议书烟台赤龙电子高科有限公司目录一、系统概述 (2)二、对时方式和NTP协议简介 (3)三、电厂/变电站时间同步系统设计方案 (5)四、系统特点 (9)五、系统设备规格型号及介绍 (10)六、设备工作条件及技术指标 (17)七、典型应用 (20)八、相关检测 (21)九、公司简介 (22)第一部分系统概述一、建设时钟同步系统的重要性随着电厂、变电站自动化水平的提高，电力系统对时钟统一对时的要求愈来愈迫切，有了统一精确的时间，既可实现全厂（站）各系统在GPS时间基准下的运行监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作、调整的先后顺序及准确时间来分析事故的原因及过程。
统一精确的时间是保证电力系统安全运行，提高运行水平的一个重要措施。
二、时钟同步系统的优越性电厂（站）的时钟同步是一件十分重要的基础工作，现在电厂（站）大多采用不同厂家的计算机监控系统、DCS分布式控制系统、自动化及线路微机保护装置、故障录波装置、电能量计费系统、电液调速系统DEH、SCADA系统及各种输煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脱硫PLC等，以前的时间同步大多是各设备提供商采用各自独立的时钟，而各时钟因产品质量的差异，在对时精度上都有一定的偏差，从而使全厂各系统不能在统一时间基准的基础上进行数据分析与比较，给事后正确的故障分析判断带来很大隐患。
如今，人们已经充分意识到时间统一的重要性。
但是，统一时钟并不是单纯地并用GPS 时钟设备。
目前，人们普遍采用一台小型GPS接收机，提供多个RS232端口，用串口电缆逐一连接到各个计算机，实现时间同步。
但事实上，这种同步方式的缺点是，使用的电缆长度不能过长；服务器的反应速度、客户机的延迟都直接影响对时精度。
而且各电厂（站）往往有不同的装置需要接收时钟同步信号，其接口类型繁多，如RS-232/422/485串行口、脉冲、IRIG-B码、DCF77格式接口等；装置的数量也不等，所以在实际应用中常感到GPS 装置的某些类型接口数量不够或缺少某种类型的接口，其结果就是电厂中有些装置不能实现时钟同步，或者需要再增加一台甚至数台GPS装置，而这往往受到资金不足或没有安装位置等限制。
GPS时间同步系统的应用分析
有必要为全电网提供统一 的时间基准， 以满足系 统调度 自动化系统、 计算机监控系统和微机保护 装置、 安全 自动装置、 故障录波器等智能化设备对 时间同步的要求 ， 确保实时数据采集时间一致性，
全 球 定 位 系 统 （ ｌ ａ Ｐｓｉ ｉｇＳｓ ｍ Ｇｏ ｌ ｏｉｏ ｎ ｙｔ — ｂ ｔｎ ｅ Ｇ Ｓ 是美 国 １９ Ｐ） ９ ３年全 面建 成并 运 行 的新 一 代 卫 星导航 、 位 和授时 系统 。该 系统 由空 间卫 星 、 定 地 面控 制站 和用 户接 收机三 大部 分组成 。空 间卫 星
在 电力 系统 的应 用 方 面 ， Ｐ Ｇ Ｓ设 备 一般 是 通 过 网络 、 Ｓ３／ Ｓ８ 式 直 接 连 接 到 前 置 机或 Ｒ ２２ Ｒ ４ ５方 远动装 置 的 网络 、 串行 口上 ， 过特定 的协议 与 之 通 通讯 。调 度 自动化 主站 系 统 、 站计 算 机 监 控 系 厂
组成 、 配置和工作方式出发 ， 阐述了时间同步系统在 电力调度 机构和变 电站 的具 体应用 ， Ｇ Ｓ时 间同步系 为 Ｐ 统 的设计 、 安装和运行提供 了一定 的参考 。 关键词 ： Ｐ ； 时间同步系统 ； 应用 ； 分析 ＧＳ
中图分 类号 ：Ｍ ３ ：２ ８ Ｔ ７ ２ Ｐ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ １ ６—８９ （０ ８ 增 一 ０ ０—０ ０ １８ ２ ０ ） ０５ ５
制 站 的控 制 下能 与 国 际标准 时 间 （ 即格林 威 治 时
间） 保持 高度 同步 ， 最高精度可达纳秒级 。当初 建成 Ｇ Ｓ的 目的是为美 国军方提供高精度 的导 Ｐ 航定位系统 ， 实际上 Ｇ Ｓ已成为全球共享资源 ， Ｐ 被 广泛用 于 导航 、 定位 和授时 等领域 。
变电站GPS时间同步系统的结构、时间同步方式与技术应用
统就是设备结构 比较 简单 ， 易于 日 常维 护。 但是 缺点就是仅靠一个 主时钟来 接收一路的 Ｇ Ｓ Ｐ 卫 星 ，如果在主时钟接收不到传递 的 Ｇ Ｓ Ｐ 信号后 就可能影响 内部 晶振走 时的精准确度。 另外 ， 当 主时钟 出现 某些故 障时 ， 户的设备 中的时间 用 信号 就 只能 依靠 自身 的时 间走 时 进行 日常活 动 。因此最 简式时 间同步系统非常适用 在地县 调 自动化系统 和用 户设 备较少且低于 １０ Ｖ的 ｋ １ 变电站 中。 其次 ， 主备式 的时 间同步系统 。 这个系统 主 要通过 二个 主时钟 、 间信 号传输 的介质 、 时 用户 设备组合而成 。 与最简式 的时 间同步 系统 相比 ， 主备式 的时间 同步 系统 补充 了最简式 的时间 同 步系统 中的不足之处 ，已经完全能够胜 任 网省 调的自 动化 系统。 第三 ， 主从式 的时间同步系统 。 这个系统 主 要通过 一个主时钟 、 多个从 时钟 、 间信 号 的传 时 输介质 、 用户设备组合 而成。 主从式 的时间同步 系统 中 ，每一个用户 的设 备只和与之 相关 的从 时钟进行联 系 ， 因此 ， 不会导致 其他 的设 备 同时 发生时 间失 步的情 况。 但是 ， 同时不能保证如果 主时钟接收不 到 Ｇ Ｓ 号时或者主时钟出现某 Ｐ信 些故障 的情况下不发 生时间失步的状况 。 因此 ， 主从式 的时间同步系统往 往使用于设备 比较分 散但是距离 比较远 的环境 中。 第四 ， 主备主从式 的时间 同步系统 。 这个系 统 主要通过二 台主时钟 、 多个从 时钟 、 间信 号 时 传输 的介质 、 设备组合而成 。 用户 主备 主从式的 时间 同步系 统 主要 由两 套 Ｇ Ｓ 星的接 收信 Ｐ卫 号 、 的主时钟构成 ， 在一个 主时钟可 能 两套 因此 接收不 到的 Ｇ Ｓ Ｐ 信号 、出现某些故障之后仍然
GPS对时系统在变电站综合自动化系统中的应用_邹建华
（３）当 ＳＺ－ＤＵＡ ＧＰＳ１、ＳＺ－ＤＵＡ ＧＰＳ２ 正 常 工 作，ＳＺ－ＳＷ 双机切换器 Ａ 或 ＳＺ－ＳＷ 双 机 切 换 器 Ｂ 其 中 一 台 异 常 时 ，系 统 自动选择 ＳＺ－ＤＵＡ ＧＰＳ１通过正常工作的那台切换器输出。
（４）当 ＳＺ－ＤＵＡ ＧＰＳ１ 或 ＳＺ－ＤＵＡ ＧＰＳ２ 其 中 一 台 异 常， ＳＺ－ＳＷ 双机切换器 Ａ 或 ＳＺ－ＳＷ 双 机 切 换 器 Ｂ 其 中 一 台 也 异 常 时，系统自动选择正常工作的 ＧＰＳ通过正常工作的切换器输出。
机 电 信 息 ２０１４ 年 第 １８ 期 总 第 ４０８ 期 ５
电气工程与自动化 ◆Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ
２．１ 系 统 结 构 ＳＺ系列 ＧＰＳ系统结构如图１所示。
图 1 SZ 系列 GPS 系统结构图 ２．２ 工 作 原 理
ＳＺ－ＳＷ 双机切换器 Ａ、Ｂ 双机同时接收两台 ＧＰＳ同步时钟 送来的信号，机内 所 带 单 片 机 对 其 串 行 数 据 进 行 接 收 检 查 ，通 过对比选择一 台 较 好 的 ＧＰＳ 时 钟 信 号 经 数 据 选 择 电 路 输 出 。 上电复位时，切换器 Ａ 为主机，切换器 Ｂ 为备机：
0 引 言
当今，我国电网进入了大机组、超 高 压 输 电、高 度 自 动 控 制 的新时代。电网的运行情况瞬息 万 变，其 中 超 高 压 变 电 站 是 我 国目前主干电网的重要组成部 分，发 生 事 故 后 必 须 掌 握 实 时 信 息，以便能及时对 事 故 原 因、不 同 专 业 设 备 的 责 任 进 行 分 析 和 判断，从而及时 地 进 行 决 策 处 理 。 为 此，对 变 电 站 各 种 自 动 化 设备的时钟同步 要 求 极 为 严 格 。 全 球 卫 星 定 位 系 统 简 称 ＧＰＳ 系统，利用 ＧＰＳ系统，电力 自 动 化 设 备 可 以 精 确 地 控 制 广 域 测 量系统，分 析 故 障 录 波 的 信 息。 采 用 ＧＰＳ 技 术，可 以 实 现 站 内 甚至站间的准确 对 时，对 时 的 精 度 达 到 了 微 秒 级 要 求 ，目 前 已 经成为最佳的对时方案。变电站内需要对时的设备有计算机 监 控 系 统 、电 能 计 费 系 统 、故 障 录 波 器 、微 机 继 电 保 护 装 置 等 。
变电站中GPS的应用
1.相位测量。电力系统中的电压和电流波形基本上是正弦波，频率、幅值和相角是正弦波的三个要素，在同一电力系统中，频率是相同的，幅值也很容易测量，但相角测量确是一个未解的难题。相角测量的主要困难是同一电力系统中各个电站的母线电压和线路电流的相角必需是相对于同一个时间标准，传统的定时方式误差在1ms以上，对于频率为50Hz的系统来说，1ms就相差18°，很明显这是不能接受的，利用GPS高精度的定时为相角测量提供了解决方案。GT－GPS25X装置内的时钟每秒钟通过GPS接收机同步一次，一秒钟间隔内由装置内部的高稳定度晶振产生，这样安装在电力系统内不同电站的GT－GPS25X采样时间误差在几个微秒之内，对应的相角误差不超过0.1°，可以满足相角测量的要求。2.故障测距。在电力系统中，输电线路经常发生各种故障，由于线路很长，并且很多线路地形复杂，寻找故障地点就非常费时费力费钱。传统的故障测距方法利用电压除以电流得到阻抗，然后根据线路参数估计故障距离，由于线路故障大多非金属短接，过渡阻抗无法确定，因此误差很大。GPS应用输电线路发生故障时，故障点将产生线路两端以光速运行的行波，若能在同一时间基准下记录两端首次接受到的行波浪涌的时刻。则能容易的确定故障点的位置，这就是行波测距原理。由于行波的传播速度为3×105km/s，因而时间的精度要求甚高(1μs的时间即可产生150m的测距误差)，若能利用GPS提供的1μs的时间基准记录行波到达两端的时刻，则能实现高精度的时间测距。图中时间信息通道用来交换两端记录下的时间信息。以便计算故障点。3.雷电监测系统。雷电破坏是电力系统故障的主要因素。尽管雷电是一种随机的自然现象，但是可以通过多年的监测，得到雷电活动的统计规律，这对电力系统规划和设计，减少雷害损失有着重要的意义。雷电监测系统由中心主站和分布在不同位置的基站组成，雷闪时产生电磁波往空间的各个方向传播，各个基站测量接收到电磁波的时间和电磁波的幅值，并传送达中心主站，中心主站根据这些信息就可以计算出，雷闪的位置及雷电流的大小。与故障测距一样，雷电监测的精度主要依赖于时间的精度，GPS的使用就是为了保证各个基站和中心主站有一个共同的时间标准。4.继电保护。GPS在继电保护中的用途有两个:线路差动保护和保护联合调试。电流差动保护原理就是基尔霍夫电流定理:同一时刻流入某个节点或广义节点的电流的代数和为零。差动保护由于其简单、可靠和快速等特点，已经作为主保护广泛应用的母线、变压器和发电机等设备上，但是用在长距离的输电线路就比较困难，问题就在于“同一时刻”上，传统的定时方式很难保证线路两端设备采样时间的统一，GPS的出现为线路差动保护的发展和应用带来了新的契机。带有通道的输电线路纵联保护在超高压输电线路中有着重要的意义。这些保护试验时，为了分析保护的效果，记录下来的两端的电压电流波形就必须有一个共同的时间标准，以保证试验的同步性。
GPS在电力系统的应用
要解决 这个 问题 ， 需要一 个很常见 的物理 公式 ， 即距 离＝ 速 度 ×时 间。 这里
应 用 技 术
ｌ ■
ＧＰ Ｓ在 电力 系统 的应用
方春 华
（ 四 川省 电力 公司 检修 公 司 四川 南充 ６ ３ ７ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 全 球卫 星定位 系统 （ Ｇ Ｐ Ｓ ） ￣Ｐ Ａ提供 车辆 定位 、 防盗 、 反劫 、 行 驶路 线监 控及 呼 叫指挥等 功能 ， 为 人们 的生 活带来 了许多 便利 ， Ｇ Ｐ ｓ 被 应用在 了 － 生活中 的方 方 面面 ， 本 文主 要就Ｇ Ｐ Ｓ 的工作 原理 及在 电力 系统 中 的应用进 行 了论述 ， 最 后对 Ｇ Ｐ ｓ 在 电力 系统 中的应 用前 景进行 了展 望 。 ［ 关键 词］ Ｇ Ｐ Ｓ ； 电力 系 统 ； 应用 研 究 中图 分类号 ： Ｔ Ｍ７ １ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ ５ ９ ８ — ０ ｌ
） ｓ 在电力系统勘 测设计 中常被应 用在发 电厂 、 变 电所和微 波通信工程 测 量中， 它 为工程设 计 的方案论 证和优 化提供 了有力 的技 术支撑 ， 给工 程建设 的 技术 经 济指标 创 造了 客观 条件 。Ｇ Ｐ Ｓ 节制 网具 有较 高 的平面 精度 ， 可 以为用 户提供 准确 的高 程数据 ， ＧＰ Ｓ 测量 时一项 复杂 、 要 求严格 、 破耗 性较 大的 工作 ， 工作 的原则是尽 可能地削 减经费和人 力的消耗 ， 对各 阶段的工作 内容要精 心的 设计 和实施 。
GPS技术在电力工程中的应用
GPS技术在电力工程中的应用摘要：在电力工程勘测领域中，运用先进的GPS 技术能够有有效的提高测量精度，还能减少测量中人力物力的投入，为此要加大全球定位系统的研究和运用，实现电力工程勘测领域中测量精度和可靠性的提高。
随着全球定位系统的不断完善，这一技术必将在电力工程勘测实践中发挥越来越重要的作用。
本文探讨了GPS技术在电力工程中的应用。
关键词：GPS技术；电力工程；应用目前，电力行业发展迅速，架空输电线路和电站建设规模不断扩大，对架空输电线路现场测量及电站选址要求也越来越高。
通过利用GPS 定位技术使输电线路应避开不良地质、水文地段和电厂选址工作更加方便，提高了电网规划的效率和质量。
因此，GPS 定位技术值得推广应用。
1 GPS 技术及其优势分析1.1 GPS 定位技术我国对于GPS 技术研究起步较晚，较之发达国家技术水平还需要继续不断的提高。
但相比于传统GPS 技术，我国现行GPS 定位技术已取得了巨大的进步，并且在电力工程勘测等诸多领域有着广泛的应用。
在定位过程中，卫星轨道误差、电离层延时等是造成GPS 定位精度存在误差的几个主要因素。
而最新研发的GPS定位技术通过选用双频接收机来作为自身的数据采集装置，从而能够实现利用LC 相位组合来将电离层延时干扰有效的排除。
不仅如此，GPS 定位技术还能够利用观测的相位值准确计算出双频接收机与对流层延时的位置信息，以及利用高精度卫星钟差和星历来降低轨道误差等对定位和测量造成的负面影响，从而大大提高测量精度与定位准确性。
1.2 GPS 定位技术优势相比于传统的GPS 定位技术，最新GPS 定位技术突出的优势主要表现在以下几点：测量所需设备只需安装一台双频接收机，便能够实现对全世界范围内目标的高精度跟踪定位；在传统GPS 定位技术中，无法对出现的误差进行优化处理，一旦误差较大就会对定位产生严重影响，大大降低测量的精度。
而最新GPS 定位技术采用非差模式进行测量计算，虽然影响参数众多，但通过选用科学的数学模型便能够对误差进行一定的优化处理；在定位精度方面，传统GPS 定位技术与最新GPS 定位技术存在着明显的优势差距，传统定位技术精度最高可达10m 左右，而最新GPS 定位技术定位精度最高可达厘米级别。
GPS卫星时钟同步系统在电厂变电站中的应用
GPS卫星时钟同步系统在电厂变电站中的应用姬志民;宋博;任焕龙;王堑;姬广素【摘要】针对变电站各设备的时钟时间不能统一的问题,在介绍GPS卫星时钟同步系统组成和对时方式的基础上,分析GPS卫星时钟同步系统在电厂变电站自动化设备中的应用情况,并提出应用中的注意事项.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2011(030)006【总页数】3页(P12-14)【关键词】GPS卫星时钟同步;变电站;标准时间;事故分析【作者】姬志民;宋博;任焕龙;王堑;姬广素【作者单位】河北华电石家庄热电有限公司,石家庄 050041;河北华电石家庄热电有限公司,石家庄 050041;河北华电石家庄热电有限公司,石家庄 050041;河北华电石家庄热电有限公司,石家庄 050041;河北华电石家庄热电有限公司,石家庄050041【正文语种】中文【中图分类】TM76这些年来，随着自动化技术的不断发展，电厂、变电站的电力自动化水平有很大提高，自动化系统中SCADA系统(或计算机监控系统简称NCS系统)、微型计算机保护装置、微型计算机故障录波装置以及各类保护信息子站得到了广泛的应用，而这些自动化装置之间的配合工作需要有一个精确的时钟。
当电力系统发生故障及事故时，既可实现全网各系统在统一时间基准下的运行监视和控制以及对应事故的故障分析，也可以通过各种保护装置、断路器分合的先后顺序按照标准时间来分析事故的原因及发展过程。
随着各地区智能电网的逐步建立，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。
1 变电站时钟存在的问题由于变电站采用不同厂家的NCS系统、线路微机保护装置、故障录波器、电能自动计费系统、同步相量测量装置(PMU)等，因此变电站时间同步的方式均存在问题，具体表现在以下几方面。
a.各设备生产商采用各自的时钟，各时钟在对时准确度上都有一定的差异，使全厂各设备不能在一个时间基准上进行数据分析，给事故的正确分析及判断带来很大困难。
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时 间 同步报 文 实现 网络 软时 间 场 仪 器 组 （ＲＧ） 提 出 ＩＩ 的一 种 时 间 同步 编 码 ，共 有 Ａ， Ｅ， Ｈ， Ｂ， Ｇ， Ｄ六 种格 式 ，其 中 ＩＩ ＲＧ—Ｂ时 间码 在 Ｇ Ｓ时 间同步 系 Ｐ 统 中得 到 了广 泛 应 用 。ＩＩ ＲＧ—Ｂ时 间码 其 基 本 的
号 ，当输 出单 元 不够 时 ，可 以增 加 扩充 单 元来 满 足被授 时装置 的需要 。
２ ＧＰ 时 间同步 系统 简 介 Ｓ
２ １ ＧＰ ． Ｓ简 介
Ｇ Ｓ（ ￣ 全球 卫 星 定 位 系 统 ） 是 新 一 代 卫 星 导
航 、授 时和定 位系 统。它由空间卫 星 、地 面监 控站
脉冲时间同步信号是 Ｇ Ｓ时间同步装置每隔 Ｐ
一
定 的时 间间 隔 输 出一 个 同 步时 钟 ，被 授 时 设 备
在收到同步脉 冲后进行 时问同步 ，消除 内部时钟 的时间误差。脉冲时间同步信号有秒脉冲、分脉 冲、时脉冲信号等。
３ ３ Ｉ Ｉ —Ｂ码 信号 。 ＲＧ
方式与脉 冲时间同步方式相结合的方案。 在该 种方 案 下 ，Ｇ Ｓ主钟 用 网 口或 串 口 向远 Ｐ
３ 时间 信 号 的传 输 根 据 不 同 的接 口来 选 择 ） 不 同的通 道 。一 般有 光 纤 、同轴 电缆 、屏 蔽双 绞 线 、音频 通讯 电缆等 。 ４ 各种被 授 时设 备 。变 电 站 内各 种 需 要 授 ） 时的设备 ，如 故 障 录波 装置 、事 件记 录、故 障 测 距 装置 、同步 相量 测 量 装 置 、测 控 、保 护装 置 及 各 类智能 单元等 。
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测试 技术 文 章编号 ：１ ０ ０ ６—７ ４ （ ０ ８ ５— ０ ４— ３ ３ ５ ２ ０ ）０ ０ ４ ０ 电路 以及 为适应 各 种厂 家 而设 计 的各 种 接 口等 几
文献标 识 码 ：Ｂ
精 确统一 的时 间基 准 ，对 电力系统 事故 分析 ， 保证 电力系统 安 全运 行 有 着 重要 意 义 。精 确 统一 的时 间基准 ，可 以在 发 生 故 障和 操作 ，特别 是 短 时间 内发生连 续 故 障 的情况 下 ，方 便 地 分 析研 究 各微机 保 护 的 动作 行 为 、故 障 原 因 、故 障类 型 、 故障发 生发展 过程 。随着 电网 自动化水 平 的提 高 ， 电力系统 时 间 同步 间 同步 系 统 的要 求 越 来 越 高 。 全球 定位 系统 Ｇ Ｓ为全球 提供 了统 一 的高精 度 时 Ｐ
第３ ６卷 ２０ ０ ８年 ｌ Ｏ月
云
南
电
力
技
术
Ｖｏ＿ ６ Ｎｏ ５ ｌ３ ．
０ｃ． ０ ８ ｔ２ ０
ＹＵＮＮＡＮ ＥＣＴ Ｃ ＥＬ ＲＩ ＰＯＷＥＲ
ＧＰ Ｓ时 间同步 系统 在 变 电站 的应 用
王付 卫 王元 冬
（ ．云南 电 网公 司 玉溪供 电局 ，云南 １
间信号 ， 通过软、硬件的处理 ，将 国际标准时间 转换 为 当地标 准时 间 ，对用 户 设 备 进行 授 时 的 时
间同步 系统 。变 电站 的 Ｇ Ｓ时间 同步 系 统一 般 由 Ｐ
以下 几部分 组成 ：
３ 时 间同步 信 号
３ １ 串 口或 网络时 间同步信 号 ．
主时钟 的时间报文通过串口或网络将时间信 息传送给前置机或远动工作站 ，由该设备通过网 络 向全 网所有设 备 进 行 时 间报 文 的广播 ，各被 授 时装置接收时间报文后进行 自身的时间同步。由
和用户装置三大部分组成 ，具有全天候、高精度、
自动 化、高效 益 等显 著 特点 。 目前 Ｇ Ｓ时 间 同步 Ｐ
技术已广泛应用于电力系统 中故障录波、事件 记 录、故 障测距 、相位测量 以及 电流差动保护 中。
２ ２ ＧＰ ． Ｓ时 间 同步 系统结构 Ｇ Ｓ时 间 同步 系统是 利 用 Ｇ Ｓ卫 星精 确 的 时 Ｐ Ｐ
４ ４
第３ ６卷
ＧＰ Ｓ时 间 同步 系统 在 变 电站 的应 用
２０ ０ ８年第 ５期
间 同步精 度稍 低 。
３ ２ 脉 冲 时间 同步信 号 ．
同步方式虽然精度很高 ，但却不能提供全 部的时 间信 息。为 了保 证 时 间的精确 性 和完 整性 ，在 １０ Ｖ及 以上 变 电站 中 ，通 常 使 用 网络 时 间 同步 １ｋ
２ ．云 南 电网公 司昆 明供 电局 ，云南
玉溪 ６ ３０ ５ １０；
昆明 ６ ０ １ ） ５ ０ １
摘 要 ：文 中介 绍 了变电站 Ｇ Ｓ时 间同步 系统 的 结 构、 时 间 同步 方式 及 几种 同步方 案 ，并对 现 场测 试技 Ｐ
术进 行 了介绍 ，给 出 了 Ｃ Ｓ时间 同步 系统 的具 体测试 方 法和接 线方式 。 Ｐ 关键 词 ：Ｇ Ｓ 时间 同步 系统 ￣ 中图分类号 ：Ｔ ６ Ｍ７
于在这种 方 式 中 ，网络 总有 一 定延 时 ，因 此其 时
１ Ｐ ）Ｇ Ｓ时 问 同步 装 置 是 接 收 和发 送 时 间 同 步信号和 时间 信息 的基 准 时 间 装置 ，它一 般包 括 Ｇ Ｓ信号接 收器 、中心处 理 单 元 、同步 脉 冲发 生 Ｐ
收 稿 日期 ：２０ — ４— ８ ０ ８ ０ ０
间基 准 ，Ｃ Ｓ时 间 同步 系 统 在 电 力 系 统 的应 用 ， Ｐ
个部分见图 １ 。
图 １ ＧＰ 时 间 同步 装 置 原理 图 Ｓ
使变 电站 实现精确 时 间同步成 为可 能 。
２ 时 间信 号输 出单 元 。一 般 Ｇ Ｓ同 步装 置 ） Ｐ 本 体应 能提供 足够 数 量 的不 同类 型 的时 间 同步信