变电站GPS时间同步系统解决方案

一、GPS时间同步系统组成

变电站GPS时间同步系统由主时钟、扩展时钟和时间同步信号传输通道组成。主时钟和扩展时钟均由时间信号接收单元、时间保持单元和时间同步信号输出单元组成。

目前,主时钟主要采用GPS信号和北斗信号接收单元,并以北斗信号为“主”，gps为辅的外部时间基准。主时钟内有线时间信号输人单元接收其他主时钟发送的时间信号,作为主时钟的“后备”外部时间基准。

扩展时钟接收单元采用有线时间信号输入单元,接收主时钟发送的时间信号,获得要求的时间信息,作为时钟的外部时间基准。时间保持单元一般采用石英晶振或原子频标,当接收不到外部时间基准信号时,时钟输出的时间同步信号仍能保证一定的准确度。时间同步信号输出单元,按照外部时间基准信号或内部时钟保持单元的时钟输出时间同步信号。

当主时钟时间同步输出信号不足时,扩展时钟可提供扩展时间同步信号输出以满足不同场合对时设备的要求。30kV及以上电压等级变电站对时设备较多且布置分散,一般需设置扩展时钟。扩展时钟输出可以提供1EPPS(秒脉冲)、1EPPM(分脉冲)、1EPPH(时脉冲)、IRIG-B时码、DCF77格式接口及串口、以太网时间报文等多种时间信号输出。

时间信号传输通道保证传输满足接人设备对时间信号质量的要求,其物理介质一般选用同轴电缆、屏蔽控制电缆、音频通信电缆及光纤等。

二、变电站自动化设备对时技术要求

一般变电站,需对时的系统和设备主要有:

l)变电站计算机监控系统;

2)继电保护及安全自动装置,如线路保护、母线保护、发变组保护、起备变保护、故障录波等;

3)自动化装置,如远动装置、线路行波测距装置、功角测量装置、雷电定位系统、电能计费系统等;

4)管理系统,如lMs系统等。

需对时的主要系统和设备时间同步、准确度要求

时间同步准确度要求

三、GPS时间同步系统配置方案

针对时间同步系统在变电站应用中存在的问题,按照设置统一的全站时间同步系统原则,以某30kV变电站工程为例,提出以下GPS时间同步系统解决方案。

该变电站规划2台主变压器,30kV配电装置采用32/接线,全站设1个主控制室、2个330kV保护小室、l个110kv保护小室,需对时的系统和设备见表2。根据表2对时设备情况,确定GPS时间同步系统配置方案。

3.1主时钟配置

全站设置两套冗余配置的主时钟,每套主时钟含GPS接收单元、天线、时间保持单元、时间输出单元等。每套主时钟除接收GSP卫星时间信号外,还通过IIRG-B接口接收另l套主时钟的时间信号,作为备用外部时间基准。当某1套主时钟的时间信号接收单元故障时,该主时钟自动切换为接收另1套主时钟的时间信号,实现时间基准信号互为备用。同时,主时钟还预留远期接入电力系统时间同步网的接口。

3.2扩展时钟配置

根据对时设备布置地点及系统分布,全厂设置3台扩展时钟,其中2台分别用于2个330kV保护小室设备对时,别台用于1orkv保护小室设备对时。为提高装置可靠性,每台扩展时钟的时间信号接收单元分别接收2台主时钟输出的时间基准信号,并实现2个时间基准信号互为备用。

3.3时钟配置的组柜及布置

全站GPS时间同步系统共设4面时钟装置柜。其中l套主时钟单独组1面柜,布置在主控室;扩展时钟1与另l套主时钟共组1面柜,布置在330kv保护小室;l扩展时钟2单独组1面柜,布置在30kv保护小室;2扩展时钟3单独组l面柜,布置在110kv保护小室。

3.4时间信号传输通道

根据时钟装置柜的布置方案,主时钟与扩展时钟之间采用光纤传输。扩展时钟至下层对时设备之间时间信号传输一般为室内传输,采用专用网线或屏蔽电缆。

四、gps时间同步系统设备介绍

西安同步电子科技有限公司专业生产gps时间同步系统，产品种类多达数十种，以下介绍一种时间同步系统。

SYN4505A型时钟同步系统内装高精度恒温晶振（可选锁相模块或者铷原子钟），接收GPS（全球定位系统）、北斗二代卫星信号和远地传送来的IRIG-B码信号获得时间信息，可根据客户对同步时钟系统的不同需求，选择相应的功能的板卡，同步产生IRIG-B码信号、秒脉冲、分脉冲、时脉冲、串口时间信息信号、网络授时接口（PTP,NTP/SNTP等）及各种报警信息，系统对各种配置信息进行自动保存，是建立时间尺度、实现标准时钟系统的实用时间同步装置。

五、时间同步系统展望

目前,采用与上述方案一致的全站时间同步系统设计原则,满足了自动化系统的设计要求,为工程顺利投运和安全可靠运行奠定了基础。

近年来,电网自动化水平不断提高,变电站内对时设备对统一时钟的要求愈来愈迫切。统一精确的时间已成为保证变电站安全运行,提升运行水平的重要措施之一。同时,伴随着特高压、大电网建设步伐的不断加快,电力系统GPS时间同步系统组网也将逐渐提上日程。全站设置统一的时间同步系统必然是今后变电站的设计趋势