服务电话:

探讨变电站北斗GPS时间同步系统

发表时间:2023-06-17 18:33

屏柜外观效果图1.jpg

【关键词】北斗GPS时间同步系统,安装维护

1引言  

      随着电厂、变电站自动化水平的提高,各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置广泛应用,如调度自动化系统、广域相量测量系统、继电保护及故障信息管理系统、事件顺序记录装置、变电站自动化系统、发电厂监控系统、微机继电保护装置、故障录波装置、安全自动装置、雷电定位系统、电网预决策分析系统等。其运行实行分层控制,设备的运行往往要靠数百公里外的调度员指挥;电网运行瞬息万变,发生事故后更要及时处理,这些都需要有统一的时间基准。有了统一精确的时间,既可实现全厂(站)各系统在GPS(北斗)时间基准下的运行监控,也可以通过事故后各开关动作、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。因此,在电网内的电厂、变电站及调度中心等建立专用的时间同步系统是十分必要和迫切的。本文介绍了北斗GPS时间同步系统及其在电力系统中的应用情况,并对北斗GPS时间同步系统安装及维护过程中的一些注意事宜进行了阐述。

2 GPS全球定位系统和北斗卫星导航系统

2.1 GPS系统简介

      GPS是美国新一代卫星导航系统,可全天候连续实时向用户提供高精确度的位置、速度和时何信息,GPS系统包括空间、地面控制及用户设备三部分。

      空间部分即卫星星座,每秒钟通过L1、L2两波段发射三种伪随机码:C/A码(粗码)、P码(精码)和Y码(加密的P码)。 C/A码一次定位精度25m,多次定位精度8m,定时精度100ns,全世界都可以无偿使用:P码一次定位精度l0m,多次定位精度可以达到厘米级,定时精度10ns,只能美国及盟国军事和授权的民用部门使用。

      地面控制部分即地面监控系统,每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准一GPS时间系统,这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差,然后由地面注入站发给卫星,卫星再由导航电文发给用户设备。

用户设备部分即GPS信号接收机,其任务是:能够捕获到按一定卫畐高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。

2.2 北斗卫星导航系统

      北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

      北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

  ——空间段。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。

  ——地面段。北斗系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站。

  ——用户段。北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端产品、应用系统与应用服务等。

2.3 北斗GPS时间同步系统在电力系统中的应用     

2.3.1 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。

2.3.2 记录与时间有关的信息的装置(系统):如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU远动装置、计算机监控(监测)系统、电网预决策分析系统、各级调度SCADA/EMS系统、电力系统实时动态监测系统(WAMS)、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统(MIS)、调度录音电话等。

2.3.3 有必要记录其动作时间的控制装置(系统):如微机保护装置、变电站监控系统的后台系统、电网安全自动装置等。

2.3.4 工作原理建立在时间同步基础上的装置(系统):如雷电定位系统、同步相量测量装置(PMU)、线路故障行波测距装置等。

2.3.5 要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如保护信息管理机、电网频率按秒考核系统等。

2.3.6 用于继电保护试验,检验线路纵联保护(高频相差保护装置)。

2.3.7 大型局域网的时间同步。

2.3.8 其它要求时间统一的装置(系统)。

3 北斗GPS时间同步系统安装及维护

3.1变电站北斗GPS时间同步系统配置

      变电站北斗GPS时间同步系统由标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置组成。

       以某500kV变电站为例,该站采用上海锐呈生产的K800型北斗GPS时间同步系统,实现与全站各种二次系统的统一对时。主时钟柜设于220kV#2小室,在220kV#2小室和其它保护小室内均设置了一块扩展时钟柜。主时钟柜有两种时间同步系统输人,即GPS主时钟和北斗主时钟互为备用,主时钟柜负责接收GPS及北斗天线时钟并通过两根光缆将GPS及北斗天线时钟信号送至各扩展时钟柜,各扩展时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、PMU等各类二次设备。任意一小室的扩展时钟出问题均不影响其他小室对时,故釆用这种方式系统可靠性更高。

3.2 北斗GPS时间同步系统安装注意事项

      北斗GPS时间同步系统相对保护装置来说回路简单,安装过程侧重于天线安装工艺、各类缆线的规范标识、装置上电调试等工序。

3.2.1天线安装

      天线是北斗GPS时间同步系统的接收器,它的安装工艺会影响北斗GPS时间同步系统时间的正确性,必须通过各种措施来实现北斗GPS时间同步系统天线接收信号的完整正确:天线必须保证有足够的视野来接收GPS信号,安装的理想位置应该是在它的上空与水平线呈45度角以外无障碍物的地方,避免安装在变电站进出母线下,减少强磁电对天线卫星接收的影响;天线高出屋面距离不要超过正确安装必须的高度,尽可能减少雷击危险,对可能出现腐蚀和与墙壁发生摩擦的天线的传输线裸露部分尽可能使用海绵、泡沬等软物体裹住裸露部分;天线施放的时候,需注意把天线连接装置的BNC连接头用塑料带及绝缘胶布可靠包裹,避免安放过程中造成损坏,影响天线收星效果,且BNC连接头要配防雷器,防止雷电串人,北斗GPS时间同步系统天线的传输线不能弯折,尽量呈弧度放线,传输线放线在主控室内的电缆层时,要用扎带将它固定住,传输线到达屏柜后进人放线槽,需用扎带固定在放线槽内。

3.2.2各类缆线整理及标示

      北斗GPS时间同步系统屏柜内缆线主要包括电源电缆、至公用测控柜的装置信号电缆、北斗GPS时间同步系统信号输出电缆、主时钟柜与扩展时钟柜之间的联络光缆等,为便于今后维护,必须对各类缆线进行规范的整理及标示。

      各类电缆、光缆应排列整齐,不宜交叉,及时加以固定,均可按照电缆吊牌标示规范进行挂牌,即标明电缆编号、电缆型号、起点、 终点即可。

      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,当光缆熔接完成后应马上贴上对应的标签纸,使装置跳线与光缆尾纤一一对应起来,一般将每根光缆的前两根尾纤做为工作尾纤,后两根做为备用。

3.2_3北斗GPS时间同步系统上电调试

      北斗GPS时间同步系统通电后,首先检查主时钟屏是否正确接收到卫星,然后检查屏内信号输出是否无误,最后检查保护小室需对时装置的对时信号是否正常。

      在检测北斗GPS时间同步系统的输出时,需先用万用表直流电压档来测试各端子信号输出电平。如电平输出无电压,则确定此输出是无源脉冲,无源脉冲可用自制的脉冲信号灯直接观察,正常显示为一秒闪一次,脉冲信号测试仪只可测试无源脉冲,不能测试其他信号,以免造成对装置的损坏。有源脉冲及其B码对时信号可用万用表直流电压档检查电压是否一秒有一次变化:有源脉冲用万用表直流档测试为每秒一次电压变化,如24V有源脉冲电压每秒都会从24V跳动一下;B码信号电平用万用表直流档测量在-0.5V到+2.0V之间不停变化。串口则先用直流档测试其电压是否正常,RS232电压为9V左右,RS4S5电压为4V左右;电压正常后可通过串口连接线与笔记本相连,串口连接线GPS装置端使用串口的3、5脚,接收装置(笔记本或其它需对时装置)为串口的2、5脚,通过串口调试助手,测试其报文输出是否正常。如GPS装置信号输出无误,而保护装置还是对时不成功,则可查看保护装置的对时方式是否有误,保护装置是否需添加外置对时模块等。

3. 3 北斗GPS时间同步系统维护常见问题

      根据近年来对北斗GPS时间同步系统缺陷出现情况进行的统计来看,一般存在以几类:

(1)接触不良:电源线接触不良导致北斗GPS时间同步系统运行异常或GPS输出信号线接触不好导致装置对时不准;

(2)天线故障:天线外露部分被咬断或腐蚀,GPS主时钟屏面板不显示接收到的卫星数,GPS装置天线失步告警、监控后台报GPS异常;

(3)信号不稳:光纤熔接耦合度不好或天线焊接不好运行1-2年后信号衰减,均会导致此类现象发生;

(4)裝置老化:北斗GPS时间同步系统运行年限过长,局部元器件失效造成无法运行。

      针对**类缺陷紧固二次接线即可恢复,在安装过程中一定要做好拧紧螺丝的工作,同时也要注意对广家内部配线也要紧固一遍。第二类缺陷需要重新敷设天线,并做好天线外露部分的防腐浊及小动物噬咬措施。第三类缺陷就要在尾纤熔接过程中请工艺水平高的人员进行,使之满足运行要求,光纤通道标识必须规范,这将为今后更换备用尾纤及重新熔接提供方便。因厂家发货时已是将天线头可靠焊接的,尽量不从中减断天线重新焊接,如天线确实较长,可将其盘绕整理好即可,这样就可避免天线焊接不好造成信号衰减的现象出现。第四类缺陷,联系北斗GPS时间同步系统厂家对坏的模块进行更换即可恢复。

4结语

      随着电力系统往大容量大网络方面的不断发展,以及自动化水平的不断提高,电网对统一标准时间提出了更高的要求。北斗GPS时间同步系统由于其高精度的定时功能,将成为电力系统主要的对时方式,同时也将为电力系统的发展奠定坚实的基础。

上海锐呈电气有限公司 电话:021-51816731,51816732, 13918107979 传真:021-51816733 400电话:400 021 0499
E-mail:rcdq123@163.com QQ:1791395589、1078860159、2470517770  沪公网安备