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GPS衛星同步時鐘在電力系統變電站中的應用
來源：正瑞電子
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發布日期：2023-05-16
變電站GPS衛星同步時鐘主要應用于電網，變電站，調度中心，自動化，電廠等對時間精度有要求的系統中，主要針對各個系統調控有序運行的時間觸發性問題，當電力系統發生故障時，既可實現全站各系統在統一時間基準下的運行監控和事故后故障分析，也可以通過各保護動作、開關分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程。隨著電網的日益復雜、裝機容量的提高和電網的擴大，提供標準時間的時鐘基準成為電廠、變電站乃至整個電力系統的迫切需要，時鐘的統一是保證電力系統安全運行，提高運行水平的一個重要措施，是變電站自動化系統的最基本要求之一。
1、變電站GPS衛星同步時鐘的選擇
變電站GPS衛星同步時鐘的選擇，應該考慮應用環境的系統設備的相互調控問題，還要考慮整個系統中時鐘的配置性問題，其對變電站時鐘系統的授時依據有著基礎的參考性。
變電站由于系統的龐大性和整體環境的復雜性，衛星同步時鐘系統在配置中有著完整的時間同步規范，并隨著變電站系統設備的不同更新，時間同步規范也隨之進行修改增補。
2、變電站GPS衛星同步時鐘的參數
山東正瑞 BG2000 GPS衛星同步時鐘系統由北斗衛星時鐘系統、GPS衛星時鐘系統、本地時鐘系統以及由這3種時鐘系統組合信號變換的輔助光電子系統組成。接收GPS（全球定位系統）、北斗衛星信號、CDMA信號和遠地傳送來的NTP時間信號以及IRIG-B碼信號獲得時間信息，可根據客戶不同需求，選擇相應的功能的板卡，同步產生IRIG-B碼信號、秒脈沖、分脈沖、串口時間信息信號、網絡授時接口及報警信息，系統對各種配置信息進行自動保存，是建立時間尺度、實現時間統一同步的實用型電子儀器。
本地守時系統精度為10-8，高為10-9。在GPS、北斗衛星系統正常的情況下，本地時鐘系統被衛星所同步。當衛星系統連接故障時，時鐘主機自動切換到本地時鐘，仍舊能夠提供高精度時鐘輸出。
在電力行業應用中，我們主要以 BG2000 GPS衛星同步時鐘作為變電站時鐘系統的主時鐘，該衛星雙模接收系統既能夠同時接收北斗/GPS雙星系統，也能夠單獨分別接收GPS或者北斗衛星系統。基于最可靠方式，本時鐘系統采用了雙星模式。雙模式同時接收國產北斗衛星系統和美國GPS全球定位系統衛星，使得參與同步定位的衛星數量大幅增加，并且搜星速度快，同步定位精度比單獨GPS方式更高，時鐘精度更精準。
3、變電站GPS衛星同步時鐘系統應用
變電站GPS衛星同步時鐘系統受系統及整個大環境的影響，分為多個階段進行設備的配置及擴展。
我們以變電站原料站基地項目為主進行說明，原料站主要用于電廠內操作中心，數據中心，預留車間三環網絡的時間同步，用于兩套同樣配置的BG2000型時鐘同步系統放置在操作中心，連接三個系統的核心交換機設備，實現第一階段運行網絡設備的時間同步問題。
設備在前期配置過程中，需要在樓頂或空曠的地方安裝北斗GPS雙模天線，便于更好的接收衛星信號。系統包括2臺時鐘主機，實現雙主機熱備用。一臺時鐘主機故障時，不影響系統運行。
分機包括本地守時時鐘系統和能夠接受2臺上位主時鐘的光同步時鐘信號。當1臺主時鐘故障時，分機會自動切換到備用主時鐘。當2臺主時鐘均未連接時，分機保持高精度自身時鐘運行。
變電站時鐘系統輸出的時鐘同步信號應包括脈沖信號，IRIG-B(DC/AC)碼，RS485串口時間報文，網絡時間報文等信號，且滿足以下功能：
1） 具有運行狀態指示，時間信息顯示，故障指示等功能；
2） 具有電源告警，故障告警功能；
3） 具有參數設置，日志信息存儲，查詢等功能；
4） 多種對時規約，可由用戶要求指定，支持硬對時（PPS、PPM、PPH）、軟對時（串口報文）、編碼對時（IRIG-B、DCF77）和網絡NTP對時，可以滿足國內外不同設備的對時接口要求。
5） 多時間源可供選擇，除采用GPS系統外，還可選用我國的北斗星系統，可靠性更高。
6） 整個時鐘系統采用統一的信息接口和數據模型，滿足站端時間同步狀態監測要求；
7） 可選配同步監測功能，可通過網絡時間報文交互或監測IRIG-B(DC/AC)碼，秒脈沖等方式實現時間信號的監測。
4、變電站衛星同步時鐘系統的說明
變電站衛星同步時鐘系統設備均采用模塊化配置設備，輸出信號功能及性能完全滿足電廠所需要被授時設備的要求。且后期擴展設備的配置，在項目應用中，一般建議與第一階段時鐘系統配置相同，這是由于部分電廠在后期延展時，進行區別與其他校時應用或系統要求的不同可進行更改。
山東正瑞生產的變電站衛星時鐘同步系統，多時鐘之間傳遞的信息傳輸采用適用于變電站的授時方式，通常IRIG-B碼比較常用，且與間隔層，過程層設備時間信息傳輸采用IRIG-B(DC)碼較多，與站控層設備之間的信息傳輸采用NTP/SNTP方式較多。
結語：
由于電廠、變電站大多采用不同廠家的微機自動化設備，因此各個設備的對時方式也各不相同。需要根據變電站的系統調控性分期投運，同時需要對直接主控設備、擁有IRIG-B碼接口的設備、串口直接連接的工控機、需要單獨進行設置的插卡式卡槽機進行時間同步設置等一些新的配置要求。
山東正瑞電子有限公司二十年專業從事同步時鐘,衛星同步時鐘,網絡時間服務器,北斗時鐘,GPS時鐘等系統產品的研發、設計和生產，在國內同行業獨具優勢憑借著質量過硬的產品，穩定的運行，我司GPS衛星同步時鐘系統已廣泛應用在國防、智慧交通、智慧醫療、智慧教育、電力系統等各個領域，并得到了用戶對正瑞品牌產品的一致好評！關于更多時間同步的問題，可及時咨詢我公司業務人員！
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