集控站时钟同步系统设计.docx

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1、集控站时钟同步系统设计fenghy导语：本文首先具体介绍了利用GPS时钟实现集控站全网部时钟同步的原理和经过，继而分析了目前唐山供电公司所辖集控站时钟同步系统的缺乏，最后提出了一种改良方案。摘要：集控站时钟同步是影响电力系统运行稳定性和可靠性的重要因素之一。本文首先具体介绍了利用GPS时钟实现集控站全网部时钟同步的原理和经过，继而分析了目前唐山供电公司所辖集控站时钟同步系统的缺乏，最后提出了一种改良方案。该方案中GPS时钟冗余互备，极大的进步了时钟同步系统的准确性。关键词：集控站时钟同步GPS时钟冗余互备1电力系统时钟同步系统概述电力系统时钟同步系统是利用全球定位系统GPS时钟对电厂、变电站的

2、计算机监控系统、测控装置、线路微机保护装置、故障录波装置、电能量计费系统等进展统一对时，实现整个电厂、变电站的时钟完全统一。全网时钟不同步会造成一些较为特殊的故障，如数据和信息丧失、SOE事件信息逻辑混乱、某些工作站死机甚至系统瘫痪1。因此，时钟同步是影响电力系统运行稳定性和可靠性的重要因素之一。1.1GPS对时GPS是美国于1993年全面建成并运行的新一代卫星导航、定位和对时系统。如图1所示，GPS系统由地面控制局部监控主站，空间局部GPS卫星，用户局部接收机组成。GPS对时是利用GPS卫星搭载的高精度原子钟，产生基准信号和时间标准，提供覆盖全球的时间效劳，其授时精度高达20亿分之一秒。电力

3、系统主要是利用GPS准确对时的特点。GPS接收器在任意时刻能同时接收其视野范围内4-8颗卫星信号，其内部硬件电路和处理软件对接收到的信号进展解码和处理，从中提取并输出两种时间信号：1时间间隔为1s的脉冲信号PPS，其脉冲前沿与国际标准时间格林威治时间的同步误差不超过1s；2经串行口输出的与PPS脉冲前沿对应的国际标准时间和日期代码。假设以PPS信号作为标准时钟源去同步电网内运行的各个时钟，那么能保证各厂站时钟的高准确度同步运行2。1.2时钟同步原理当代电力系统安装了各种自动化设备，如测控装置，RTU，故障录波器，微机保护装置，分时电能表等，这些自动化设备内部都有实时时钟。实时时钟实际上都是电子

4、钟。电子钟不可防止的会有误差：1初始值设置不准确；2石英晶体振荡频率误差及其频率振荡的温度漂移和老化漂移；3电路中电容器电容量的变化等。随着时间的推移，累积误差会越来越大。所以需要对电子钟进展定时校准。其原理就像我们日常校对手表的方式一样，隔一定时间间隔根据某时间基准信号设置一次。这个实现时钟自动校对的经过称为时钟同步。目前，利用GPS卫星获得时间基准信号，是一种方便，经济的手段。GPS时钟接收GPS卫星的准确时间信号作为时间基准信号，并转换成各种自动化设备需要的时间信号输出，实现各个自动化设备的时间统一。图1GPS系统的组成2集控站时钟同步系统集控站自动化系统分为主站系统和子站系统两局部。主

5、站系统是指集控站，子站系统是指集控站控制的各个变电站。通常，在集控站全网范围内，由集控站主站接收GPS时间，然后通过通讯通道与各变电站监控系统进展对时，确保集控站全网范围内时间统一。实现全网时钟同步一般分三步：1集控站内各操纵员站、前置机、效劳器对时。2集控站前置机下发对时报文与各变电站监控系统对时。3变电站监控系统与各间隔保护、测控等装置对时。2.1集控站内对时集控站内各操纵员站、前置机、效劳器对时，是保证数据发生增加、更改、删除等操纵时全网的一致性和完好性。数据的不一致和残缺会造成主备系统切换或者历史数据存储时，不能正确识别数据的一致性和完好性，进而造成信息和数据的丧失，甚至会导致系统的瘫

6、痪3。操纵员站、前置机和效劳器的石英晶体振荡芯片长时间运行后，会出现时钟不准问题，因此需采取相应的对时方式来实现集控站的时钟同步。如图2所示：操纵员站、历史效劳器、SCADA效劳器、前置机分别接入A网和B网。GPS时钟输出的时间信号直接接入A网和B网，通过网络播送对时命令与各个效劳器对时进而实现集控站内时钟同步。图2集控站内时钟同步2.2变电站内对时变电站内时钟同步的目的是保证系统事件顺序记录，事故追忆的正确性，为事故调查提供根据。集控站内的前置机和GPS对时后，会有一个准确的时间。前置机按一定周期对各个变电站发送对时报文，使各个变电站监控系统与集控站时间一致。监控系统通过网络播送对时命令，实

7、现与各间隔保护、测控等装置对时，进而实现与集控站时间同步。这样就实现了集控站全网范围内所有设备的时间统一。有些变电站已安装了GPS时钟装置。正常情况下，变电站内设备通过变电站内的GPS时钟对时。GPS时钟偶然也会发生故障，GPS时钟故障时，变电站内设备根据集控站下发的对时报文对时。3唐山供电公司集控站时钟同步系统现状目前，唐山供电公司的220kV变电站根本上都已安装了GPS时钟。110kV综合自动化变电站大局部都安装了GPS时钟；110kV常规变电站没有安装。所以，很多110kV变电站需要依靠集控站下发对时报文，才能进展时钟同步。此外，已经安装GPS的变电站，GPS时钟可能会出现故障。如200

8、7年8月，110kV龙王庙变电站GPS时钟损坏，保护动作时间不一致，无法分清事件的先后顺序，给运行人员造成很大的困扰。2020年3月，220kV金银滩变电站GPS时钟损坏，站内各测控装置时间不同步。在GPS时钟损坏期间，同样需要依靠集控站下发对时报文进展时钟同步。所以集控站时钟准确与否，意义特别重大。目前，唐山供电公司的集控站中：河东集控站安装了GPS时钟同步系统，运行正常，偶然会出现收不到卫星信号的情况。古东集控站安装了GPS时钟同步系统。2007年12月，历史效劳器GD4因硬件问题死机。2020年3月，历史效劳器GD4恢复正常运行时，时间误差达19小时，历史数据存储发生异常。润北集控站安装

9、了GPS时钟同步系统。2007年4月GPS天线损坏，时间累积误差达21分钟。市区集控站没有安装GPS时钟同步系统。每个月有1分钟左右的误差，需要手动调整时间。稻地集控站没有安装GPS时钟同步系统。每个月有1分钟左右的误差，需要手动调整时间。由此可见，唐山供电公司所辖变电站时间不是很准确，时间同步系统不是很理想，这将影响系统稳定、可靠运行。4集控站时钟同步系统设计GPS天线收不到信号或者损坏将严重影响GPS时钟的准确性。为了进步时间基准信号的准确性，我们把原来的GPS时钟同步系统作了改良。;:tede图3GPS时钟冗余互备如图3所示：集控站内设置两个GPS时钟。两个时钟的天线尽量远离，确保同一时刻至少有一个天线能接收到卫星信号。时钟A和时钟B的时间信号接收单元通过光纤连接，互为备用。光纤的防雷性能强进而可降低设备受雷击造成损坏的概率。时间信号输出单元接到网络上，同一时刻只有一个时钟输出时间信号。当主时钟时间信号接收单元出现问题时，例如跟踪不到卫星，天线或者其他方面损坏等，会自动地切换到备用时钟信号上，保证基准对时信号的正常输出。参考文献1方可行；全球定位系统及继电保护准确对时的应用；徐州市电业局；2陈靖，张承学；基于GPS的时标系统实现方法探究；电子技术应用；2004年03期3陆立明；电网调度综合自动化系统时钟同步的要求及实现方式；广电集团江门鹤山供电分公司调度中心