浅谈2006C电网GPS—B码同步时钟系统

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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

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。

同步相量测量单元PMU的研究

同步相量测量单元PMU的研究

第四章开发平台LabⅥEw下面对前面板和流程图分别进行介绍:4.3.1前面板前面板是图形用户界面,也就是VI的虚拟仪器面板。

这一界面上有用户输入和显示输出两类对象,具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制(contr01)和显示对象(indicator)。

图4.2所示是一个随机信号发生和显示的简单vl的前面板,上面有一个显示对象,以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。

还有一个控制对象——开关,可以启动和停止工作。

4.3.2流程图流程图提供Vl的图形化源程序,与前面板相互对应。

在流程图中对vI编程,以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。

流程图中包括前面板上的控件的连线端子,还有一些前面板上没有但却必不可少的函数、结构和连线等。

图4-3是与图4-2对应的流程图,我们可以看到流稃图包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子,还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。

如果将VI与标准仪器相比较,那么前面板上的控件与仪器面板上的控件相对应,而流程图上的函数等就相当于仪器箱内的实现电路。

在许多情况下,使用VI可以仿真标准仪器,不仅在屏幕上出现一个模拟的标准仪器面板,而且其功能也与标准仪器相差无几。

图4—2随机信号发生器的前面板组成图ofrandomsignalgcnerationFig.4—2Thefrompanel第四章开发平台LabVIEW.图4—3随机信号发生器的流程图Fig.4—3Theblockdiagramofrandomsignalgeneration第五章全嘲同步时钟的建立5.1所示:GPS的空间卫星星座,由分布在六个独立轨道的24颗GPS卫星组成(其中包括3颗备用卫星),平均每个轨道上分布4颗卫星。

图5—1GPS卫星星座Fig.5-1GPSsatelliteconstellationGPS地面系统设有5个卫星监测跟踪站、1个主控站和3个信息注入站。

其中5个监测站分别位于夏威夷、科罗拉多、阿松森、迭哥伽西亚、卡瓦加兰,主要负责监测卫星的轨道数据、大气数据以及卫星工作状态。

浅议电力系统中的时钟同步技术

浅议电力系统中的时钟同步技术

浅议电力系统中的时钟同步技术
电力系统中的时钟同步技术指的是对电力系统中各个设备的时
钟进行同步,保证系统各个部分之间的时间信息一致。

通常情况下,电力系统中的时钟同步技术有两种方式,分别是GPS/卫星定位系统
同步和PTP同步技术。

GPS/卫星定位系统同步技术是利用卫星定位技术和GPS信号同
步来同步电力系统中各个设备的时钟。

该技术优势在于信号传输的
快捷和精度高,不受限于地理位置和跨越时区的限制,具有高度的
可靠性和准确性。

但该技术存在的缺点是需要有GPS接收器设备,
并且不同的卫星信号会受到建筑物、地形等因素的干扰,从而导致
同步精度下降。

PTP同步技术是利用IEEE 1588协议进行同步的一种技术,以
太网技术基盘下的PTP协议。

该技术需要网络环境来进行信息传输,利用精确时钟源和网络设备的高性能,实现高精度的同步。

该技术
优势在于无需安装GPS设备,且适用于分布式和复杂网络平台下的
同步,具有高可靠性,但是需要较强的网络支持,网络拥塞等因素
会影响同步精度。

需要注意的是,电力系统时钟同步技术对于电网稳定和运行安
全具有重要意义。

在电力系统的智能感知、自动化控制等领域里,
时钟同步技术的能力和稳定性对于电力系统运行的同步、实时性、
定位精度等方面的影响都很重要。

同时也需要关注同步技术的应用
场景和环境,根据实际需求选择合适的同步技术,保证电力系统的
稳定、高效运行。

1。

浅谈变电站GPS时钟同步系统

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 。

浅析GPS对时系统在电力系统故障分析中的应用

浅析GPS对时系统在电力系统故障分析中的应用

浅析GPS对时系统在电力系统故障分析中的应用摘要:随着电力系统智能化程度的不断提高,各种自动化设备和保护设备的定时同步也日益受到人们的重视。

在变电所中,各种自动、继电保护设备的时间同步是进行故障分析的主要依据。

我国的变电所采用的主对时外参考时间是以GPS的时间信号为主。

GPS实时定位技术在电力系统中的应用,不仅可以保证变电站的实时同步,还可以对电力系统的故障进行分析。

本文从电力系统的具体故障入手,阐述了 GPS定时系统在电力系统运行中的功能。

关键词:GPS时间同步;电力系统﹔故障分析引言:在电力系统中,由于网络的互联和继电器的敏感性,往往会导致单个设备发生故障而导致大规模的跳闸,因此,必须有一个统一的、高精度的时标。

由于有了统一的时标,电力系统可以根据切换的顺序、信号的准确时刻和变化的顺序来分析故障产生的原因和程序,所以采用 GPS定时器进行对时同步是为了确保系统的安全运行,提高系统的运行水平。

另外, GPS中的卫星同步对时系统由于其高精度、高范围、高可靠性、覆盖面广、全天候无干扰等特点,使得其越来越受到关注。

通过对一起因故障跳闸而导致的生产设备连续跳闸事故的实例进行了分析,充分说明了 GPS定时器在故障分析中的重要作用。

一、GPS对时系统简介GPS定位系统包括 GPS接收机、高精度 OCXO或铆钉、本地同步标定、测量、误差处理与控制、输入、输出等。

GPS定时系统有三种类型:硬对时、软对时和编码时。

硬对时通常采用分对时或秒对时,分对时时为0,秒对时时为毫秒,秒对时要比分对时准确;软对时是指通信信息,即年、月、日、时、分、秒、毫秒等一系列全时。

为了提高测量精度,在实际应用中,通常采用硬对时和软对时相结合的方法,即通过通信报文获取时间、月、秒、秒的信息,同时利用脉冲信号将其精确到 ms、 us。

GPS定时系统与各种保护设备、自动化设备紧密相连,在故障诊断、运行分析中发挥着举足轻重的作用。

GPS定时系统在电力系统中的应用,可以帮助分析各种设备在运行中的运行状态和运行状态,弄清故障的原因和发展过程,准确地完成系统 SOE的功能[1]。

电力GPS时钟同步系统方案

电力GPS时钟同步系统方案

电力GPS时钟同步系统方案一、引言随着电力系统的不断发展,对于电力系统精确的时钟同步需求越来越迫切。

电力GPS时钟同步系统是利用全球定位系统(GPS)进行时钟同步的一种先进的解决方案。

本文将介绍一个电力GPS时钟同步系统的投标方案。

二、方案描述1.系统概述2.系统组成(1)GPS接收机:用于接收GPS卫星信号,并提取时间信息。

(2)时钟同步设备:用于将GPS接收机接收到的时间信息传输给电力系统内的各个节点,实现时钟同步。

(3)节点设备:为电力系统内的各个节点提供时钟同步功能。

3.系统原理(1)GPS接收机接收到GPS卫星信号,并提取时间信息。

(2)时钟同步设备将提取到的时间信息传输给电力系统内的各个节点。

(3)节点设备接收到时间信息后,对内部时钟进行调整,以实现与GPS时间的同步。

4.系统优势(1)高精度:利用GPS卫星信号提供的高精度时间信息进行时钟同步,能够满足电力系统对时钟同步的精度要求。

(2)可靠性:GPS卫星信号具有全球覆盖的特点,能够在任何地点获得时间信息,保证时钟同步的可靠性。

(3)成本低廉:相比其他时钟同步方案,电力GPS时钟同步系统的成本相对较低,且易于安装和维护。

三、系统实施1.系统部署在系统实施过程中,需要按照以下步骤进行:(1)选取合适的GPS接收机,并进行安装和调试。

(2)设计和安装时钟同步设备,实现时间信息传输和节点时钟调整的功能。

(3)为电力系统内的各个节点安装合适的节点设备。

2.系统测试与调试在系统部署完成后,需要进行测试与调试,以确保系统正常运行:(1)对GPS接收机进行测试,确保能够正常接收到GPS卫星信号。

(2)测试时钟同步设备与节点设备之间的通信和数据传输。

(3)验证节点设备的时钟同步功能,确保各个节点的时钟与GPS时间同步。

3.系统运维与管理系统部署完成后,需要进行系统的运维与管理:(1)定期对GPS接收机进行维护和校准,确保接收机始终能够正常接收到GPS卫星信号。

浅谈电力系统中的时钟同步技术

浅谈电力系统中的时钟同步技术
ห้องสมุดไป่ตู้
故障定位 、 故障录波 、 故障分析与事故反演时间一致性要求。 确保线路 故障测距 、 相量和功角动态监测、 机组和 电网参数校验 的准确性 , 以及 电网事故分析和稳定控制水平 , 提高运行效率及其可靠性 。未来数字 电力技术的推广应用 , 对时间同步的要求会更高。
也会用时脉冲(P H)其 中 1 P 1P , P M和 1 P P H也可以通过累计 1 P P S得
Technol ogy Applcat on i i
浅谈 电力系统中的时钟 同步技术
汪明达{ 沈阳超高压局 试验所}
电力系统是 时间相关系统 , 无论 电压 、 电流、 相角、 角变化 , 功 都是 基于时间轴的波形。近年来 , 超临界、 超超临界机组相继并 网运行 , 大 区域电网互联 , 特高压输电技术得到发展。电网安全稳定运行对电力
气 测控 单 元 、 T 功 角 测 量 系统 ( Ous)保 护 测 控一 体 化 装 置 、 件 R U、 4 、 事 顺 序记 录 装 置等 。
号 。为了 更好 地 解 决 这个 矛 盾 , 用 国际 通 用 时 间格 式码 , 脉 冲 对 时 采 将
的准时沿和串口报文对 时的那组时间数据结合在一起 , 构成一个脉; 中 串, 来传输 时间信息。被授时设备可 以从这个脉; 中串中解析出准 时沿 和一组时间数据。这就是 目前常用的 tI B码 , RG— 简称 B码。 时间编码 方式对时的优 点是数据全面 , 时精度高 , 对 不需要人工 预置 ; 缺点是编码相对复杂。
也称软对时 , 是利用一组时间数据( 、 、 时、 、 按一定 年 月 日、 分 秒) 的格式( 速率和顺序等)通过串行通信接 口发送 给被 授时装置 。 , 被授

GPS同步时钟系统在电力系统中的时间同步解决方案

GPS同步时钟系统在电力系统中的时间同步解决方案

GPS同步时钟系统在电力系统中的时间同步解决方案GPS同步时钟系统在电力系统中的时间同步解决方案boulifairy导语:随着计算机和网络通信技术的飞速发展,火电厂热工自动化系统数字化、网络化的时代已经到来。

这一方面为各控制和信息系统之间的数据交换、分析和应用提供了更好的平台、另一方面对各种实时和历史数据时间标签的准确性也提出了更高的要求。

前言随着计算机和网络通信技术的飞速发展,火电厂热工数字化、网络化的时代已经到来。

这一方面为各控制和信息系统之间的数据交换、分析和应用提供了更好的平台、另一方面对各种实时和历史数据时间标签的准确性也提出了更高的要求。

使用价格并不昂贵的GPS同步时钟来统一全厂各种系统的时钟,已是目前火电厂设计中采用的标准做法。

电厂内的机组)、辅助系统)、厂级监控信息系统(SIS)、电厂管理信息系统(MIS)等的主时钟通过适宜的GPS同步时钟信号接口,得到标准的TOD(年月日时分秒)时间,然后按各自的时钟同步机制,将系统内的从时钟偏差限定在足够小的范围内,进而到达全厂的时钟同步。

一、GPS同步时钟系统及输出1.1GPS同步时钟系统全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)由一组美国国防部在1978年开场陆续发射的卫星所组成,共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内,根据时间和地点,地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。

GPS同步时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号,通过计算得出GPS时间的接受装置。

为获得准确的GPS时间,GPS同步时钟必须先接遭到至少4颗GPS卫星的信号,计算出本人所在的三维位置。

在已经得出详细位置后,GPS同步时钟只要接遭到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。

作为火电厂的标准时钟,我们对GPS同步时钟的基本要求是:至少能同时跟踪8颗卫星,有尽可能短的冷、热启动时间,配有后备电池,有高精度、可灵敏配置的时钟输出信号。

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浅谈2006C电网GPS—B码同步时钟系统
根据2006C电网GPS-B码时间同步系统的工作原理,相较于传统的对时方式,分析系统将GPS卫星传送的协调世界时间作为定时信号源稳定的实现电网内的变电站、电厂内计算机监控系统、保护装置及故障录波器等设备的时间同步。

标签:同步时钟系统;同步钟;扩展装置;嵌入式计算机
1 概述
目前,电力系统中的时间同步处于变电站内GPS统一的状态,由于GPS设备品牌不同,性能不统一,造成站内、站与站之间时间不统一。

这些时间接收系统相互间不通用。

无法互为备份,使得整个系统的可靠性无法保证。

为了逐步实现全电网的同一时间,有必要在发电厂、变电站建立集中和统一的电力系统时间同步系统,而且该系统应能基于不同的授时源建立时间同步并互为热备用。

2 电力系统设备常用的对时方式
2.1 脉冲对时
也称硬对时,是利用脉冲的准时沿来校准被授时设备。

常用的脉冲对时信号有1PPS和分脉冲(1PPM),有些情况下也会用时脉冲(1PPH)。

其优点是授时精度高,使用被动点时,适应性强;缺点是只能校准到秒,其余数据需要人工预置。

2.2 串口报文对时
也称软对时,是利用一组时间数据按一定的格式通过串行通信接口发送给被授时装置,被授时装置利用这组数据预置其内部时钟。

常用的串行通信接口为RS-232和RS-422/RS-485。

其优点是数据全面,不需要人工预置;缺点是授时精度低,报文的格式需要授时和被授时装置双方约定。

2.3 时间编码方式对时
目前,很多场合采用以上2种方式的组合方式即串口+脉冲,从而可以充分利用两者的优点,克服两者的缺点。

其采用国际通用时间格式码,将脉冲对时的准时沿和串口报文对时的那组时间数据结合在一起,构成一个脉冲串,来传输时间信息。

被授时设备可以从这个脉冲串中解析出准时沿和一组时间数据。

这就是目前常用的IRIG-B码,简称B码。

其优点是数据全面,对时精度高,不需要人工预置;缺点是编码相对复杂。

2.4 网络方式对时
网络方式对时基于网络时间协议(NTP)、精确时间协议(PTP)。

目前,简单网络时间协议(SNTP)应用较多。

网络时钟传输的是以1900年1月1日0时0分0秒算起时间戳的用户数据协议(UDP)报文,用64位表示,前32位为秒,后32位为秒等分数。

网络中报文往返时间是可以估算的,因而采用补偿算法可以达到精确对时的目的。

网络授时方式可以为接入网络的任何系统提供对时,其中NTP授时精度可达到50ms,PTP授时精度可达到1μs,SNTP授时精度可达到1s。

3 2006C电网GPS-B 码同步时钟对时系统
2006C电网GPS-B 码同步时钟系统可为电力系统时间同步网提供的高精度、高可靠性同步设备。

它采用高精度的卫星时间作为时间源,并采用先进的“时间驯服算法”完成卫星时间的长稳和晶振时间的短稳完美结合;同时设计了简便易用功能强大的人机界面、多种时间信号可选的接口插卡;并且具有远程或本地的监控的能力,提供完整的网络管理能力。

3.1 系统的主要特性
3.1.1 双同步时钟独立接受GPS卫星时间及外部基准时间主备用可选,实现基准信号互为备用。

3.1.2 电源冗余供电保证授时系统可靠性。

3.1.3 支持NTP SNMP网络协议,RJ接口,实现网络对时。

3.1.4 标准时间码传输可设定补偿传输延时、使其时标传输不受距离介质限制。

3.1.5 输出信号多样化,可插卡式输出1PPS、1PPM、1PPH、符合IEEE1344或NASA36 IRIG-B码,DFC77,NTP(RCF1305),SNTP,ASCⅡ时间串口报文。

3.1.6 输出的每种信号(网络和报文除外)具有在线编程RS485或RS422、空接点、24V有源、TTL等多种电器接口形式选择的功能。

3.1.7 内置铷原子钟或高温恒温OCXO,并采用先进的驯服算法,输出高精度的本地授时时间。

3.2 系统框图
2006C电网GPS-B码同步时钟系统(见上图)可安装在变电站、电厂的任何一个保护室,由GPS主屏与扩展屏构成。

主屏主要由同步钟、信息扩展装置、嵌入式计算机三大单元构成,扩展屏内一般只安装时间同步信号扩展装置,扩展屏里的扩展装置通过光缆与主屏的GPS同步钟互为通讯,接受时间主屏同步输
出的IRIG-B码作为扩展屏输出基准信号,也可以接受其他外部基准时间,通过扩展装置处理输出本室所需各类型时间同步信号。

(1)同步钟
在2006C电网GPS-B码同步时钟系统中,设计配置了两台同步钟互为冗余备用。

正常情况下,两台同步钟的时间信号接收单元独立接收GPS卫星发送的时间基准信号;当某一同步钟的时间信号接收单元发生故障时,该同步钟自动切换到另一台同步钟的时间信号接收单元接收时间基准信号,实现时间基准信号的互为备用。

当GPS与外部时间基准都能同时正常接收时,优选GPS时间源,外部时间基准自动撤销。

当GPS不能正常接收时,自动进入搜索接收外部时间基准,提取外部时间基准;当GPS与外部时间基准均不能正常时,由内部时钟授时,在内部高精度温度补偿晶振频率10-9量级上运行,使输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度;当外部时间基准信号接收恢复时,自动切换到正常状态工作,切换时间小于0.5S,内部时钟被外部时间基准信号同步,如果系统掉电内置的日历时钟依然能保持时间尺度不丢失。

(2)扩展装置
信息扩展由输入输出冗余模块、脉冲扩展模块、B码扩展模块、报文信息扩展模块、网络模块等组成。

其中输入冗余模块允许接收两台同步时钟信号互为冗余,扩展装置的模块类型及模块数量由需求配置。

所有模块的输入输出信号都采用电气隔离技术,接口器件均使用抗雷击、抗ESD元器件,保证系统可靠性。

同步钟与信息扩展装置之间采用光缆或电缆通信,因此可分布式布置在变电站、电厂的任意位置。

(3)嵌入式计算机
2006C电网GPS-B码同步时钟系统内置嵌入式计算机,主要应用于网络管理,实现本地或远程在线监控,由运行于WINDOWS操作系统的时间同步系统的后台监控远程管理软件实现。

2006C电网GPS-B码同步时钟系统的嵌入式计算机通过网络与扩展装置通讯,在嵌入式计算机上运行时间同步系统的后台监控远程管理软件,可随时查询扩展装置输出的时间信号状况、参数,也可以在线更改各种事件信息的形式和电气性能。

4 结束语
2006C电网GPS-B码同步时钟系统采用多种时间基准信号冗余、电源冗余保证了授时系统运行可靠性;采用硬件实时并行处理时标保证了授时的准确性;采用了模块化输出接口保证了授时的灵活性;可按实际需求扩展为多路时间信息,强大方便的远程网络监控功能,基于WEB技术的管理软件使得其易于管理,对于跨区域联网的大电网非常适用,故本文推荐使用。

参考文献
[1]佚名,变电站GPS对时方案.
[2]韩富春,电力系统自动化技术[M].北京:中国水利水电出版社,2003.
[3]杨俊,武奇生,GPS基本原理及其Matlab仿真[M].西安:西安電子科技大学出版社2006.
邵永浩(1984-),男,宁夏银川人,宁夏电力公司检修公司助理工程师,电气工程及其自动化方向学士。

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