摘 要：該文結(jié)合電廠電氣部分GPS授時(shí)接入情況，主要從時(shí)鐘對時(shí)、接線方式、保護(hù)及自動(dòng)裝置接口類型的選擇分析入手，闡述各裝置在與GPS時(shí)鐘對接時(shí)應(yīng)該注意的技術(shù)問題，分析其原因以及如何解決這些問題，為今后我廠繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置再接入GPS時(shí)鐘時(shí)提供了有利的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：同步時(shí)鐘 輸出卡板 差分 對時(shí)

中圖分類號：TP317文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0079-01

電力控制系統(tǒng)和裝置需要統(tǒng)一的、精確的時(shí)間，才能夠準(zhǔn)確完成規(guī)定的功能和特定的配合工作，才可以更好地實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控和故障分析，就可以通過各種電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作、調(diào)整的先后順序及主內(nèi)時(shí)間來分析事故的原因及過程。為了滿足上述要求，該廠電氣GPS裝置利用上海泰坦通信工程有限公司的TimeDA2000系列時(shí)鐘設(shè)備作為新GPS裝置代替老式BSS-3GPS同步時(shí)鐘，為繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置提供可靠、標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的時(shí)鐘源。

1 TimeDA2000時(shí)鐘特點(diǎn)

TimeDA2000可以達(dá)到納秒級的NTP輸出，不同卡板可以任意組合應(yīng)用。即一臺(tái)TimeDA2000時(shí)鐘裝置將可以根據(jù)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的輸出接口類型不同而配置不同種類的輸出卡板（輸出板卡分TTL輸出板、422/485輸出板、空節(jié)點(diǎn)輸出板、RS232輸出板、IRIG輸出板、NTP輸出板、DCF77輸出板等7種輸出板），做到多種輸入輸出卡板選擇，靈活配置。

2 GPS對時(shí)方式和接線方式

2.1 GPS的對時(shí)方式

GPS的對時(shí)方式有三種：硬對時(shí)（分對時(shí)或秒對時(shí)）、軟對時(shí)（即由通訊報(bào)文來對時(shí)）和編碼對時(shí)（應(yīng)用廣泛的IRIG-B對時(shí)）。

軟對時(shí)是以通訊報(bào)文的方式實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)時(shí)間是包括年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒在內(nèi)的完整時(shí)間，監(jiān)控系統(tǒng)中一般是：總控或遠(yuǎn)動(dòng)裝置與GPS裝置通訊以獲得GPS的時(shí)間，再以廣播報(bào)文的方式發(fā)送到裝置。這種廣播的對時(shí)一般每隔一段時(shí)間廣播一次，如我廠南瑞RCS-9647發(fā)變組保護(hù)裝置GPS時(shí)鐘功能，其GPS通訊方式為1分鐘下發(fā)一次。報(bào)文對時(shí)會(huì)受距離限制，如RS-232口傳輸距離為30 m。由于對時(shí)報(bào)文存在固有傳播延時(shí)誤差，所以在精度要求高的場合不能滿足要求。

硬對時(shí)一般用分對時(shí)或秒對時(shí)，分對時(shí)將秒清零、秒對時(shí)將毫秒清零。理論上講，秒對時(shí)精度要高于分對時(shí)。分脈沖對時(shí)方式是現(xiàn)在國內(nèi)外微機(jī)保護(hù)較常采用。例如我廠南瑞RCS-900系列微機(jī)保護(hù)中，可以在“裝置參數(shù)”中設(shè)置為“分對時(shí)”還是“秒對時(shí)”。若在液晶上有開入量顯示，當(dāng)有0和1的變化或其它成功提示，則說明已經(jīng)對上時(shí)了。

編碼對時(shí)目前常用的是IRIG-B對時(shí)，分調(diào)制和非調(diào)制兩種。IRIG-B碼實(shí)際上也可以看作是一種綜合對時(shí)方案，因?yàn)樵谄鋱?bào)文中包含了秒、分、小時(shí)、日期等時(shí)間信息，同時(shí)每一幀報(bào)文的第一個(gè)跳變又對應(yīng)于整秒，相當(dāng)于秒脈沖同步信號。

2.2 對時(shí)的接線方式

對時(shí)的接線方式是針對硬對時(shí)，按接線方式可分成差分對時(shí)與空接點(diǎn)方式兩種。差分是類似于485的電平信號，以總線方式將所有裝置掛在上面，GPS裝置定時(shí)（一般是整秒時(shí)）通過兩根信號線中A（+）與B（-）的電平變化脈沖向裝置發(fā)出對時(shí)信號。這種對時(shí)方式可以節(jié)省GPS輸出口數(shù)、GPS裝置與各保護(hù)測控裝置之間的對時(shí)線，還能保證對時(shí)的總線同步；如RCS-9000系列裝置就是采用差分方式對時(shí)。

空接點(diǎn)方式是類似于繼電器的接點(diǎn)信號，GPS裝置對時(shí)接點(diǎn)輸出要與每臺(tái)保護(hù)測控裝置對時(shí)輸入一一對應(yīng)連接。

為提高精度，發(fā)電廠和變電站中一般采用硬對時(shí)和軟對時(shí)相結(jié)合的方式，即裝置通過通訊報(bào)文獲取年月日時(shí)分秒信息，同時(shí)通過脈沖信號精確到ms、μs，對于有編碼對時(shí)口（如IRIG-B）的裝置優(yōu)先用編碼對時(shí)。我廠GPS對時(shí)方式主要為硬對時(shí)和編碼對時(shí)。

3 GPS授時(shí)接入分析

3.1 接口類型和輸出板卡的選擇

現(xiàn)場GPS時(shí)鐘接入時(shí)，首先要對各保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的GPS接點(diǎn)對時(shí)方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便于GPS時(shí)鐘輸出卡板的選擇。若保護(hù)及自動(dòng)裝置接口類型沒有確認(rèn)正確，則不能與時(shí)鐘輸出卡板匹配，在接入GPS時(shí)鐘時(shí)不僅不能成功對時(shí)，甚至可能發(fā)生保護(hù)裝置失靈或誤動(dòng)情況發(fā)生。我廠共有保護(hù)及自動(dòng)裝置為39套，接入GPS終端接點(diǎn)42對，接口類型分別為差分B碼、差分485、以及空接點(diǎn)。因此TimeDA2000時(shí)鐘裝置信號輸出板需要配置IRIG-B信號輸出板、差需差分485輸出板和空接點(diǎn)輸出板。

3.2 授時(shí)接入裝置的對時(shí)方式的選擇

接口類型和卡板選擇好之后，還要對保護(hù)及自動(dòng)裝置的對時(shí)方式進(jìn)行確認(rèn)。某些裝置可以提供分/秒對時(shí)選擇，但有些裝置在出廠前已經(jīng)固定了GPS對時(shí)方式，我們利用TimeDA2000時(shí)鐘裝置輸出信號板的跳線切換方法，通過電路板上的十位撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)時(shí)脈沖、分脈沖、秒脈沖以及天脈沖的選擇，將各裝置的對時(shí)方式統(tǒng)一歸納，進(jìn)行合理排列，解決各裝置對時(shí)樣式多問題。

3.3 有源、無源空接點(diǎn)的接入

空接點(diǎn)授時(shí)接入時(shí)，特別要注意保護(hù)及自動(dòng)裝置所提供GPS空接點(diǎn)的有、無源性以及電壓等級。因GPS裝置以空接點(diǎn)方式輸出其內(nèi)部是一個(gè)三極管，有方向性，而且不能承受高電壓，一般要求是24伏開入，如果有些特殊的保護(hù)設(shè)備提供的電源是220 V的開入，由于電壓過高則會(huì)燒毀GPS輸出卡板。TimeDA2000時(shí)鐘裝置的空接點(diǎn)信號輸出板并不提供24電源，對于現(xiàn)場的某些保護(hù)或自動(dòng)裝置所提供的GPS無源空接點(diǎn)接入點(diǎn)，則需要在其裝置本身取24V電源以保證空接點(diǎn)的有源性。如我廠南自廠家生產(chǎn)的110KV線路微機(jī)保護(hù)裝置PSL622C，其裝置提供的是無源空接點(diǎn)。我們在裝置上取24 V電源，將TimeDA2000時(shí)鐘輸出接點(diǎn)串接如保護(hù)裝置的24V+、GPS+、GSP-、24 V地，保證了裝置成功對時(shí)。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置與GPS時(shí)鐘接入時(shí)，應(yīng)先將保護(hù)裝置停電，理清待接入裝置GPS接點(diǎn)接入方法，避免因接線錯(cuò)誤或裝置本身提供的GPS接點(diǎn)極性反向，造成保護(hù)誤動(dòng)或裝置損壞。

參考文獻(xiàn)

[1]上海泰坦通信工程有限公司.TimeDA2000 系列產(chǎn)品用戶手冊.

[2]李天文.GPS原理及應(yīng)用[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2003