T－GPS8000電力系統(tǒng)綜合對時系統(tǒng)方案建議書

T-GPS8000電力系統(tǒng)綜合對時系統(tǒng)方案建議書

1.概述

隨著電廠、變電站自動化水平的提高，電力系統(tǒng)對統(tǒng)一時鐘的要求愈來愈迫切，有了統(tǒng)一

時鐘，既可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在GPS時間基準下的運行監(jiān)壟和事故后的故隙分析，也可以通過各

開關(guān)動作的先后順序來分析事故的原因及發(fā)展過程。統(tǒng)一時鐘是保證電力系統(tǒng)安全運行，提

高運行水平的一個重要措旅。因此，原國家電力公司在1999年10月發(fā)布的《微機母線保護裝置

通用技術(shù)條件》(DL/T670-1999)及部頒標準《220KV?500KV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄裝置檢測要

求》(DL/T663-1999)中，都明確要求采用外部GPS時鐘對電站裝置進行校時。

現(xiàn)在電站大多采用不同廠家的自動化裝置、微機保護裝置、故障錄波裝置、電能量計費系

統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、及輸煤、除灰、脫硫等控制裝置。各種裝置大多數(shù)采用各自

獨立的時鐘，而各時鐘都有一定的偏差，全站各系統(tǒng)不能在統(tǒng)一時間基準的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)

分析；各種對時裝置同時存在不利于現(xiàn)場運行維護。若各系統(tǒng)實施統(tǒng)一GPS對時方案，可實現(xiàn)

全站各系統(tǒng)在GPS時間基準下的運行監(jiān)控和事故后的故障分析。而且各電站往往有不同的裝置

需要接收時鐘同步信號，其接口類型繁多，裝置的數(shù)量也不等，所以在實際應(yīng)用中常感到GPS

裝置的某些類型接口數(shù)量不夠或缺少某種類型的接口，其結(jié)果就是電站中有些裝置不能實現(xiàn)

時鐘同步，或者需要再增加一臺甚至數(shù)臺GPS裝置，而這往往受到資金不足或沒有安裝位置等

限制。

為了解決這一問題，科匯公司根據(jù)客戶的需求并結(jié)合自身的工程經(jīng)驗，開發(fā)出了丁一

GPS8000電力系統(tǒng)綜合對時系統(tǒng)。

2.T-GPS8000對時方式介紹

T-GPS8000電力系統(tǒng)綜合對時系統(tǒng)為電廠內(nèi)各種自動化裝理或系統(tǒng)對時，給保護、錄波、

監(jiān)控、熱工控制、能量計費等裝置提供以下對時方式：

2.1脈沖同步信號

裝置的同步脈沖常用空接點方式輸入。常用的脈沖信號有：

1PPS--每秒鐘發(fā)一次脈沖

1PPM—-每分鐘發(fā)一次脈沖

1PPH--每小時發(fā)一次脈沖

用途：對國產(chǎn)微機保擴、故障錄波器、雷電定位系統(tǒng)、行波測距系統(tǒng)對時。

2.2串行口對時方式

裝置通過串行口讀取同步時鐘每秒一次的串行輸巴的時間信息對時，串行口又分為RS232

接口和RS422接口方式。

用途：對變電站綜合自動化、電能量記費系統(tǒng)、輸煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脫硫PLC、

控制室時間顯示器對時。

2.3IRIG-B方式對時

IRIG-B為IRIG委員會的B標準，是專為時鐘的傳輸制定的時鐘碼。國外進口裝置對時常使

用該信號輸入方式。每秒輸出一幀按秒、分、時、日期的順序排列的時間信息。IRIG-B信號有

直流偏置(TTL)電平、IKHZJE弦調(diào)制信號、RS422電平方式、RS232電平方式四種形式。

用途：給某些進口保護或故障錄波器對時。如GE公司的保護、ABB公司的保護、HATHAWAY

的故障錄波器、ALSTOM公司的保護、惠安公司的自動化裝置、萊姆公司的BEN5000故障錄波器、

SEL公司的保護、西門子設(shè)備等。

有了以上對時接口方式，可以將電站內(nèi)的所有具有對時功能的裝也對時，達到統(tǒng)一時鐘的

目的。

3.T—GPS8000系統(tǒng)方案

T-GPS8000一般由兩臺主時鐘(T-GPS-B1)及不同數(shù)量的B碼、報文擴展裝置(T3PS-F3)和

脈沖擴展裝置(TGPSF4)構(gòu)成，根據(jù)電廠/電站的實際情況并結(jié)合科匯電氣公司的工程經(jīng)驗,

我們提出如下的T—GPS8000具體構(gòu)成方案。

在電廠、變電站主控制室及機組監(jiān)控室，5OOKV、220KV繼電保護小室分別安裝一面GPS時

間同步系統(tǒng)屏(見附件)。

兩臺主時鐘完成GPS衛(wèi)星信號的接收、處理，及向信號擴展裝置提供標準同步時間信號

(RS422電平方式IRIG-B)；

每臺主時鐘同時具有接收另?臺主時鐘所送處的IRIG-B時間信息的功能，達到兩臺主

時鐘之間能夠互為備用；

每臺主時鐘具有內(nèi)部守時功能。

擴展裝置接受主時鐘提供的時間信息，經(jīng)過擴展向其它裝置提供多路輸出接口。

主時鐘和時間擴展裝置之間通過光纖連接。

T-GPS8000系統(tǒng)屏配置的GPS衛(wèi)星同步時鐘提供各種時間同步信號用于實現(xiàn)電站內(nèi)計算機

監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動裝置、遠動RTU及各級能量

管理系統(tǒng)、用電負荷管理系統(tǒng)、通信網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、電能量記費系統(tǒng)、電網(wǎng)頻率按秒考核系統(tǒng)、

功角測量裝置、線路故障行波測距裝置、雷電定位裝置、調(diào)度錄音電話、各類信息管理系統(tǒng)

MIS、DCS系統(tǒng)、及各種輸煤PLC、除灰PLC、化水PLC、脫硫PLC等的時間同步，使電廠內(nèi)各設(shè)備

具有統(tǒng)一的時間基準。

主時鐘的時間信號接收單元能接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的協(xié)調(diào)世界時?(UTC)信號作為外部時間基

準信號。正常情況下，主時鐘的時間信號接收單元獨立接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的時間基準信號；當

某一主時鐘的時間信號接收單元發(fā)生故障時，該主時鐘能自動切換到另一臺主時鐘的時間信

號接收單元接收到的時間基準信號，實現(xiàn)時間基準信號互為備用，切換時間小于0.5秒，切換

時主時鐘輸出的時間同步信號不會出錯。

信號擴展裝置的時間基準信號輸入包括兩路IRIG-B(RS-422)輸入。當信號擴展裝置只接

一路IRIG-B(RS-422)輸入時，該路輸入可以是IRIGT輸入1,也可以是IRIG-B輸入2。

信號擴展裝置接入兩路IRIG-B(RS422)時碼輸入時，以IRIG-B(RS422)輸入1作為該擴

展裝置的外部時間基準，IRIG-B(DC)輸入2作為后備，

主時鐘及擴展裝置具有內(nèi)部守時功能。當接收到外部時間基準信號時，被外部時間基準信

號同步；當接收不到外部時間基準信號時，切換到內(nèi)部守時，保持一定的走時準確度，使主時

鐘或擴展裝置輸出的時間同步信號仍能保持一定的準確度。當外部時間基準信號接收恢復(fù)時,

自動切換到正常狀態(tài)_E作，切換時間小于0.5S,切換時時鐘輸出的時間同步信號大會出錯。

輸出的時間同步信號可滿足秒足PPS)、分(1PPM)、時(1PPH)、IRIG-B、空接點、DCF77以

及串口等方式。

主時鐘及信號擴展裝置所有時間同步信號輸出時，各路輸出在電氣上均相互隔離。

主時鐘及信號擴展裝H具有工作狀態(tài)指示、告警顯示和告警信號輸出功能。告警信號的電

接口類型為繼電器空接點，接點耐壓＞250VDCo

具有時間顯示功能，運行狀態(tài)下顯示時、分、秒。

可采用兩路直流電源供電，任何一路電源消失，主時鐘及信號擴展裝置仍保持正常工作。

T-GPS8000可以根據(jù)用戶需要方便地擴展時間信號輸出量，而且不會影響整個系統(tǒng)的正常

工作。

本機狀態(tài)指示：含“電源指示”、“1PPS”脈沖指示燈，裝置接通電源時，“電源指示”

燈亮，正常運行時“1PPS”脈沖指示燈閃爍。

時間基準信號來源：指示本機當前時間基準信號來源，包括“GPS衛(wèi)星”、“IRIG-B”

兩個指示燈。如果"GPS衛(wèi)星”指示燈亮，說明本機當前是接收GPS衛(wèi)星信號來獲取時間信息，

如果“IRIG-B”指示燈亮，說明本機當前是接收IRIG-B信號來獲取時間信息，如果兩個燈都不

亮，則本機是靠內(nèi)部時鐘來維持時間信息。

輸入信號監(jiān)視：監(jiān)視本機接收時間信號是臺正常，如果“GPS信號異常”指示燈亮，則

說明本機未接收到同步后的GPS衛(wèi)星信號，如果“IRIG-B信號異?！敝甘緹袅粒瑒t說明本機未

正確接收到IRIG-B衛(wèi)星信號。

2）裝置的后面板

圖2T-GPS-B1后面板示意圖

3）T-GPS-B1配有一個易于安裝的天線。有源天線頭封裝在長約100mm直徑約30mm高的塑

料圓盤內(nèi)，天線的導(dǎo)引線是低損耗同軸電纜。天線長度可根據(jù)站內(nèi)實際情況配置。

4.2擴展裝置T-GPS-F3

裝置的用途及特點

擴展裝置T-GPS-F3（以下簡稱T-GPS-F3）提供多路B碼信號和多路串行口信號。JGPS-F3可

以通過接收IR1G-B1或IRIG-B2以供本機工作，如果這兩路信號都不足時，本裝置通過內(nèi)部時鐘

來輸出時間信號。

輸出節(jié)點：

有32路IRIG-B碼輸出，格式可為正弦調(diào)制的IRIG-B、RS422電平調(diào)制的IRIG-B和直流偏

置IRIG-B；

有4路RS232中行信息輸出，串行信息的波特率可以通過前面板上的按鍵調(diào)整；

有監(jiān)視本擴展裝置運行狀態(tài)的告警接點輸出，包括電源消失告警、IRIG-B1信號消失告

警、1R1G-B2信號消失告警以及本裝置自檢異常告警。

裝置的結(jié)構(gòu):

1）裝置的前面板

圖3T-GPS-F3前面板木意圖

本機運行時前面板上的數(shù)碼管顯示當前時間或狀態(tài)，按鍵可以對輸出進行設(shè)置。

前面板上有下列工作狀態(tài)指示：

本機狀態(tài)指示：含“電源指示”、“1PPS”脈沖指示燈，裝置接通電源時，“電源指示”

燈亮，正常運行時“1PPS”脈沖指示燈閃爍。

時間基準信號來源：指示本機當前時間基準信號來源，包括IRIG-Bl、IRIG-B2兩個指示

燈。如果"IRIG-B1”指示燈亮，說明本機當前是接收信號來獲取時間信息，如果“IRIG-

B2”指示燈亮，說明本機當前是接收IRIG-B2信號來獲取時間信息，如果兩個燈都不亮，則本

機是靠內(nèi)部時鐘來維持時間信息。

輸入信號監(jiān)視：監(jiān)視本機接收時間信號是否正常，如果“IRIG-B1異常”指示燈亮，則

說明本機未接收到IRIG-B1信號，如果“IRIG-B2異?！敝甘緹袅粒瑒t說明本機未止確接收到

IRIG-B2信號。

2）裝置的后面板

圖4T-GPS-F3后面板小意圖

4.3脈沖信號擴展裝置T-GPS-F4

裝置的用途及特點：

脈沖信號擴展裝置7-6『S^4（以下簡稱丁-口$Y4）提供多路脈沖信號，可以滿足需要GPS脈

沖輸出接點較多的場合?！海ê?44可以通過接收1對6與1信號或咔16-82信號以供本機工作，如

果這兩路信號都不足時，木裝置通過內(nèi)部時鐘來輸出時間信號。

裝置的輸出節(jié)點：

64路脈沖輸出，可以通過前面板上的按鍵編程為秒脈沖（1PPS）、分脈沖（1FPM）、時脈

沖（1PPH）；

4路RS232串行信息輸出，串行信息的波特率可以通過前面板上的按鍵調(diào)整；

監(jiān)視本擴展裝置運行狀態(tài)的告警接點輸出，包括電源消失告警、IRIG-B1信號消失告警、

IRIG-B2信號消失告警以及本裝置自檢異常告警。

裝置的結(jié)構(gòu)：

裝置的前面板

圖5T-GPS-F4前面板示意圖

本機運行時前面板上的數(shù)碼管顯示當前時間或狀態(tài)，按鍵可以對輸出進行設(shè)置。

前面板上有下列工作狀態(tài)指示：

本機狀態(tài)指示：含“電源指示”、“1PPS”脈沖指示燈，裝置接通電源時，“電源指示”

燈亮，正常運行時“1PPS”脈沖指示燈閃爍。

時間基準信號來源：指示本機當前時間基準信號來源，包括IR1G-B1、1RIG-B2兩個指

示燈。如果“IRIG-B1”指示燈亮，說明本機當前是接收IRIG-B1信號來獲取時間信息，如果

“IRIG-B2”指示燈亮，說明本機當前是接收IRIG-B2信號來獲取時間信息，如果兩個燈都不亮,

則本機是靠內(nèi)部時鐘來維持時間信息。

輸入信號監(jiān)視：監(jiān)視本機接收時間信號是否正常，如果“IRIG-B1異?！敝甘緹袅粒瑒t

說明本機未接收到IRIG-B1信號，如果“IRIG-B2異?！敝甘緹袅?，則說明本機未正確接收到

IRIG-B2信號。

2）裝置的后面板

圖6T-GPS-F4后面板不意圖

5.引用標準

T-GPS8000的設(shè)計、制造、檢查、試驗及特性都遵照最新版本的下列標準和規(guī)定進行。

QB/HDO1-2002華東電網(wǎng)時間同步系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GJB2242-1994時統(tǒng)裝置通用規(guī)范

GJB2991-1997B時間碼接口終端

GB/T15527-1995船用全球定位系統(tǒng)（GPS）接收通用技術(shù)條件

GB11014-1990平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性

GB/T6107-2000使用串行二進制數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)終端裝置和數(shù)據(jù)

電路終接裝置之間的接口

GB/T14429-1993遠動裝置和系統(tǒng)術(shù)語

GB/T16435-1996遠動裝置和系統(tǒng)接口

GB/T17463-1998遠動裝置和系統(tǒng)性能要求

GB/T13926-1992工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性

6.T—GPS8000運行條件

6.1裝置環(huán)境條件

6.1.1工作溫度：-5?+45C

6.1.2貯存溫度:-40?+50℃

6.1.3濕度:<95%

6.2電源

交流供電：220V±20%或110V±20%47Hz?63Hz

直流供電：220V±20%或U0V±20%

6.3抗干擾

在雷擊過電壓、一次回路操作、開關(guān)場故隙、二次回路操作及其它強干擾作用下，裝置

不誤動作。

裝置快速瞬變干擾試驗、高頻干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、沖擊電壓試驗和絕緣試

驗應(yīng)符合標準GB/T13926-1992(工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性)

7.T-GPS8000技術(shù)參數(shù)

GPS接收器

接收頻率:1575.42MHz

接收靈敏度：捕獲M30dBm,跟蹤＜-130dBm

同時跟蹤：正常狀態(tài)下可同時跟蹤8~12顆GPS衛(wèi)星

裝置冷起動時不小于4顆衛(wèi)星；

裝置熱起動時不小于1顆衛(wèi)星。

捕獲時間：裝置冷起動時小于20min,裝置熱起動時小于2niin

內(nèi)部的時鐘準確度優(yōu)于7*10-8(4.2Us/分鐘)

功耗:W15W

平均無故障間隔時間

(MTBF)250000小時，主時鐘平均維修時間(MTTR)一般不大于30分，使用壽命不少于20

年。正常使用條件下無須維護。

尺寸

標準的19英寸2U工業(yè)機箱。使用德國RITTAL進口機箱，具體外形尺寸如下圖所示：

輸出時間與協(xié)調(diào)世界時(UTC)時間同步準確度：Wlus

時間同步信號電接I」

IRIG-B(AC)調(diào)制信號接口

載波頻率：1kHz；

信號幅值峰-峰值：高：3T2V可調(diào)，低：符合3：1調(diào)制比要求；

輸出阻抗：600歐姆，變壓器隔離輸出.

同步準確度：W9us

IRIG-B(DC)直流偏置信號接口

準時上升沿的時間準確度Wlus

時標脈沖輸出

1)1PPS脈沖信號

準時沿：上升沿，上升時間W50ns；上升沿的時間準確度Wlus；

脈沖寬度：200ms,允許外接電壓：250V,

2)1PPM脈沖信號

準時沿：上升沿，上升時間W150ns；上升沿的時間準確度W3us；

脈沖寬度：200ms,允許外接電壓：250V,

3)1PPH脈沖信號

準時沿：上升沿，上升時間Wlus；上升沿的時間準確度W3us；

脈沖寬度：200ms,允許外接電壓：250Vo

時間報文

信息格式：

<SXT>DDDDDDDDDDDDDDD<A>

其中，＜S＞與秒脈沖（PPS）的前沿對齊，裝置收到衛(wèi)星信號則發(fā)送S,裝置失步就

停發(fā)S。

串口通信速率:300BPS、600BPS、1200BPS.2400BPS.4800BPS、9600BPS、19200

BPS可選。

報文發(fā)送時間方式：每秒輸出、每分輸出一次（幀）或應(yīng)答方式輸出可選.

串行數(shù)據(jù)通道接口RS-232/RS485

接口RS-232電氣特性符號GB/T6107-20001ITU-T建議V.28）；

接口RS-422電氣特性符號GB-11014-90（CCITT建議V.11）；

接口RS-485電氣特性符號EIA/485（CCITT建議V.28）。

8.T-GPS8000輸出接口配置

序號名稱型號配置

1主時鐘T-GPS-B12個TTL脈沖、6個空接點脈沖、4個IR1G-B（調(diào)制

AC碼）、8個IRIG-B（RS422）、4個RS232串口、

IRIG-B碼時間基準備份功能、脈沖輸出信號可編程、

帶告警接點、帶內(nèi)部守時功能、采用德國威圖機箱

2B碼、報文T-GP