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

目錄

L概述..........2

2.T-GPS8000對時方式介紹

2

3.T-GPS8000系統(tǒng)方案

4

4.樣本介紹....6

5.引用標準..12

6.T-GPS8000運行條件

13

7.T-GPS8000技術參數(shù)

13

8.T-GPS8000輸出接口酉已置

16

9.T-GPS800。結(jié)構(gòu)

.............................................17

10.采用T-GPS8000的優(yōu)點

18

11.工程實例…….18

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)控和事故后的故障分析，也可以通過各開關動作的先后順序來

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施。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。整種裝置大多數(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T-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)各種自動化裝置或系

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)微機保護、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出的時間信息對時,

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、E寸、

日期的順序排列的時間信息。IR6B信號有直流偏置(TTL)電平、lKHz

正弦調(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置

對時，達到統(tǒng)一時伊的目的。

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(T-GPS-F3)和脈沖擴展裝置(T-GPS-F4)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，500KV、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一臺主時鐘所送處的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i寸光纖連接。

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IRIG-B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E寸間

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時，自

動切換到正常狀態(tài)工作，切換時間小于0.5S，切換時時鐘輸出的時間同

步信號不會出錯。

輸出的時間同步信號可滿足秒(1PPS)、分(1PPM)、時QPPH)、

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置具有工作狀態(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＞250VDC。

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。

4.樣本介紹

在T-GPS8000中,包含不同數(shù)量的主時鐘(T-GPS-Bl)、B碼/報

文擴展裝置(T-GPS-F3)和脈沖擴展裝置(T-GPS-F4),下面分別介紹這

三種單元。

4.1主時鐘T-GPS-B1

用途及特點：

主時鐘T-GPS-B1(以下簡稱T-GPS-B1)主要用來接收GPS(全球定

位系統(tǒng))衛(wèi)星信號或接收IRIG-B(RS422)時間基準信號，并向信號

擴展裝置提供時間基準信號。T-GPS-B1具有TTL脈沖電平測試口和內(nèi)

部守時功能。如果GPS信號不足時，可以使用外接IRIG-B信號來獲得

時間信息，如果這兩種信息都不正確，本裝置通過內(nèi)部時鐘來輸出時間

信號。

裝置的輸出節(jié)點：

8路脈沖輸出節(jié)點，可以將輸出節(jié)點分組設置為秒脈沖(1PPS)、分

脈沖(1PPM)、時脈沖(1PPH);

4路RS232串行口,串行信息的波特率可以通過前面板上的按鍵調(diào)

整；

IRIG-B碼輸出,4路正弦調(diào)制的IRIG-B和8路RS422電平的IRIG-B.

監(jiān)視本機運行狀態(tài)的告警接點輸出，包括電源消失告警、GPS信號

消失告警、IRIG-B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1T-GPS-B1刖面板小意圖

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

出進行設置。

主時鐘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〃GPS

衛(wèi)星〃、兩個指示燈。如果〃GPS衛(wèi)星〃指示燈亮，說E月本

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否正常，如果〃GPS信號

異?！ㄖ甘緹袅粒瑒t說明本機未接收到同步后的GPS衛(wèi)星信號，如果

"IRIG-B信號異常〃指示燈亮,則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后面板小意圖

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。T-GPS-F3可以通過接收IRIG-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；

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、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)：

1）裝置的前面板

圖3T-GPS-F3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〃、〃:LPPS〃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-B1、

IRIG-B2兩個指示燈。如果〃IRIG-Br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

異常〃指示燈亮，則說明本機未接收到IRIG-B1信號，如果“RIG-B2

異?！敝甘緹袅粒瑒t說明本機未正確接收到IRIG-B2信號。

2）裝置的后面板

圖4T-GPS-F3后面板示意圖

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T-GPS-F4（以下簡稱T-GPS-F4）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。T-GPS-F4可以通過

接收IRIG-B1信號或IRIG-B2信號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。

裝置的輸出節(jié)點：

64路脈沖輸出，可以通過前面板上的按健編程為秒脈沖QPPS）、分

脈沖（1PPM）、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〃、〃:LPPS〃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-B

1、IRIG-B2兩個指示燈。如果指示燈亮，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

異常〃指示燈亮，則說明本機未接收到IRIG-B1信號，如果“RIG-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后面板示意圖

5.引用標準

T-GPS8000的設計、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/HD01-2002華東電網(wǎng)時間同步系統(tǒng)技術規(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?+45℃

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%ngll0V±20%47Hz?63Hz

直流供電：220V±20%ngll0V±20%

6.3抗干擾

在雷擊過電壓、一次回路操作、開關場故障、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技術參數(shù)

GPS接收器

接收頻率：1575.42MHz

接收靈敏度:捕獲（-130dBm,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2min

內(nèi)部的時鐘準確度優(yōu)于7*10-8（4.22/分鐘）

功耗:<15W

平均無故障間隔時間

(MTBF)＞50000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_L業(yè)機箱。使用德國R1TTAL進口機箱，具體外

形尺寸如下圖所示：

圖7裝置外形尺寸圖

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

時間同步信號電接口

IRIG-B(AC)調(diào)制信號接口

載波頻率：1kHz;

信號幅值峰-峰值：高：3-12V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：＜9us

IRIG-B(DC)直流偏置信號接口

準時上升沿的時間準確度＜lus

時標脈沖輸出

1)1PPS脈沖信號

準時沿：上升沿，上升時間450ns;上升沿的時間準確度41US;

脈沖寬度：200ms,允許外接電壓：250Vo

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：250V。

時間報文

信息格式：

<S><T>DDDDDDDDDDDDDDD<A>

tttttttttttttttttT

同楨時時分分秒秒日日月月年年年年校標

步頭十個十個十個十個十個千百十個驗準

標位位位位位位位位位位位位位位字時

束

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,裝置失步就停發(fā)

Sso

串口通信速率

300BPS.600BPSx1200BPS.2400BPS.4800BPS.

9600BPS.19200BPS可選。

報文發(fā)送時間方式：每秒輸出、每分輸出一次（幀）或應答方式輸

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/T6107-2000（ITU-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

序名稱型號配置

號

1主時鐘T-GPS-B12個TTL脈沖、6個空接點脈沖、4個IRIG-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T-GPS-F332個IRIG-B、4個RS232串口、12個空接點脈沖、

文擴展雙IRIG-B碼時間基準備份功能、脈沖輸出信號可編

裝置程、帶告警接點、帶內(nèi)部守時功能、采用德國威圖

機箱

B碼格式可根據(jù)電廠內(nèi)具體情況合理配置

3脈沖擴T-GPS-F464個空接點脈沖、4個RS232串口、雙IRIG-B碼時

展裝置間基準備份功能、膿沖輸出信號可編程、帶告警接

點、帶內(nèi)部守時功能、采用德國威圖機箱

9.T-GPS8000結(jié)構(gòu)

T-GPS8000采用柜式全封閉結(jié)構(gòu)，屏內(nèi)接插件部分接觸良好。柜前后開門，前門用

有機玻璃單門，后門為雙開鋼門結(jié)構(gòu)，密封的前后門帶鎖。門框帶有磁力密封條。屏體

底部有可封閉的電纜孔，可防灰塵、蟲及小動物。

屏內(nèi)端子采用阻燃型鳳凰端子；

屏內(nèi)預留足夠標準的插槽、面板和接線端子排，以滿足將來不同時間信號輸出接口數(shù)量

的擴展要求；所有時間輸出信號全部接入柜內(nèi)的端子排上。

屏柜設有一接地母線，截面N160mnf

屏體底面預留與地基槽鋼固定的結(jié)構(gòu)件。

屏體尺寸：800x600x2260（寬x深x高）或用戶選定。

屏體顏色：用戶選定。

10.采用T-GPS8000的優(yōu)點

統(tǒng)一的時間基準：保證電廠內(nèi)各個裝置具有統(tǒng)一的時間基準。

T-GPS8000主時鐘和信號擴展裝置都采用了冗余化配置，保證了GPS同步系統(tǒng)的可

靠性。

為電廠將來改造時GPS時間同步信號的擴展提供了方便，便于維護、管理。

采用T-GPS8000后，電廠內(nèi)各個裝置有了統(tǒng)一時間基準，消除了各個裝置的時鐘偏

差，為分析各開關的動作情況帶來了極大方便。

11.工程實例

陜西渭南供電局

330KV渭南變

故障錄波器8臺分脈沖對時

保護設備16臺分脈沖對時

自動化設備2個RS232口對時

山東日照供電局

4個220KV變電站

故障錄波器6臺分脈沖對時

保護設備18臺分脈沖對時

自動化設備6個RS422口對時

遼河油田

遼河變500KV

深圳華力特公司保護設備24臺24個IRIG-B口對時

徐州電業(yè)局

東明變500KV

使用一臺T-GPS22電力系統(tǒng)同步時鐘同步下列設備

GE公司ALPS保護5臺IRIG-B接口

武漢哈德威錄波器2臺NGTS串行接口

南瑞保護2臺NGTS串行接口

ABB保護2臺IRIG-B接口

無錫供電局