GPS卫星时钟同步系统在综自变电站中的应用
GPS时钟同步系统主要有同步脉冲输出、串行时间信息输出和IRIG-B码输出三种对时方式。脉冲同步输出方式，即同步时钟每隔一定的时间间隔输出一个精确的同步脉冲。被授时装置在接收到同步脉冲后进行对时，消除装置内部时钟的走时误差。脉冲同步的缺点是无法直接提供时间信息，被授时装置如果时间源就出错，会一直错误走下去。串行同步输出方式，是将时刻信息以串行数据流的方式输出。各种被授时装置接收每秒一次的串行时间信息获得时间同步，在未接收到广播对时令的这段时间间隔内，装置时钟存在自身走时误差问题，使用串行方式对时比脉冲对时方式复杂，另外在接收过程中，信息处理耗费的时间也会影响对时精度，所以主要用于给事件加上时间标记，如果要提高对时精度，现场应用时还需要再给出秒对时脉冲信号。利用1PPS（秒脉冲）信号的上升沿来实现外部时钟与GPS时钟的同步以及将同步误差抑制在满足系统精度要求范围之内。
IRIG-B码输出方式，IRIG组织发布的用于各系统时间同步的时间码标准,其中应用最广泛的是IRIG-B版本，简称B码。B码以BCD码方式输出，每秒输出一次，内含100个脉冲，输出的时间信息为：秒、分、时，日期顺序排列。B码信号一般有（TTL）电平方式、RS422电平方式、RS232电平方式、调制信号（AM）四种形式。脉冲对时和串行口对时各有优缺点，前者精度高但是无法直接提供时间信息；而后者对时精度比较低，尤其是多小室模式或者监控系统中有多个管理机、多个子系统的时候时间精度受串口通信时延的影响尤为突出。B码对时兼顾了两者的优点，是一种精度很高并且又含有标准的时间信息的对时方式，当变电站的智能设备采用B码对时，就不再需要现场总线的通信报文对时,也不再需要GPS输出大量脉冲接点信号。按技术规范规定凡新投运的需授时变电站自动化系统间隔层设备，原则上应采用IRIG-B码（DC）时钟同步信号。
现行的GPS卫星时钟同步系统支持硬对时（脉冲节点PPS、PPM、PPH）、软对时（串口报文）、编码对时（IRIG-B、DCF77）和网络NTP对时，满足国内外不同设备的对时接口要求，变电站内微机保护装置、测控装置、故障录波器、自动化系统站控层设备等均可接入GPS时钟同步系统。GPS对时接口一般有：RS232串口输出、RS485串口输出，非调制IRIG-B输出信号，分脉冲1PPM输出信号，秒脉冲1PPS输出信号等。综自变电站中往往有许多不同的新老装置需要接收时钟同步信号，其接口类型繁多，在实际的工程应用中往往是几种对时方式结合在一起使用的，这样就需要增加硬接点或网络对时来统一时间。比如变电站自动化系统中有很多设备不支持B码对时，则多采用串行口对时和1PPM脉冲对时相结合的对时方式，串行口对时将智能设备的时间基准精确到毫秒级，而1PPM每整分钟发一个脉冲作用于智能装置的时钟清零线,从而实现时钟的精确同步。具有B码对时功能的智能装置，原则上是不能再接受串行通信报文对时的，否则会出现时间跳变，而比较先进的智能装置会在通信程序里增加一个判据，当B码对时功能发生故障时才接受串行口的对时报文进行对时。
变电站的时钟同步系统由主时钟、时间信号传输通道、时间信号用户设备接口（扩展装置）组成。主时钟一般设在变电站的控制中心，包括标准机箱、接收模块、接收天线、电源模块、时间信号输出模块等，对变电站设备和间隔层IED设备（包括智能电能表等）按要求实现GPS对时，并具有时钟同步网络传输校正措施。
结合实际的运行经验和实际情况，以110kV中星站的综自改造为例。在变电站保护室和高压室各安装一面GPS时间同步系统屏，配置一台标准同步钟本体，主时钟完成GPS卫星信号的接收、处理，及向信号扩展装置提供标准同步时间信号（RS422电平方式IRIG-B）；并且每台主时钟具有内部守时功能。各标准同步钟本体应能接收两路IRIG-B（DC）时码时间信息功能。主时钟内部的时钟当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步，当接收不到外部时间基准信号恢复时，保持一定的走时准确度，直到外部时间基准信号恢复时自动切换到正常工作状态。综自改造的中星变电站是采用以太网方式组网，存在有些厂家的旧设备只存在RS232串口或RS485接口。新安装的主变线路测控装置、#1主变保护、#2主变保护及10kV高压室的所有线路保护等都有B码的接口，采用了422B码对时，选用了RVVP两芯的屏蔽通讯电缆，1为+，2为―，依次将各装置接入GPS同步时钟装置的B码输出标号段。110kV故障录波器没有B码接口，空接点接入分脉冲和秒脉冲，实现硬接点对时。两台远动主机的RS232串口分别接入GPS时间同步系统对时，#3主变压器保护及110kV线路保护装置为老型号，无法实现B码对时，和当地监控后台也只能通过远动主机实现综自网络对时。
在500kV博罗站，如图1所示，500kV继保小室和220kV继保小室内各设1套主时钟，负责本小室二次设备的对时，包括软对时、硬对时（1PPS、1PPM、差分信号）、编码对时（IRIG－B、DCF77）。保护小室主时钟的时间信号接收单元除了接收本小室的GPS时间信号外，还接收另一小室的GPS时间信号作为备用的标准时间源输人（通过光纤以IRIG－B时码方式输入），两台主时钟之间能够互为备用,当一个小室的时间信号接受单元出现问题时（例如跟踪不到卫星、天线受损等），自动切换到另一小室GPS上，获取标准时间信号，保证本小室对时信号正常输出。另外，在主控室设一套扩展时钟，主时钟和时间扩展装置之间通过光纤连接，时间信号接收单元分别从两台主时钟获取时间信号，互为备用，自动切换，完成对本室设备的对时，扩展装置接受主时钟提供的时间信息，经过扩展向其它装置提供多路输出接口。 
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