電力同步時(shí)鐘在電力方面的應(yīng)用

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電力同步時(shí)鐘在電力方面的應(yīng)用

前言

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代已經(jīng)到來。這一方面為各控制和信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換、分析和應(yīng)用提供了更好的平臺(tái)、另一方面對(duì)各種實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)簽的準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。

使用價(jià)格并不昂貴的同步時(shí)鐘來統(tǒng)一全廠各種系統(tǒng)的時(shí)鐘，已是目前電廠設(shè)計(jì)中采用的標(biāo)準(zhǔn)做法。電廠內(nèi)的機(jī)組分散控制系統(tǒng)(DCS)、輔助系統(tǒng)可編程控制器(PLC)、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、電廠管理信息系統(tǒng)(MIS)等的主時(shí)鐘通過合適的GPS同步時(shí)鐘信號(hào)接口，得到標(biāo)準(zhǔn)的TOD(年月日時(shí)分秒)時(shí)間，然后按各自的時(shí)鐘同步機(jī)制，將系統(tǒng)內(nèi)的從時(shí)鐘偏差限定在足夠小的范圍內(nèi)，從而達(dá)到全廠的時(shí)鐘同步。

目前，主時(shí)鐘和擴(kuò)展時(shí)鐘已配置完成，在生產(chǎn)控制樓及反調(diào)節(jié)水庫(kù)分別設(shè)一個(gè)擴(kuò)展時(shí)鐘單元，整個(gè)新的北斗電力授時(shí)系統(tǒng)原理圖如下：

電力授時(shí)系統(tǒng) 整體設(shè)計(jì)原理圖

電網(wǎng)內(nèi)新配置的主時(shí)鐘，可接收北斗二代/GPS衛(wèi)星信號(hào)和IRIG-B碼信號(hào)，通過NTP端口為電站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步信號(hào)，通過B碼端口為擴(kuò)展時(shí)鐘提供時(shí)鐘信號(hào)，擴(kuò)展時(shí)鐘為電站內(nèi)設(shè)備提供多達(dá)40路的RS-232報(bào)文、直流B碼、光口B碼、PPS格式時(shí)鐘同步信號(hào)。擴(kuò)展時(shí)鐘可接收GPS和北斗星定位系統(tǒng)衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)，在上級(jí)時(shí)鐘同步信號(hào)中斷時(shí)，提供本地時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備的時(shí)鐘同步。

設(shè)計(jì)依據(jù)

電廠要求（一）：外參考輸入信號(hào)必須包括一路衛(wèi)星信號(hào)，兩路IRIG-B(DC)信號(hào)，并且以衛(wèi)星信號(hào)選擇為主。

根據(jù)此要求我們特在設(shè)備上設(shè)計(jì)了三種工作模式，括自動(dòng)模式，手動(dòng)模式，守時(shí)模式等三種模式，其中自動(dòng)模式表示優(yōu)先選擇衛(wèi)星信號(hào)，然后選擇IRIG-B信號(hào)；手動(dòng)模式表示由用戶手動(dòng)選擇外部參考；守時(shí)模式表示不接收外部參考，使用設(shè)備內(nèi)部銣鐘進(jìn)行守時(shí)。

電廠要求（二）：由于電力化設(shè)備的多樣復(fù)雜性，需要提供多達(dá)40路的多種同步接口方式。

根據(jù)此要求，我們的設(shè)備可以同時(shí)滿足輸出1PPS輸出，RS232C,RS422/485，串口輸出TTL,RS422/485，光纖信號(hào)，以及各種電力輸出信號(hào)，可擴(kuò)展輸出120組的路數(shù)。

電廠要求（三）：電廠提供國(guó)家電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)，要求整個(gè)系統(tǒng)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，必須具備安全報(bào)警功能，并不能接觸外網(wǎng)。

根據(jù)此要求，我們選擇的設(shè)備具備干接點(diǎn)報(bào)警功能：具有5個(gè)報(bào)警功能，分別為故障報(bào)警，衛(wèi)星報(bào)警，IRIG-B(1)報(bào)警，IRIG-B(2)報(bào)警，失步報(bào)警。

方案設(shè)計(jì)

產(chǎn)品選型

響應(yīng)電廠要求，所需設(shè)備必須滿足，以下幾點(diǎn)：

設(shè)備質(zhì)量保證：產(chǎn)品必須滿足質(zhì)保至少1年；

設(shè)備生產(chǎn)廠家的地理位置要求：廠家必須在西北5省內(nèi)，方便上門調(diào)試安裝服務(wù)；

設(shè)備生產(chǎn)廠家資質(zhì)：生產(chǎn)商必須提供至少三例西北5省電廠使用的成功案例；

鑒于以上幾點(diǎn)，甘肅某電廠指定西安同步電子科技有限公司作為北斗電力授時(shí)設(shè)備的唯一指定供應(yīng)商。

我公司根據(jù)客戶要求，特推薦使用SYN4505型標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘，作為新的北斗電力授時(shí)系統(tǒng)的主時(shí)鐘。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及概述

SYN4505型標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘是由西安同步電子科技有限公司精心設(shè)計(jì)、自行研發(fā)生產(chǎn)的一款多功能時(shí)鐘設(shè)備，設(shè)備前面板簡(jiǎn)易圖如下所示：

SYN4505型 標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘 前面板簡(jiǎn)易圖

內(nèi)裝高精度恒溫晶振0CXO，接收北斗二代/GPS/GLONASS衛(wèi)星信號(hào)和IRIG-B碼信號(hào)，優(yōu)先選擇衛(wèi)星信號(hào)，使用外部定時(shí)信號(hào)對(duì)本機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步，產(chǎn)生交直流IRIG-B碼信號(hào)、時(shí)、分、秒脈沖信號(hào)、NTP網(wǎng)絡(luò)授時(shí)，串行口時(shí)間信息和1PPS（秒信號(hào)）同步脈沖信號(hào)，是電力系統(tǒng)建立時(shí)間尺度、實(shí)現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)一同步的實(shí)用電子儀器。

產(chǎn)品功能

1) 外參考輸入信號(hào)包括一路衛(wèi)星信號(hào)，兩路IRIG-B(DC)信號(hào)；

2) 衛(wèi)星選擇功能：具有六種選擇，分別為GPS北斗混合授時(shí)，GPS&GLONASS混合授時(shí)，北斗GLONASS混合授時(shí)，單GPS授時(shí)，單北斗授時(shí)，單GLONASS授時(shí)，滿足客戶對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的各種授時(shí)需求；

3) 工作模式：包括自動(dòng)模式，手動(dòng)模式，守時(shí)模式等三種模式，其中自動(dòng)模式表示優(yōu)先選擇衛(wèi)星信號(hào)，然后選擇IRIG-B信號(hào)；手動(dòng)模式表示由用戶手動(dòng)選擇外部參考；守時(shí)模式表示不接收外部參考，使用設(shè)備內(nèi)部振蕩器進(jìn)行守時(shí)；

4) 系統(tǒng)設(shè)置功能：用戶通過按鍵對(duì)波特率、時(shí)區(qū)，延遲等進(jìn)行設(shè)置；

5) 輸出IRIG-B交直流信號(hào)，輸出5路RS232C串口，輸出5路1PPS，5路1PPM；

6) 1路NTP網(wǎng)絡(luò)授時(shí)功能；

7) 干接點(diǎn)報(bào)警功能：具有5個(gè)報(bào)警功能，分別為故障報(bào)警，衛(wèi)星報(bào)警，IRIG-B(1)報(bào)警，IRIG-B(2)報(bào)警，失步報(bào)警；

自動(dòng)保存各種配置狀態(tài)，完全滿足各種客戶需求。

5.3 產(chǎn)品說明

SYN4505型標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘能同時(shí)接收GPS衛(wèi)星與我國(guó)北斗衛(wèi)星時(shí)間信號(hào)，當(dāng)接收到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，被外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)同步；當(dāng)接收不到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，保持一定的走時(shí)準(zhǔn)確度，當(dāng)外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)接收恢復(fù)時(shí)，切換到正常狀態(tài)工作。接口擴(kuò)展裝置功能，主要為IRIG-B（DC）時(shí)碼與串口時(shí)間報(bào)文方式，以滿足全站各設(shè)備的對(duì)時(shí)要求。

結(jié)束語(yǔ)

目前火電廠各控制系統(tǒng)已不再是各自獨(dú)立的信息孤島，大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需在不同地方打上時(shí)戳，然后送至SIS、MIS，用于各種應(yīng)用中。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)考慮各種系統(tǒng)的時(shí)鐘同步方案和需達(dá)到的時(shí)鐘同步精度。完全有理由相信，隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)的不斷發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)各時(shí)鐘進(jìn)行高精度的同步將變得十分平常。今后電廠各系統(tǒng)的對(duì)時(shí)準(zhǔn)確性將大大提高，像SOE點(diǎn)分散設(shè)計(jì)這種基于高精確度GPS同步時(shí)鐘系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)不斷出現(xiàn)。

電力系統(tǒng)是與時(shí)間密切相關(guān)的系統(tǒng),系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)如電流、電壓、相角等的變化,均是與時(shí)間相關(guān)的函數(shù)。隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高,人們對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效提出了更高的要求,然而電網(wǎng)的運(yùn)行瞬息萬(wàn)變,發(fā)生事故后更需及時(shí)處理,如果系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備時(shí)間不同步,就會(huì)造成各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備記錄的 關(guān)變位、繼電器動(dòng)作等事件發(fā)生的時(shí)間與實(shí)際動(dòng)作順序不符合,進(jìn)而導(dǎo)致無法對(duì)電力系統(tǒng)事故的發(fā)展過程及原因進(jìn)行正確的分析和處理。因此電力系統(tǒng)各設(shè)備之間的時(shí)間同步是測(cè)量、控制和保護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)和支撐。

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