(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆北屯 836000)
摘要：本文分析了某水电厂同步卫星对时系统概况及改造原因，介绍了同步卫星对时系统对时方式，根据现场实际情况制定了全厂BD/GPS同步卫星对时系统改造方案。
关键词：BD/GPS同步卫星对时系统；水电厂；NTP对时；改造
引言
随着电力系统自动化技术的发展，系统对时间统一的要求越来越迫切，对时间的同步精度要求也越来越高。BD/GPS为卫星导航、定位、校时系统，在水电厂BD/GPS同步卫星校时与监控系统、各保护装置及自动化设备都有着密切的联系，对于水电厂的事故分析和水电厂与电网的协调配合起着重要作用。
1 系统概况
1.1同步卫星对时系统对时方式
在水电厂中，各类自动化及继电保护装置的时间同步是进行事故分析的基准，计算机监控系统、故障录波器和微机保护装置都需要由统一的时钟源向它们提供标准时间。国内水电厂主要以GPS时间信号作为时钟的外部时间基准。
GPS卫星时钟同步系统在对时方式上可分为4种，分别是 ：硬对时 (分对时或秒对时 )、软对时(即由通信报文来对时 )、网络对时（NTP对时）和编码对时 (应用广泛的IRIG-B对时 )。
1.1.1硬对时
硬对时一般用分对时或秒对时，分对时将秒清零、秒对时将毫秒清零。理论上讲，秒对时精度要高于分对时。硬对时按接线方式又可分成差分对时和空接点方式两种。
差分是类似于485的电平信号，以总线方式将所有装置挂在上面，GPS对时装置定时(一般是整秒时 ) 通过两根信号线中 A(+)与 B(-)的电平变化脉冲向装置发出对时信号。这种对时方式可以节省 GPS输出口数、GPS装置与各保护测控装置之间的对时线，还能保证对时的总线同步；
空接点方式是类似于继电器的接点信号，GPS对时装置对时接点输出与每台装置对时输入一一对应连接。注意我们说 GPS对时装置以空接点方式输出其实其内部是一个三极管，有方向性，而且不能承受高电压，一般要求是24V开入，如果用户是使用220V的开入需做特殊的处理。
1.1.2软对时
软对时是以通信报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、秒、毫秒在内的完整时间。
计算机监控系统中一般是：总控或远动装置与GPS装置通信以获得GPS的时间，再以广播报文的方式发送到装置。这种广播的对时一般每隔一段时间广播一次。报文对时会受距离限制，如 RS-232口传输距离为30m。由于对时报文存在固有传播延时误差，所以在精度要求高的场合不能满足要求。
1.1.3网络对时
网络对时一般应用于DCS系统和ECS系统的对时方式，是应用网线和网口来传输对时信息的，对时、分、秒、年、月、日均对时，其传输距离较短。
NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）是由RFC 1305定义的时间同步协议，用来在分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步。NTP基于UDP报文进行传输，使用的UDP端口号为123。
使用NTP的目的是对网络内所有具有时钟的设备进行时钟同步，使网络内所有设备的时钟保持一致，从而使设备能够提供基于统一时间的多种应用。
对于运行NTP的本地系统，既可以接受来自其他时钟源的同步，又可以作为时钟源同步其他的时钟，并且可以和其他设备互相同步。
1.1.4编码对时
编码对时：目前 常用的 IRIG-B对时，分调制和非调制两种。IRIG-B码实际上也可以看作是一种综合对时方案，因为在其报文中包含了秒、分、小时、日期等时间信息，同时每一帧报文的第一个跳变又对应于整秒，相当于秒脉冲同步信号。
1.2 某水电厂GPS同步卫星对时方式简介
电厂现有一套GPS同步卫星对时系统，其包括一套卫星接收天线和一台CT-GPS25Y型GPS卫星同步时钟，用于全厂计算机监控系统、继电保护装置、故障录波器。
CT-GPS25Y系列全球卫星同步时钟接收来自GPS(全球定位系统)卫星发送的时间同步信号，采用RS232串行接口、光电隔离的有源TTL电平或静态空接点形式输出与UTC世界协调时同步的时间信号。
1.2.1计算机监控系统的对时方式
计算机监控系统采用硬对时（静态空接点分脉冲）和软对时（RS-232）方式来实现时钟同步。
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软对时方式，将厂内通信机与GPS卫星同步时钟的RS-232串行接口连接以获取标准时间，然后再通过以太网向监控系统上位机、下位机广播报文。
硬对时方式，将CT-GPS25Y型GPS卫星同步时钟的静态空接点分脉冲信号接入各机组和公用开关站LCU，从而实现各机组和公用开关站LCU的对时同步。
1.2.2继电保护保护装置的对时方式
保护信息管理机和继电保护装置采用硬对时，将GPS卫星同步时钟的静态空接点分脉冲信号接入各继电保护装置，来实现各继电保护装置的时钟同步。
1.2.3故障录波器的对时方式
故障录波器采用硬对时，将GPS卫星同步时钟的静态空接点秒同步脉冲信号接入故障录波器，来实现故障录波器的时钟同步。
2存在问题
1）水电厂GPS同步卫星对时系统出现故障，致使计算机监控系统、继电保护装置、故障录波器时钟不统一，给事故分析及水电厂安全运行带来很大不便。
2）根据调度要求，水电厂同步卫星时钟必须支持北斗和GPS双模。
3）建设集控中心，水电厂中控室两台通讯服务器需要对时。
4）原有保护信息管理机没有对时且已损坏，现更换为NSC-350型的管理子站只支持网络对时（NTP/SNTP）。
5）原故障录波器运行多年且故障频繁，现在运行的型号为WGL-801C。新装置支持IRIG-B（DC）对时，而现有的GPS同步卫星时钟不支持。
6）110kV微机母线保护装置通讯端口故障，更换通讯板件后依然不能与保护信息管理机通讯。
3 改造实施
综合各方面的原因，选购了SZ-BD/GPS型的卫星同步时钟（双电源模块）。同步时钟采用两块光电隔离的有源分脉冲（PPM）模块、一块NTP模块（双网口）和一块IRIG-B模块输出与UTC世界协调时同步的时间信号。
3.1计算机监控系统
计算机监控系统对时方式为监控网络内以NTP协议进行的网络对时，对时的server为GPS，监控中节点作为client。由卫星同步时钟的NTP双网口分别接入计算机监控系统A、B交换机，分别与以太网上上位机服务器对时，而厂内通讯机（上位机）再以广播报文的方式发送到各LCU。与此同时，空接点分脉冲信号接入各LCU，更新自身时间，从而实现整个监控系统对时目的。配有磁盘阵列的历史数据服务器（Solaris系统）一定要按照集群模式配置。
3.2保护信息管理机及各保护装置
1）保护信息管理机对时方式为NTP对时，从监控系统以太网引出网线接入管理机，通讯畅通后，按照Linux系统NTP设置就可以实现对时目的。
2）110kV线路保护装置对时方式为IRIG-B（DC）对时，通过从卫星同步装置的IRIG-B模块引出B码对时信号正确接入保护装置即
可，从而实现时钟同步。
3）110kV主变及10kV发电机、线路和厂变微机保护装置通过网线一一进行报文对时。
4）110kV微机母线保护装置对时方式为分脉冲对时。将GPS卫星同步时钟的静态空接点分脉冲信号接入保护装置，来实现装置的时钟同步。
3.3故障录波器
故障录波器对时方式为IRIG-B（DC）对时，从卫星同步装置的IRIG-B模块引出B码对时信号正确接入故障录波器即可，从而实现时钟同步。
3.4集控通讯服务器
集控通讯服务器对时方式为NTP对时，由于集控通讯服务器与水电厂计算机监控系统已实现通讯，只需对两台服务器按照Linux（redhat）系统NTP设置即可。
4结束语
2015年底某水电厂完成了全厂BD/GPS卫星同步时钟系统改造，解决了全厂卫星时钟系统不同步的问题。现在计算机监控系统、微机保护装置和故障录波器运行正常，对时准确，取得良好效果，为水电公司其它电厂卫星时钟同步系统改造积累了很好的经验。
参考文献：
[1]标准时间同步钟使用手册，2012,2 南京英奥科技有限公司.
[2]GPS时钟同步装置CT-GPS25Y.
[3]GPS对时系统的介绍，百度文库.
[4]NTP技术介绍，百度文库.
论文作者:李增川
论文发表刊物:《电力设备》2016年第3期
论文发表时间:2016/5/30
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