近幾年來，隨著變電站自動化水平的提高，在綜自變電站中計算機監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護裝置、微機故障錄波裝置以及各類數(shù)據(jù)管理機得到了廣泛的應(yīng)用，而這些自動裝置的配合工作需要有一個統(tǒng)一的時間。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，既可實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時間基準下的運行監(jiān)控和事故后故障分析，也可以通過各保護動作、開關(guān)分合的先后順序及準確時間來分析事故的原因及過程。隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜、裝機容量的提高和電網(wǎng)的擴大，提供標準時間的時鐘基準成為電廠、變電站乃至整個電力系統(tǒng)的迫切需要，時鐘的統(tǒng)一是保證電力系統(tǒng)安全運行，提高運行水平的一個重要措施，是綜自變電站自動化系統(tǒng)的*基本要求之一。
一．GPS時鐘系統(tǒng)的*性
變電站采用不同廠家的計算機監(jiān)控系統(tǒng)、自動化及線路微機保護裝置、故障錄波裝置、電能量計費系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等，變電站時間同步形式主要有以下幾種：
（1）各設(shè)備提供商采用各自獨立的時鐘，而各時鐘因產(chǎn)品質(zhì)量的差異，在對時精度上都有一定的偏差，從而使全廠各系統(tǒng)不能在統(tǒng)一時間基準的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)分析與比較，給事后正確的故障分析判斷帶來很大隱患。
（2）通過主站對時方式實現(xiàn)對時，調(diào)度中心主站通過通信通道下發(fā)對時命令同步系統(tǒng)內(nèi)各個電站的時鐘，這種方式需要的通信通道，由于從調(diào)度中心到達各個變電站的距離不一樣，通信延時也不一樣，因此只能保證系統(tǒng)時鐘在100毫秒級誤差的水平。
（3）采用一臺小型GPS接收機，提供多個RS232端口，用串口電纜逐一連接到各個計算機，實現(xiàn)時間同步。但事實上這種同步方式也存在缺點，使用的電纜長度不能過長；服務(wù)器的反應(yīng)速度、客戶機的延遲都直接影響對時精度。而且各站往往有不同的裝置需要接收時鐘同步信號，接口不一，如RS-232/422/485串行口、脈沖、IRIG-B碼、DCF77格式接口等；裝置的數(shù)量也不等，造成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，需要增加一臺甚至數(shù)臺GPS接收機，而這往往受到資金不足或沒有安裝位置等限制。
（4）用GPS時鐘系統(tǒng)對時。GPS（定位系統(tǒng)GLOBAL Positioning System），美國建立的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由專門的接收器接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，可以獲得位置、時間和其它相關(guān)信息。GPS系統(tǒng)每秒發(fā)送一次信號，其時間精度在1μs以內(nèi)，在任何時刻、在任何位置可靠接收到信號，衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，GPS發(fā)送的時間信息包含年、月、日、時、分、秒以及IPPS（標準秒）信號，因而具有很高的頻率精度（可達l0-12量級）和時間精度。在綜自變電站中采用GPS衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一GPS時間基準下的運行監(jiān)控和事故后的故障分析。變電站的各種自動化設(shè)備（如故障錄波器、微機保護裝置、監(jiān)控系統(tǒng)等），根據(jù)GPS提供的時鐘同步信號，統(tǒng)一變電站、調(diào)度中心的時間基準，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，提高了SOE的時間準確性，大大提高了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，為分析故障的情況及斷路器動作的先后順序提供有力的證據(jù)，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定監(jiān)視和控制系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。
GPS時鐘系統(tǒng)很好地解決變電站統(tǒng)一時間基準的問題，實現(xiàn)站內(nèi)甚至站間的準確對時，目前已經(jīng)成為的對時方案，也是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。根據(jù)《廣東電網(wǎng)110～220kV變電站自動化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求，我們在近年的新建站或綜自改造站中均采用時間同步系統(tǒng)對變電站裝置進行校時。在05年9月份廣東電網(wǎng)公司發(fā)布了《廣東電網(wǎng)變電站GPS時間同步系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，而此后的新建站或改造站GPS時間同步系統(tǒng)的管理、設(shè)計、安裝、測試和運行均按該技術(shù)規(guī)范要求實施。
二．GPS時鐘系統(tǒng)的簡介及工作原理
GPS時鐘系統(tǒng)利用RS232接口接收GPS衛(wèi)星傳來的信號，然后經(jīng)主CPU*處理單元的規(guī)約轉(zhuǎn)換、當?shù)貢r間轉(zhuǎn)換成滿足各種要求的接口標（RS232/RS422/RS485等）和時間編碼輸出（IRIG_B 碼，ASCII 碼等）。GPS時鐘系統(tǒng)一般由GPS衛(wèi)星信號接收部分、CPU部分、輸出或擴展部分、電源部分、人機交互模塊部分組成。
GPS時鐘系統(tǒng)主要有同步脈沖輸出、串行時間信息輸出和IRIG-B碼輸出三種對時方式。脈沖同步輸出方式，即同步時鐘每隔一定的時間間隔輸出一個的同步脈沖。被授時裝置在接收到同步脈沖后進行對時，消除裝置內(nèi)部時鐘的走時誤差。脈沖同步的缺點是無法直接提供時間信息，被授時裝置如果時間源就出錯，會一直錯誤走下去。串行同步輸出方式，是將時刻信息以串行數(shù)據(jù)流的方式輸出。各種被授時裝置接收每秒一次的串行時間信息獲得時間同步，在未接收到廣播對時令的這段時間間隔內(nèi)，裝置時鐘存在自身走時誤差問題，使用串行方式對時比脈沖對時方式復(fù)雜，另外在接收過程中，信息處理耗費的時間也會影響對時精度，所以主要用于給事件加上時間標記，如果要提高對時精度，現(xiàn)場應(yīng)用時還需要再給出秒對時脈沖信號。利用1PPS（秒脈沖）信號的上升沿來實現(xiàn)外部時鐘與GPS時鐘的同步以及將同步誤差抑制在滿足系統(tǒng)精度要求范圍之內(nèi)。
IRIG-B碼輸出方式，IRIG組織發(fā)布的用于各系統(tǒng)時間同步的時間碼標準,其中應(yīng)用*廣泛的是IRIG-B版本，簡稱B碼。B碼以BCD碼方式輸出，每秒輸出一次，內(nèi)含100個脈沖，輸出的時間信息為：秒、分、時，日期順序排列。B碼信號一般有（TTL）電平方式、RS422電平方式、RS232電平方式、調(diào)制信號（AM）四種形式。脈沖對時和串行口對時各有優(yōu)缺點，前者精度高但是無法直接提供時間信息；而后者對時精度比較低，尤其是多小室模式或者監(jiān)控系統(tǒng)中有多個管理機、多個子系統(tǒng)的時候時間精度受串口通信時延的影響尤為突出。B碼對時兼顧了兩者的優(yōu)點，是一種精度很高并且又含有標準的時間信息的對時方式，當變電站的智能設(shè)備采用B碼對時，就不再需要現(xiàn)場總線的通信報文對時,也不再需要GPS輸出大量脈沖接點信號。按技術(shù)規(guī)范規(guī)定凡新投運的需授時變電站自動化系統(tǒng)間隔層設(shè)備，原則上應(yīng)采用IRIG-B碼（DC）時鐘同步信號。
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