广东电网变电站GPS时间同步系统技术规范Word文档下载推荐.docx
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1范围
本规范规定了GPS时间同步系统各组成部分的技术要求、变电站各类装置时间准确度的要求以及验收等内容。
本规范适用于广东电网中所有新建、扩建和改造的110kV及以上电压等级变电站。
各级电力调度中心、并网运行的电厂升压站可根据条件和需要参照执行。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成本规范的条文。
在标准出版时所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GJB2242－1994时统设备通用规范
GJB2991—1997B时间码接口终端
GJB2715—1996国防计量通用术语
GB/T15527—1995船用全球定位系统（GPS）接收机通用技术条件。
GB11014—1990平衡电压数字接口电路的电气特性
GB/T6107—2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设
备之间的接口
GB/T14429—2-1993远动设备和系统术语（IEC870-1-3）
GB/T16435—1996远动设备和系统接口（电气特性）
GB/T17463—1998远动设备和系统性能要求
GB/T13926—1992工业过程测量和控制装置的电磁兼容性
EIA-485用在平衡数字多点系统中的信号发生器和接收器接口的电气特
征（RS-485接口）
IEC870-5-56.7节基本应用功能时钟同步
IEC60870-5-1037.4.2节时间同步
Q/GD001.1119.1-2005广东电网110～220kV变电站自动化系统技术规范
3主要术语
3.1全球定位系统（GPS）GlobalPositioningSystem
美国军方建立的全球卫星导航定位系统，由专门的接收器接收卫星发射的信号，可以获得位置、时间和其它相关信息。
3.2主时钟MasterClock
自带高稳定时间基准或能够接收外部时间基准信号，以要求的准确度走时并能发送时间同步信号和时间信息的标准时钟。
3.3IRIG－B时间编码
IRIG时间编码是美国靶场仪器组（IRIG）提出的一种时间同步编码，共有A、B、E、G、H、D六种格式，其中IRIG－B时间编码被广泛应用于电力系统同步对时。
3.4时间报文Timetelegraph
包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串，通常由串行口传输。
3.5秒脉冲1pulsepersecond
一种时间同步信号，每秒钟一个脉冲，通常用英文缩写1pps表示。
3.6分脉冲1pulseperminute
一种时间同步信号，每分钟一个脉冲，通常用英文缩写1ppm表示。
3.7时脉冲1pulseperhour
一种时间同步信号，每小时一个脉冲，通常用英文缩写1pph表示。
3.8时间同步准确度Timesynchronizationaccuracy
装置或系统接收主时钟发送的时钟同步信号，使其内部实时时钟的时间同步后，内部实时时钟达到的时间准确度。
4GPS同步时钟装置技术要求
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应接入GPS同步时钟装置。
本规范要求各类接入GPS同步时钟装置的设备采用下述一种或几种时钟同步信号，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。
时间同步信号类型：
1）1PPS秒脉冲（空接点输入）
2）1PPM分脉冲（空接点输入）
3）1PPH时脉冲（空接点输入）
4）IRIG-B（DC）时码（RS-422、RS485）
5）IRIG-B（DC）时码（TTL5V或24V）
6）IRIG-B（AC）时码
7）时间日期报文串口（RS-232、RS-422、RS-485）
4.1GPS同步时钟装置的组成
GPS同步时钟装置应由标准同步钟本体和时标信号扩展装置组成。
时标信号扩展装置应包括脉冲、时间报文、B码扩展装置，扩展装置可根据实际需要组合。
4.2外形和外观
GPS同步时钟装置采用标准19″机箱，相关设备均安装在19″机柜内，标准同步钟本体和时标信号扩展装置均为机架式，能牢固安装在配电盘内立柱上，高度可为1U～4U。
装置外壳应有可靠接地点。
设备表面光滑、平整、无凹痕、变形和污染。
表面油漆涂层应光洁美观、均匀一致，无剥痕、划伤、磨损、起泡、龟裂、金属件不应有锈蚀和其他机械损伤；
操作件布局合理、牢固可靠、操作灵活。
设备表面应有产品型号及出厂编号标志。
其标志应简明、清晰、端正、牢固。
4.3工作条件
4.3.1电源要求
GPS同步时钟装置应采用两路电源供电，可采用交流、直流或交直流共用等方式，使用交流220V±
10%，50Hz±
1Hz电源或直流220V±
20%电源或直流110V±
20%电源。
功耗应小于15W。
4.3.2工作环境
在环境温度为-10℃～+55℃、湿度为5%~95%（不结露）的条件下，应正常可靠工作。
4.3.3电磁兼容性
在变电站保护室和控制室的电磁场环境下能正常工作，符合“GB/T13926-1992工业过程测量和控制装置的电磁兼容性”中有关规定的要求，并至少达到Ⅲ级及以上标准。
4.4时间信号输入输出接口
4.4.1时间信号接收（输入）
1）标准同步钟本体：
标准同步钟本体应能接收GPS（全球定位系统）卫星发送的定时，作为主时钟的外部时间基准。
为适应全网同步时间系统建设发展的需要，标准同步钟本体还需预留一个接口，以接受通信网络传送的IRIG-B（DC）时码（RS-422），作为主时钟的外部时间基准。
各电压等级变电站标准同步钟本体配置原则：
110kV变电站：
配置一台标准同步钟本体，在主控室独立组屏，标准同步钟本体应预留一路接口接收通信网络传送的对时信号。
220kV变电站：
配置两台标准同步钟本体，互为备用，两台装置在主控室组成一面屏，各标准同步钟本体应能接收两路IRIG-B（DC）时码（RS-422），其中一路接收另一台标准同步钟发送的信号，第二路接收通信网络传送的对时信号。
500kV变电站：
配置两台标准同步钟本体，互为备用。
两台装置宜在主控室组成一面屏，各保护小室安装时标信号扩展装置。
各标准同步钟本体应能接收两路IRIG-B（DC）时码（RS-422），其中一路接收另一台标准同步钟发送的信号，第二路接收通信网络传送的对时信号。
当标准同步钟本体同时正常接收GPS卫星定时信号和IRIG-B（DC）时码（RS-422）时，应将GPS卫星的定时信号作为主时钟的外部时间基准，IRIG-B（DC）时码（RS-422）作为后备。
GPS接收天线技术要求：
主时钟所配GPS天线必须保证安装地点接收信号所需灵敏度。
天线环境要求：
工作温度：
-40℃至+70℃，工作湿度：
100％，结露。
接收天线和安装底座需是配套产品。
说明书中应详细列出天线尺寸（直径和高度）、重量（包括安装底座）及安装方式。
天线安装位置应视野开阔，可见绝大部分天空，尽可能安装在屋顶。
天线安装在屋顶时只要视野足够，高出屋面距离不要超过正确安装必需的高度，以尽可能减少雷击危险。
天线电缆应根据其长度选择RG-59型、RG-58型或其它合适的型号，以保证GPS接收器需要的信号强度。
天线电缆应按照正确的工艺安装，穿在建筑物预留管道或电线管道中到电缆层。
GPS接收器（OEM板）技术要求：
接收载波频率：
1575.42MHz（L1信号）
接收灵敏度：
捕获<
-130dBm，跟踪<
-133dBm
同时跟踪：
装置冷起动时，不少于4颗卫星
装置热起动时，不少于1颗卫星
捕获时间：
装置热起动时<
2min
装置冷起动时<
5min
定时准确度：
≦1μs（1pps相对于UTC时间）
GPS接收器内部电池技术要求：
内部电池为GPS接收器的时钟提供备用电源
电池类型：
锂电池
电池寿命：
不少于25000h
2）时标信号扩展装置：
当标准同步钟本体输出的时间同步信号接口数量不足时，时标信号扩展装置将根据变电站的实际需求配置扩展单元。
时标信号扩展装置的时间信号输入应包括两路IRIG-B（DC）时码（RS-422）输入。
当时标信号扩展装置只接一路IRIG-B（DC）时码（RS-422）输入时，该路输入可以是IRIG-B（DC）输入1，也可以是IRIG-B（DC）输入2。
时标信号扩展装置接入两路IRIG-B（DC）时码输入时，以IRIG-B（DC）输入1作为该时标扩展装置的外部时间基准，IRIG-B（DC）输入2作为后备。
4.4.2时间信号输出
标准同步钟本体、时标信号扩展装置应能提供下列时间同步信号输出：
1）1PPS脉冲信号（或1PPM、1PPH信号，应可定义，可作为检测口）
2）时间日期报文串口输出
3）IRIG-B（DC）时码输出
4）IRIG-B（AC）时码输出
每一路使用RS－422或RS－485接口的IRIG－B（DC）信号输出驱动能力应不少于接入8台需授时的设备，具体接入数量可根据工程实际情况确定。
其它的每个信号输出接口只能接入一台需授时的设备。
4.4.3时间同步信号技术要求
4.4.3.1主时钟输出信号技术要求：
1）1PPS脉冲信号：
（TTL电平）准时沿：
上升沿，上升时间≤60ns
上升沿的时间准确度≤1μs
脉冲宽度：
20ms~200ms
（空接点）准时沿：
上升沿，上升时间≤150ns
上升沿的时间准确度≤3μs
2）1PPM脉冲信号：
上升沿，上升时间≤100ns
（空接点）准时沿：
上升沿，上升时间≤200ns
3）1PPH脉冲信号：
上升沿，上升时间≤1μs
（空接点）准时沿：
4）IRIG-B（DC）时码：
每秒1帧，包含100个码元，每个码元10ms。
脉冲宽度编码，2ms宽度表示二进制0、分隔标志或未编码位，5ms宽度表示二进制1，8ms宽度表示整100ms基准标志。
秒准时沿：
连续两个8ms宽度基准标志脉冲的第二个脉冲的前沿，上升沿。
准时上升沿的时间准确度≤2μs。
帧结构：
起始标志、秒（个位）、分隔标志、秒（十位）、基准标志、分（个位）、分隔标志、分（十位）、基准标志、时（个位）、分隔标志、时（十位）、基准标志、自当年元旦开始的天（个位）、分隔标志、天（十位）、基准标志、天（百位）（前面各数均为BCD码）、7个控制码（在特殊使用场合定义）、自当天0时整开始的秒数（为纯二进制整数）、结束标志。
根据IEEEStd1344-1995规定，在IRIG-B时码P50-P58位应含有年份信息。
5）IRIG-B（AC）时码：
用IRIG-B（AC）码对1kHz正弦波进行幅度调制形成的时码信号，幅值大的对应高电平，幅值小的对应低电平，调制比2：
1~6：
1连续可调，典型调制比为3：
1。
准时幅度变化点（斜率变化）的时间准确度≤30μs。
6）时间日期报文：
报文中必须的时间信息应采用表1格式，如下要求：
ASCII码；
数据位：
8位，起始位：
1位，校验位：
无校验，停止位：
1位；
信息传输速率：
300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps，可选；
报文发送时间：
每秒输出、每分输出或根据请求输出1次（帧），或用户指定的方式输出。
报文中必须的时间信息应采用表1格式。
表1：
串口时间报文格式
S
T
h
m
s
D
M
Y
V
P
C
A
同
步
标志
帧头
时
十位
个位
分
分个位
秒十位
秒个位
日十位
日个位
月十位
月个位
年千位
年百位
年十位
年个位
卫星求解
卫星数量十位
卫星数量个位
校验字节
标准时结束
其中，<
S>
与秒脉冲（PPS）的前沿对齐，装置收到卫星信号则发送字符S，装置失步就停发字符S，S的ASCII码为53H；
<
T>
为发送时间信息的信息头，T的ASCII码为54H；
然后依次是小时的十位、个位、分钟的十位、个位……直到年的个位信息，分别为0-9的ASCII码（30H-39H）；
VV为卫星求解，有效发30H30H，卫星求解无效发3FH3FH；
PP为接收到的卫星数量，为0-9的ASCII码（30H-39H）；
校验字节是小时的十位、个位、分钟的十位、个位……直到卫星数量个位信息逐字节异或后再非运算的结果（即：
异或非校验）；
A>
为发送时间信息的信息结尾，A的ASCII码为41H。
4.4.3.2时标信号扩展装置输出信号技术要求：
1）1PPS脉冲信号：
上升沿的时间准确度≤5μs
2）1PPM脉冲信号：
3）1PPH脉冲信号：
4）IRIG-B（DC）时码：
准时上升沿的时间准确度≤5μs。
5）IRIG-B（AC）时码：
准时幅度变化点（斜率变化）的时间准确度≤35μs。
4.4.4电接口的技术要求
以上各种时间信号输出时，不管信号接口的类型，各路输出在电气上均应相互隔离。
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置的时间同步信号电接口分为以下几种：
1）静态空接点（光隔离）输出：
允许外接工作电压：
250V。
时标信号扩展装置的1PPS和1PPM应使用静态空接点输出。
2）TTL（光隔离）电平输出：
负载：
50欧；
驱动：
HCMOS。
标准时间同步钟本体供检测的1PPS、1PPM、1PPH应为TTL电平输出。
3）串行数据通信，接口RS-232（外接带光隔离长线驱动器）、RS-422、RS-485：
RS-232电气特性符合GB/T6107-2000（CCITT建议V.28），连接器为9针D型小型公插座，针的编号和定义见表2。
RS-422电气特性符合GB11014-1990（CCITT建议V.11）
RS-485电气特性符合EIA/485（CCITT建议V.28）
连接器为9针D型小型公插座，针的编号和定义见表2。
表2：
串口各针的编号和定义
针的编号
RS-232信号
RS-422／485信号
1
空
数据接收RXD一
2
数据接收RXD
数据接收RXD+
3
数据发送TXD
数据发送TXD一
4
数据发送TXD+
5
信号地GND
6~9
4）（AC）调制信号接口：
载波频率：
1kHz
信号幅值（峰-峰值）：
高：
10.0V～11.0V、低：
符合2：
1调制比要求。
输出阻抗：
600欧变压器隔离输出。
4.5工作状态指示
标准同步钟本体面板上应有下列工作状态指示：
1）电源正常指示。
2）外部时间基准信号锁定（接收外部时间基准信号正常），指示用于同步的外部时间基准信号是GPS卫星信号还是IRIG-B（DC）时码。
当外部时间基准信号为GPS卫星定时信号时，应显示所锁定的卫星数。
3）各路输出信号工作状况（正常或异常）。
时标扩展装置的面板上应有下列工作状态指示：
2）所接收的外部时间基准信号是否正常，显示输入通道状态，指示锁定的外部时间基准信号。
4.6辅助功能
标准时间同步钟本体应采用液晶显示屏显示当前的年、月、日、时、分、秒；
允许只显示世纪年份，即公元纪元年份的后两位，时显示应能表示出上、下午，可用24时显示，也可显示AM和PM。
时标扩展装置应采用液晶显示屏显示当前的年、月、日、时、分、秒；
标准时间同步钟本体和时标扩展装置应提供对IRIG-B（AC）时码调制比进行调节的手段。
4.7告警
标准时间同步钟本体应有下列告警信号输出：
1）电源中断。
2）外部时间基准信号消失，应有告警输出，分别针对GPS卫星信号消失和IRIG-B（DC）时码消失。
3）输出信号出错总告警。
时标扩展装置应有下列告警输出：
2）外部时间基准信号消失（任何一路无输入）。
标准时间同步钟本体和时标扩展装置告警信号的电接口类型为继电器空接点（工作电压为250V），至少包含四路接口，分别对应各自三种告警信号以及一路备用。
4.8时间信号的保持和切换
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置内部应具备时间保持单元，当接收到外部时间基准信号时，主时钟被外部基准信号同步；
当接收不到外部时间基准信号时，保持一定的走时准确度，使输出的时间同步信号仍能保证一定的准确度。
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置的时间保持单元的时钟准确度应优于7×
10-8（1分钟4.2μs）。
当外部时间基准信号从消失到恢复时，标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置应自动切换到正常状态工作，切换时间应小于0.5s（切换时间指从接收到正常的外部时间基准信号到完成切换，恢复正常运行的全过程时间）。
切换时主时钟输出的时间同步信号不得出错：
时间报文不得有错码，脉冲码不得多发或少发。
4.9可靠性
4.9.1包装、运输和贮存
设备制造完成并通过试验后应及时包装，否则应得到切实的保护，确保其不受污损。
各种包装应能确保各零部件在运输过程中不致遭到损坏、丢失、变形、受潮和腐蚀。
包装箱上应有明显的包装储运图示标志，整体产品或分别运输的部件都要适合运输和装载的要求。
随产品提供的技术资料应完整无缺，需提供电子版图纸及说明书。
3.9.2平均无故障间隔时间（MTBF）：
在正常使用条件下应不小于40000h。
正常使用条件下无需维护。
4.10可维修性
采用更换损坏部件维修的办法，标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置的平均维修时间（MTTR）不大于30min。
4.11安全性
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置的各种输入、输出接口均应相互在电气上隔离，以减少电磁干扰对时间信号与各被同步设备的影响。
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置的各种输入、输出接口发生短暂（持续时间≤5min）短路或接地时，不应给设备带来永久性损伤。
GPS对时系统应具备完善的防雷保护措施，包括GPS天线、电源等模块安装避雷器。
装置及屏柜接地应符合《广东电网110～220kV变电站自动化系统技术规范》相关要求。
5时间同步信号传输通道
时间信号传输通道应保证主时钟发出的时间信号传输到用户设备时能满足用户设备对时间信号质量的要求，一般可在下列几种通道中选用。
5.1同轴电缆
用于高质量地传输TTL电平信号，如1PPS、1PPM、1PPH和IRIG－B（DC）码TTL电平信号等，传输距离≤10m。
5.2屏蔽双绞线
用于在保护室内传输RS-232接口信号，传输距离≤15m。
用于在保护室内传输RS-422、RS-485、20mA电流环接口信号，传输距离≤150m。
5.3音频通信电缆
用于传输IRIG--B（AC）信号，传输距离≤1000m。
5.4光纤
用于远距离传输各种时间信号，传输距离取决于光纤的类型。
户外的通信介质一般情况下都应使用光纤。
6各种不同类型装置、系统的时间同步准确度要求
广东电网对常用的各种装置（系统）的时间同步准确度要求规定见表3。
表3：
常用的各种装置（系统）的时间同步准确度要求
装置（系统）名称
时间同步准确度
时间同步信号类型
故障录波器
1ms
IRIG-B或1PPM及时间报文
事件顺序记录装置
RTU
测控装置
保护装置
5ms
7试验
7.1总则
7.1.1试验分为：
工厂验收试验
升级会员 