陈小武
(大唐韩城第二发电有限责任公司)
摘 要:针对330KV变电站南自保护装置GPS对时装置出现的强电开入烧坏GPS插件问题，进行了深入分析，提出了针对性的解决方法并加以应用。
关键词: GPS 对时 脉冲
Abstract: According to the 330KV substation GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.LTD
protection device GPS to fashion theemergence of strong into the burned out GPS plugin, in-depth analysis, put forwardspecific solutions and applications.
Keyword: GPS time synchronization pulse
电力系统出现异常或事故，故障录波装置会录制有关波形。对这些波形的分析，必须有同一的时间基准，否则就不能正确判断事故发生的原因、判断各种保护及自动装置动作行为的先后顺序的正确与否、判断事故的演变和发展过程。
1、GPS对时方式介绍
目前，我国电力系统继电保护精确对时，都是以美国GPS定位系统为时间基准，选用进口GPS接收机部件，经二次开发研制成标准时间同步钟，自动选择最佳星座进行定位、定时，经过设备的硬件及软件处理转换为北京时间输出，使在我国任何地方使用，其时间误差小于1μs，完全可以满足目前电力系统精确对时的需要。
GPS的对时方式有三种：硬对时(分对时或秒对时)、软对时(即由通讯报文来对时)和编码对时(应用广泛的IRIG-B对时)。
软对时是以通讯报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、秒、毫秒在内的完整时间，监控系统中一般是：总控或远动装置与GPS装置通讯以获得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1分钟下发一次。
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。分脉冲对时方式是现在国内外微机保护较常采用。在南瑞RCS-900系列微机保护中，可以在“装置参数”中设置为“分对时”还是“秒对时”。若在液晶上有开入量显示，当有0和1的变化，则说明已经对上时了。
硬对时按接线方式又可分成差分对时与空接点方式两种。
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装置定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；如CSC-200系列装置就是采用差分方式对时。
空接点方式是类似于继电器的接点信号，GPS装置对时接点输出与每台保护测控装置对时输入一一对应连接。注意GPS装置以空接点方式输出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24伏开入，如果有些特殊的保护设备提供的电源是直流220(110)V的开入要做特殊的处理。
2、目前我公司GPS对时存在问题
我公司330KV变电站一期保护装置采用继电保护信息管理系统提供的软对时方式，二期采用软对时与硬对时相结合的方式，软对时通过继电保护信息管理系统来实现，硬对时通过GPS对时装置提供。而硬对时中四方保护采用差分对时，南瑞与南自保护采用空接点对时。在二期工程设计中，南瑞保护提供24V电源，而南自保护提供110V电源。
工程投运后，保护装置时间与GPS时间一致。但是运行一段时间后，突然发现在继电保护信息管理系统发生故障后，南自PSL-632C与608保护装置时间突然变慢，经过认真检查后发现，GPS装置的背板已经测量不到脉冲，接点一直处于断开状态。南自保护对时方式是分秒脉冲自适应，也就是说要看GPS对时装置的跳线是PPM(分脉冲)还是PPS(秒脉冲)，拔下插件后发现跳线在PPM，即每分钟发一次脉冲，接点闭合一次。再检查对时正常的南瑞保护装置，发现脉冲每分钟翻转一次。经过仔细检查对比、咨询GPS装置厂家，厂家给出的答复是空接点对时方式不能承受强电，只有接入24V电源时才能正常使用。因此可以断定脉冲接点已经被110V强电烧坏。
那么为什么会出现这种情况呢？我们以图1进行分析，从图中可以看出GPS脉冲对时接入为15n6X12、15n6X13，其中15n6X12为内部光耦的正极性端，15n6X13为内部光耦的负极性端。厂家设计人员将15n6X12接到抗干扰继电器15GK3-14上，从GPS装置过来的两芯电缆分别接到15D68、15D91，而这两个点正好是开关量强电输入的正负端，通常情况下，这两点之间有110V电压，GPS对时装置发脉冲时两点之间电压为零。
图1 PSL-632C保护设计原理图
由于GPS对时功能是首次在我公司变电站使用，在调试期间缺乏经验，加之在设备运行初期有继电保护信息管理系统软对时功能稳定的运行，没有及时发现硬对时功能是在装置一上电后就烧坏了GPS对时接点，还是在运行一段时间后烧坏的，总之当我们发现这个问题时，再检查所有的南自保护对时功能，其GPS装置的脉冲接点已经全部损坏。
图2 优化后PSL-632C保护原理图
3、解决方案的提出及实施
如何才能避免上述情况呢？通过对PSL-632C说明书和原理图的分析，以及与四方、南瑞保护对时方式的对比，提出了两种解决方案。
方案一：与四方CSI-200EA一样，采用差分对时，即GPS对时装置提供电源，保护装置提供空接点，将GPS对时装置过来的两芯电缆接到15n6X12、15n6X13。但是这种接法需要将GPS对时装置的电缆从右侧移到左侧，工作量比较大，还要考虑电缆的长度是否够用。通过综合分析，不建议采用这种方案。
方案二：与南瑞RCS-900系列一样，采用弱电源空接点对时。从GPS对时方式的原理得知：空接点方式输出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24伏开入，如果有些特殊的保护设备提供的电源是直流220(110)V的开入要做特殊的处理。因此，建议将强电开入改为弱电开入。
首先要搞清楚PSL-632C装置的24V电源是否引到端子排，从图1可以看出，24V+、24V-分别引到15D64、15D125，PSL-632C装置GPS脉冲对时接入为15n6X12、15n6X13。用万用表测量到15D64、15n6X12之间有24V电位，将15GK3-14端子上的15n6X12拆掉，接到备用端子15D93上，再将15D68、15D91上的GPS对时装置电缆分别移到15D66、15D93上，改造后的原理接线图如图2。
如何验证改造成功与否呢？首先将PSL-632C装置与继电保护信息管理系统通讯的软对时网线拔掉，再将PSL-632C装置的时间的秒改成与其他保护时间不一样，然后分别派人观察GPS装置与PSL-632C装置的时间，当GPS装置的秒进位到零时，不论PSL-632C装置的秒是多少，自动清零。这样PSL-632C装置的时间就跟GPS装置的时间一致，说明该装置已经对上时了。
同样的方法，将PSL-608、PSL-603GCW、SSR-530的强电开入对时方式改为弱电开入，这里不再赘述。
4、结束语
通过对330KV变电站GPS对时系统存在的问题进行深入分析，提出了改进方案并加以实施，不但能有效地减少检修和运行人员的工作量，还使我们变电站内大多数的运行设备有了统一、标准的时间基准，方便对运行中出现的各种事件的分析和追溯，提高了电力系统的自动化水平。
参考文献
[1]PSL-632C数字式断路器保护装置技术说明书.
[2]BSS-3 GPS对时装置技术说明书.
论文作者:陈小武
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
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