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摘 要:随着科学技术的发展,供电可靠性的要求日益增加，10kV备自投的重要性凸显。为保证系统安全稳定运行,本文对一起因GPS引起10kV备自投装置频繁告警的异常缺陷进了分析，并提出了处理措施。
关键词:GPS；备自投装置；故障原因；处理
0 引言
GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等特点,在备自投装置授时中得到应用。备用电源自动投入装置，简称备自投，是供电系统中与电网安全运行息息相关的关键环节之一。随着变电站自动化水平的提高，电力系统对统一时钟的要求愈来愈迫切，因此，为保证电力系统安全运行、提高运行水平，应加强对二次设备的授时原理、结构等内容研究。
1 故障现象
2014年2月26日，某变电站发生一起10kV备自投装置频繁告警的异常缺陷，运行人员在分析告警原因时，调取自动化监控后台机SOE记录，摘取部分如下:
2014/02/26 07:56:20 MS:023 10kV备自投(RCS9653)TWJ(返回)
2014/02/26 07:55:40 MS:700 10kV备自投(RCS9653)TWJ(动作)
2014/02/26 07:34:20 MS:023 10kV备自投(RCS9653)TWJ(返回)
2014/02/26 07:33:40 MS:019 10kV备自投(RCS9653)TWJ(动作)
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2014/02/26 07:07:21 MS:018 10kV备自投(RCS9653)TWJ(返回)
2014/02/26 07:03:41 MS:692 10kV备自投(RCS9653)TWJ(动作)
2014/02/26 07:02:21 MS:020 10kV备自投(RCS9653)TWJ(返回)
2014/02/26 06:57:40 MS:683 10kV备自投(RCS9653)TWJ(动作)
2 原因分析
工作人员在现场检查了该型号为RCS-9653II的10kV备自投装置，版本号:V3.37.1；查看装置内的历史报文，发现该装置有“GPS失步1→0”、“GPS失步0→1”的事故记录。
监控后台和备自投装置报文不同的原因:监控后台机中本站南瑞继保公司所有10kV保护使用同一张自动化点表；该点表中该点固定为“TWJ故障”，而当湖变10kV备自投为非标准版本的产品，装置中该点定义为“GPS失步”，因此监控后台和备自投装置报文不同。
3 备投装置等二次设备授时原理
3.1 电力系统设备常用的对时方式
变电站GPS授时装置，通常有脉冲校正信号、串行时间信息报文、IRIG-B授时编码等3种类型的输出信号。
(1)脉冲对时，也称硬对时，是利用脉冲的准时沿来校准被授时设备。常用的脉冲对时信号有秒脉冲(1PPS)和分脉冲(1PPM)，有些情况下也会用时脉冲(1PPH)。其优点是授时精度高，使用被动点时适应性强；缺点是只能校准到秒，其余数据需要人工预置。
(2)串口报文对时，也称软对时，是利用一组时间数据按一定的格式(包括年、月、日、时、分、秒、毫秒在内的完整时间)通过串行通信接口发送给被授时装置，被授时装置利用这组数据预置其内部时钟。常用的串行通信接口为RS-232和RS-422/RS-485。其优点是数据全面，不需要人工预置；缺点是授时精度低，报文的格式需要授时和被授时装置双方约定，且对时报文存在固有传播延时误差。
(3)时间编码方式对时，即目前常用的IRIG-B码(简称B码)对时。目前，综自变电站多采用以上2种方式的组合方式即串口+脉冲，从而可以充分利用两者的优点，克服两者的缺点。其采用国际通用时间格式码，将脉冲对时的准时沿和串口报文对时的那组时间数据结合在一起，构成一个脉冲串，来传输时间信息。被授时设备可以从这个脉冲串中解析出准时沿和一组时间数据。其优点是数据全面，对时精度高，不需要人工预置；缺点是编码相对复杂。
该站使用的是型号为2006C电网GPS-B码同步时钟系统。
3.2 综合自动化变电站GPS授时原理
综自站的二次设备厂家、型号比较统一，设备的通信协议和对时接口型式也比较统一，并且具备站内通信网络，这给实现变电站的时钟同步提供了良好的条件。综自站时钟同步系统结构如下图1所示。
图1 综自站时钟同步系统结构
时间报文和脉冲信号相结合的对时方式是一种比较完善的对时方式。GPS同步时钟发送时间报文至综自系统的总控单元(通信管理机)，再由总控单元通过站内通信网络发送至各个保护/测控设备。对于一些其他设备，例如故障录波器、稳定控制装置、电能质量监测装置、绝缘在线监测系统、备用电源自投装置等，可以使用通信协议转换模块实现其对时通信协议和对时接口。脉冲信号可以直接从GPS同步时钟引接，也可以从通信协议转换模块引接。
变电站GPS授时装置和二次设备作为授时信号的源端和宿端，除了中间过程对二次设备时间同步产生影响外，设备自身也对同步效果产生影响。GPS时钟对时系统由于长期在变电站控制室内运行，电磁场、噪声、轻微震动等因素都可能对秒脉冲产生干扰，从而发生GPS失步的情况。
装置报“GPS失步”是由于装置接入了GPS装置引过来的对时线，而当湖变GPS采用秒脉冲对时，秒脉冲对时精度不高。
4 原因分析
当湖变GPS采用秒脉冲对时，经检修人员现场检查发现，该备自投装置主要通过总控屏上的总控单元RCS-9698B进行对时。此外，该装置还接入了GPS同步装置的秒脉冲对时线。当GPS时钟对时系统因外界环境干扰而造成对时失步时，备自投装置报“GPS失步”信号，由于其接入的GPS时钟对时线还在不断地发出秒脉冲信号，非但起不到对时作用(该备投装置已由总控单元授时)，还对装置造成干扰，因此使该装置频繁报“GPS失步”，又频繁复归，报文频繁出现“GPS失步1→0”、“GPS失步0→1”。
监控后台频发的告警信号为“TWJ动作”、“TWJ返回”，而该备自投装置报文却显示“GPS失步1→0”、“GPS失步0→1”。经现场检查发现，监控后台和装置报文不同的原因如下:备自投装置RCS-9653Ⅱ的保护信息表里“GPS失步”对应的点为FUN=248，INF=249，但是在监控后台中FUNINF.map表里面FUN=248，INF=249的点对应“TWJ动作”、“TWJ返回”，因此导致后台信号报的与装置不一致。该变电站监控后台中使用的南瑞继保所有10kV保护均采用同一张自动化点表；但因监控后台的FUNINF.map表是对应所有10kV保护、测控装置的表，这些装置相关信息都会引用这张FUNINF.map表，因此不能改后台FUNINF.map表里的命名，所以工作人员无法通过该方式来解决告警信息不对应的问题。
5 缺陷处理
考虑到对时脉冲的干扰，并且GPS同步时钟发送时间报文至总控单元，再由总控单元通过站内通信网络对备自投等二次保护测控装置授时，完全能满足相关设备安全运行的需要，因此工作人员采取了一种简单而有效的对策，即拆除该备自投装置与GPS同步时钟相连接的对时线(TD:1、TD:2、TD:8、TD:9)。
拆除该对时线后，备自投装置遥信状态“GPS失步”永久置“1”，后台监控系统没有再频繁出现告警信号，该缺陷已消除。
6 结论
综上所述，通过对变电站GPS时钟同步系统对二次设备的授时原理、授时方式、授时结构和过程研究,并通过分析影响备自投等二次设备时间同步的因素,得知授时方式的不同主要影响因素来自于授时设备、收时二次设备和监控网络等三方面。因此，应对该缺陷进行消缺整改，保证装置对时的可靠性。
参考文献：
[1]梁爽.微机备自投装置原理与应用[J].电子技术与软件工程.2016(20)
[2]汤磊,于乔,江川,王林峰,吴博,彭寅.变电站不同电压等级备自投装置配合问题分析[J].山东电力技术.2015(05)
[3]张红光,王洪亮,刘源,庞占东.浅析备自投装置正常运行时的操作注意事项[J].电子制作,2017,(08):80-81.
[4]苏乃波.浅析110kV备自投装置异常动作的原因和对策[J].机电信息,2016,(36):3-4.
论文作者:吕利伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
标签：装置论文; 脉冲论文; 报文论文; 变电站论文; 时钟论文; 设备论文; 后台论文; 《防护工程》2017年第11期论文;