GPS技术在600MW火电站的应用

GPS技术在600MW火电站的应用XXXX发电有限责任公司 安微 淮南摘 要 XX发电有限责任公司两台600MW机组的GPS系统采用南京英奥科技有限公司提供设备，完成DCS、DEH、TSI、NCS、故障录波器、SIS、MIS、PLC系统、发变组保护等装置时间同步功能。关键词 GPS 时间同步 火电 XX一 概述随着电力系统自动化技术的发展，不同功能的自动装置在火电站相继应用。安徽淮南XX发电有限责任公司是安徽电网主力发电厂之一，装有2台600MW亚临界参数燃煤发电机组。二期工程中又将增建2台600MW超临界参数燃煤发电机组。项目投产后，XX公司将有力地促进淮南“火电三峡”基地建设，成为安徽省装机容量最大的发电企业，为皖电东送提供保障。为了使机组各自动装置运行正常，保证与电站正常发电生产有关的控制系统在同一时钟系统基础上相互通讯，便于事故的分析和处理，经过调研、对比，选用南京英奥科技有限公司提供的SZ-2U GPS标准时间同步钟。它以美国导航星全球定位系统(Global Positioning System)为时间基准，时间同步精度1s，选用美国专业生产厂家生产的GPS接收机部件进行二次开发研制而成。它可以同时跟踪视场内的12颗GPS卫星，自动选择最佳星座进行定位、定时，输出与协调世界时UTC时间同步精度为1s的秒(1PPS)、分(1PPM)、时(1PPH)定时脉冲和北京时间的钟面，还可实现工频量的测量，外部事件(SOE)产生的时刻记录，并按照一定格式经串行口分别输出日期、时间、周波钟、周波数、钟差、事件产生时刻和安全运行天数等信息。二 时间同步的必要 国家电力公司华东公司在华东电网时钟统一系统技术推广会议决定：在华东电网推广时间同步技术，要求接入500千伏网架的所有发电厂和变电站建设时间同步系统，进而达到华东电网全网时间同步的目标。电网是一个整体，电网时间同步是一件十分重要的基础工作，做好这件工作，对于提高电能质量，即保持电网频率在国家标准规定的50Hz；对于电网调度操作，事故分析特别是复杂事故的分析都具有十分重要的意义。今后随着电力市场的建立，电能量分时计费的推行，它的重要性将在经济上突出地体现出来。三 时钟系统的构造及原理根据我公司各控制装置的实际位置，GPS系统分为两部分：主时钟部分和信号扩展部分。主时钟回路通过厂房顶部安装的天线，接受卫星信号，经过转换处理，向RS485、RS232接口提供信号，同时将信号提供给两路信号扩展回路。一路信号扩展部分与主时钟回路共同安装在2#机组电子室内，用双绞线直接传送信号。主要控制对象是两台机组DCS、DEH、NCS、MIS、SIS、TSI、PLC、故障录波、厂用电切换、发变组保护等装置；另一路信号扩展部分安装在升压站保护小室内，通过约300米光缆，经两台多模光电转换器转换处理，接收主时钟回路发送的信号，其主要控制对象是500KV保护、500KV及220KV故障录波器、RTU等自动装置。XX公司GPS构造原理框图见附图一四 技术指标1 接收频率:1575.42MHz，正常状态下可同时跟踪812颗GPS卫星。 2 天线射频灵敏度：-166dbw，天线配带50米馈线。3 捕获时间：20秒2分钟4 1PPS脉冲信号： 极性：正脉冲（上升沿）， 前沿：20ns， 定时准确度：1s ，脉冲宽度：约100ms，阻抗：50 5 1PPM脉冲信号 极性：正脉冲（上升沿）， 前沿：20ns， 定时准确度：1s ，脉冲宽度：约100ms，阻抗：506 1PPH输出 极性：正脉冲（上升沿）， 前沿：20ns， 定时准确度：1s ，脉冲宽度：约100ms，阻抗：507 周波测量精度：0.001周。8 突发事件测量：测量精度1s，格式为XX年XX月XX日XX时XX分XX秒 XXX毫秒XXX微秒9 经、纬度：同步钟所在的地理位置10 显示：十四位LCD显示，内容包括日期，时间，安全运行天数，经、纬度，突发事件时刻11 电源：输入电压范围：交直流110V220V10% 最大输出功率：30W 输入频率范围：4763Hz 工作温度范围：-10+55五 通讯规约： SZ2U GPS既可采用报文方式软件对时，又可以采用脉冲方式硬对时，XX公司采用的报文方式的通讯规约如下：1 接口标准：RS232/RS4852 通讯速率：4800 bit/s3 数据位： 8位（ASC码）4 起始位： 1位5 停止位： 1位6 校验位： 无7 输出报文格式：语句1：BJT，YYYYMMDD，hhmmss，XXXX.XX ，HHFFPP， fff1f1f1语句2：SOE，YYYYMMDD，hhmmss，UUUUUU语句3：ERR，YYYYMMDD，hhmmss，其中BJT表示北京时间；SOE表示外部事件；ERR表示信号丢失或接受卫星少于三颗；YY为年；MM为月；DD为日；hh为时；mm为分；ss为秒；XXXX.XX为钟差值，单位为秒；HHFFPP分别为工频钟的 时，分，秒；fff1f1f1为周波。XX公司装置接口的类型见附表一六 SZ-2U型GPS标准时间同步钟的特点 功能完整 输出信号类型齐全。既有故障录波器及厂用电快切装置的脉冲信号（分有、无源；交、直流），也有保护装置用的IRIG-B信号,还可以提供计算机系统用的网络时间接口信号（RS485、RS232）。记录突发事件，始终保持三组最新数据，当第四组数据到来时，第一组数据自动消失。另外还提供周波测量和钟差测量。 设备可靠 既然所有的设备的时间信号都依靠GPS统一时钟，这就要求这个主时钟设备性能非常可靠。该设备采用单片机控制，软硬件结合的技术设计，充分利用GPS接收机组件的潜力。因此，系统具有可靠性高，功能多，精度高等特点。 维护方便 程序固化在芯片中，无须软件设置，主时钟送电后，自动启动程序接收卫星信号，并向各端口发送对时信号。对于初次接触GPS系统的人员，通过阅读使用说明，即可掌握该设备的维护方法。附图1. XX公司GPS同步时钟对时原理框图 300米（光缆） 报文对时 硬件对时 IRIG-B IRIG-B 报文对时 IRIG-B 1#、2# 机组发变电组保护 1#、2# 机组厂用电切换 500KV保护装置 500KV 故障录波器 220KV 故障录波器 RTU装置 1#、2# 机组故障录波器机组故 输煤、除尘、除渣、补给水 1#、2# 机组TSI 1#、2# 机组DEH 1#、2# 机组DCS SZ-2U GPS 标准时间同步钟 2#电子室 保护小室主时钟系统及信号扩展部分 信号扩展部分附表1 XX公司时间同步信号输出接口类型和数量表：装置名称接口类型数量装置位置1#机组DCS装置RS48511#机组DCS机房1#机组DEH装置RS48511#机组集控室2#机组DCS装置RS48512#机组DCS机房2#机组DEH装置RS48512#机组电子室1#机组TSI装置RS48511#机组电子室2#机组TSI装置RS48512#机组电子室NSC装置RS23211#机组DCS机房功角测量装置RS23212#机组电子室SIS系统RS48512#机组DCS机房MIS系统RS48512#机组DCS机房输煤PLC系统RS4851输煤控制室除尘、除渣PLC系统RS4851除灰控制室补给水PLC系统RS4851化学控制室1#机组故障录波器（发变组）无源秒脉冲11#机组电子室2#机组故障录波器（发变组）有源分脉冲12#机组电子室1#机组厂用电切换装置有源分脉冲61#机组电子室2#机组厂用电切换装置有源分脉冲62#机组电子室1#机发变