GPS技術(shù)在600MW火電站的應(yīng)用分析報告

1、GPS技術(shù)在600MW火力發(fā)電廠的應(yīng)用 XX發(fā)電公司兩臺600MW機組的GPS系統(tǒng)采用英奧技術(shù)提供的設(shè)備，完成DCS、DEH、TSI、NCS、故障錄波器、SIS、MIS、PLC系統(tǒng)、發(fā)變組保護等設(shè)備的時間同步功能。關(guān)鍵詞GPS時間同步；火力發(fā)電概觀隨著電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展，不同功能的自動化裝置在火電廠得到了應(yīng)用。XX發(fā)電XX公司是電網(wǎng)中的主力電廠之一，裝有兩臺600MW亞臨界燃煤發(fā)電機組。二期工程將建設(shè)兩臺600MW超臨界燃煤發(fā)電機組。項目投產(chǎn)后，XX公司將大力推進“火電三峽”基地建設(shè)，成為全省裝機容量最大的發(fā)電企業(yè)，為皖電東送提供保障。為了使機組的自動化裝置正常運行，保證與電站正常發(fā)電相

2、關(guān)的控制系統(tǒng)在同一時鐘系統(tǒng)的基礎(chǔ)上相互通信，便于事故的分析和處理，經(jīng)過調(diào)查比較，選用了英奧科技提供的SZ-2U GPS標(biāo)準(zhǔn)時間同步時鐘。它基于美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)，時間同步精度為1s，由美國專業(yè)廠商生產(chǎn)的GPS接收機組件二次開發(fā)而成。它可以同時跟蹤視場內(nèi)的12顆GPS衛(wèi)星，自動選擇最佳星座進行定位和授時，輸出和協(xié)調(diào)UTC時間同步精度為1s的秒(1PPS)、分(1PPM)和小時(1PPH)的鐘面，還可以測量工頻，記錄外部事件時間(SOE)，并按照一定格式通過串口輸出日期和時間。第二，時間同步的需要在華東電網(wǎng)統(tǒng)一時鐘系統(tǒng)技術(shù)推進會上，國有電力公司華東公司決定在華東電網(wǎng)推廣時間同步技術(shù)，要求

3、接入500千伏電網(wǎng)的所有電廠、變電站都要建設(shè)時間同步系統(tǒng)，以達(dá)到華東電網(wǎng)全網(wǎng)時間同步的目標(biāo)。電網(wǎng)是一個整體，電網(wǎng)的時間同步是一項非常重要的基礎(chǔ)工作。做好這項工作會提高電能質(zhì)量，即保持電網(wǎng)頻率在50Hz由國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對于電網(wǎng)調(diào)度運行來說，事故分析，尤其是復(fù)雜事故的分析非常重要。隨著未來電力市場的建立和電能分時計費的實施，其重要性將在經(jīng)濟上凸顯。三時鐘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理根據(jù)我公司各控制設(shè)備的實際位置，GPS系統(tǒng)分為兩部分:主時鐘部分和信號擴展部分。主時鐘電路通過安裝在廠房頂部的天線接收衛(wèi)星信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后提供給RS485和RS232接口，同時提供給兩個信號擴展電路。1個信號擴展部分與主時鐘電路

4、一起安裝在2號機組的電子室，使用雙絞線直接傳輸信號。主要控制對象為兩臺機組的DCS、DEH、NCS、MIS、SIS、TSI、PLC、故障錄波、廠用電切換、發(fā)變組保護等裝置；另一路信號擴展部分安裝在升壓站保護室內(nèi)，通過一條約300米的光纜，由兩個多模光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，接收主時鐘電路發(fā)送的信號。其主要控制對象為500KV保護、500KV和220KV故障錄波器、RTU等自動化裝置。XX GPS結(jié)構(gòu)原理框圖見附圖1。四項技術(shù)指標(biāo)1接收頻率:1575.42MHz，正常狀態(tài)下可同時跟蹤8 12顆GPS衛(wèi)星。2天線的射頻靈敏度:-166dbw，天線配有50m饋線。3捕捉時間:20秒 2分鐘1pps脈沖信號:極

5、性:正脈沖(上升沿)，前沿: 20ns，精度:1s，脈沖寬度:約100ms，阻抗:50 。1ppm脈沖信號極性:正脈沖(上升沿)，前沿: 20ns，精度:1s，脈沖寬度:約100ms，阻抗:50 。1 PPH輸出極性:正脈沖(上升沿)，前沿: 20ns，精度:1s，脈沖寬度:約100ms，阻抗:50 。頻率測量精度:0.001周期。應(yīng)急測量:測量精度為1s，格式為xx年xx月XX日XX小時XX分XX秒XX毫秒XX微秒。經(jīng)緯度:同步時鐘的地理位置。顯示:14位液晶顯示，包括日期、時間、安全運行天數(shù)、經(jīng)緯度、應(yīng)急時間。1電源:輸入電壓范圍:交流/DC 110V 220V10%最大輸出功率:30W輸

6、入頻率范圍:47 63赫茲工作溫度范圍:-10 +555.通信協(xié)議:SZ-2U GPS可用于信息軟件時間設(shè)置和脈沖硬時間設(shè)置。XX公司采用的消息模式通信協(xié)議如下:1接口標(biāo)準(zhǔn):RS232/RS4852通信速率:4800位/秒數(shù)據(jù)位:8位(ASC碼)4個起始位:1位5個停止位:1位6位校驗位:無。7輸出消息格式:1: BJT、YYYYMMDD、hhmmss、XXXX。XX，HHFFPP，ff.f1f1f12: SOE，YYYYMMDD，hhmmss，UUUUUU3: err，YYYYMMDD，hhmmss其中BJT代表時間；SOE表示外部事件；ERR表示信號丟失或接收少于三顆衛(wèi)星；YY是年份；MM

7、是月份；DD是天；Hh是時間；Mm是分?jǐn)?shù)；Ss是秒；XXXX。XX是以秒為單位的時鐘差；HHFFPP是工頻時鐘的時、分、秒；一張紙F1F1F1是頻率。XX公司設(shè)備接口類型見表1。SZ-2U GPS標(biāo)準(zhǔn)時間同步鐘的特點功能齊全，輸出信號類型齊全。現(xiàn)有故障錄波器和廠用電快速切換裝置的脈沖信號(分別為無源；AC、DC)、用于保護裝置的IRIG-B信號以及用于計算機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)時間接口信號(RS485、RS232)。記錄緊急情況，并始終保留三組最新數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)谒慕M數(shù)據(jù)到達(dá)時，第一組數(shù)據(jù)會自動消失。此外，還提供頻率測量和時鐘誤差測量。可靠的設(shè)備由于所有設(shè)備的時間信號都依賴于GPS統(tǒng)一時鐘，這就要求這個主時鐘

8、設(shè)備的性能非?？煽俊Ｔ撛O(shè)備由單片機控制，采用軟硬件相結(jié)合的設(shè)計，充分利用了GPS接收機部件的潛力。因此，該系統(tǒng)具有高可靠性、多功能、高精度的特點。維護程序固化在芯片中，無需軟件設(shè)置。主時鐘上電后，程序自動啟動接收衛(wèi)星信號，并向各個端口發(fā)送定時信號。對于剛接觸GPS系統(tǒng)的人來說，通過閱讀說明書就可以掌握設(shè)備的維護方法。附圖1。XX公司GPS同步時鐘授時原理框圖300米(光纜)消息定時硬件定時IRIG-B IRIG-B消息定時IRIG-B1#、2#機組DCSSZ-2U GPS標(biāo)準(zhǔn)時間同步時鐘500KV保護裝置500KV故障記錄儀220KV故障記錄儀RTU設(shè)備1#、2#發(fā)電機組保護1#和2#機組廠用

9、電切換1#和2#機組的DEH1#、2#機組故障錄波器因此，單位輸煤、除塵、除渣和供水1#和2#機組的TSI2#電子機房保護室主時鐘系統(tǒng)和信號擴展部分；信號擴展部分附表1 XX公司時間同步信號輸出接口類型及數(shù)量:設(shè)備名稱接口類型量設(shè)備位置1#機組DCS裝置RS485一個1號機組DCS室1號機組的DEH裝置RS485一個1號機組集控室2號機組DCS裝置RS485一個2號機組DCS室第二單元DEH單元RS485一個第二單元電子教室1號機組的TSI裝置RS485一個1#單元電子室2號機組TSI裝置RS485一個第二單元電子教室NSC設(shè)備串行通訊連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一個1號機組DCS室功率角度測量裝置串行通訊連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一個第二單元電子教室SIS系統(tǒng)RS485一個2號機組DCS室管理信息系統(tǒng)RS485一個2號機組DCS室輸煤PLC系統(tǒng)RS485一個輸煤控制室除塵除渣PLC系統(tǒng)RS485一個除灰控制室供水PLC系統(tǒng)RS485一個化學(xué)控制室1#機組故障錄波器(發(fā)電機-變壓器組)被動秒脈沖一個1#單元電子室2#機組故障錄波器(發(fā)電機-變壓器組)主動脈沖分裂一個第二單元電子教室1號機組廠用電切換裝置主動脈沖分裂六1#單元電子室2號機組廠用電切換裝置主動脈沖分裂六第二單元電