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技術(shù)文章
GPS時間服務(wù)器在電力SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：3815 發(fā)布時間：2011-2-28
1.概述
電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)SCADA功能為調(diào)度員、集控員提供了各個變電站的實時數(shù)據(jù)及信息，并可以使他們方便地進(jìn)行事故重演或歷史數(shù)據(jù)和信息查詢。在系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮更多的是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲方式介質(zhì)和滿足SCADA功能的幾項性能指標(biāo)要求，而沒有考慮系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘不同步會造成什么影響。由于系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘不同步會造成一些較為特殊的故障，如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機甚至系統(tǒng)癱瘓，因而為了消除時鐘不同步的影響，我們有必要分析時鐘同步在系統(tǒng)中的作用及各種實現(xiàn)方式。
電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)是實時性很強的系統(tǒng)，它采集各個變電站的實時數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過系統(tǒng)軟件的處理后，在工作站顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和信息或存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中。電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)分為廠站端系統(tǒng)和主站端系統(tǒng)，實現(xiàn)全網(wǎng)時鐘同步按三部分進(jìn)行：
①主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對時；
②各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對時；
③各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對時。
2. 主站端系統(tǒng)對時 主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對時的目的，是保證數(shù)據(jù)發(fā)生增加、更改、刪除等操作時全網(wǎng)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)的不一致和殘缺會造成主備系統(tǒng)切換或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲時，不能正確識別數(shù)據(jù)的一致性和完整性，從而造成信息和數(shù)據(jù)的丟失，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。由于各工作站和服務(wù)器的晶振芯片長時間運行后，會出現(xiàn)由于漏電或其他原因造成的時鐘不準(zhǔn)問題，因而需采取相應(yīng)的對時方式來實現(xiàn)主站端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對時，具體如圖1、圖2所示的方式：
主站端系統(tǒng)對時方式一般不采用圖1的方式，因為GPS時間服務(wù)器一般只提供一個網(wǎng)絡(luò)接口，另外為了要實現(xiàn)與GPS對時，各服務(wù)器、工作站和前置機都需要運行對時進(jìn)程，從而浪費系統(tǒng)資源。采用圖2的對時方式，只需前置機運行對時進(jìn)程定期與GPS時間服務(wù)器進(jìn)行對時，并定期對服務(wù)器和工作站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播對時命令，從而可以方便地實現(xiàn)全系統(tǒng)的對時，因而主站端系統(tǒng)對時方式一般采用圖2的方式。數(shù)據(jù)寫入歷史庫或報表定時打印一般是在整點時刻進(jìn)行，此時如進(jìn)行系統(tǒng)對時將會因時間的不一致，而造成數(shù)據(jù)的丟失或系統(tǒng)故障。基于這個原因，對時周期（單位：分鐘）不應(yīng)為60的整除數(shù)如2、3、4、5等，同時對時周期也不能太長，因而我們建議采用每7分鐘系統(tǒng)對時一次。運行情況表明該對時周期能滿足系統(tǒng)正常運行的需要。 3. 各廠站端系統(tǒng)對時
各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對時，及各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對時的目的，是保證各間隔智能單元實時采集的數(shù)據(jù)信息，在主站系統(tǒng)經(jīng)過處理后，能正確重演數(shù)據(jù)或信息發(fā)生的時間、先后順序和邏輯關(guān)系。調(diào)度員、集控員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)和信息，實時掌握電網(wǎng)一次系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而保證經(jīng)濟調(diào)度、安全調(diào)度。
有些無人值班變電站廠站端系統(tǒng)安裝有GPS時間服務(wù)器，因而無須與主站端系統(tǒng)對時。沒有安裝GPS時間服務(wù)器的廠站端系統(tǒng)，通過主站端前置機廣播對時命令進(jìn)行對時，由于無須進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以對時周期可設(shè)較長時間如30分鐘。 安裝有GPS時間服務(wù)器的廠站端系統(tǒng)與各間隔智能單元的對時方式可以如圖3、圖4所示的方式：
圖3的對時方式采用專門的對時網(wǎng)絡(luò)，雖然可以提高對時精度，但增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時增加了間隔智能單元的資源負(fù)擔(dān)。較為常用的對時方式是圖4所示，由GPS時間服務(wù)器通過總控單元接入網(wǎng)絡(luò)的方式?？偪貑卧cGPS時間服務(wù)器對時后，通過對網(wǎng)絡(luò)廣播對時命令，實現(xiàn)與各間隔智能單元對時，對時周期可以設(shè)定為30分鐘。 4.結(jié)語
上所述，為了防止系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘不同步造成如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機甚至系統(tǒng)癱瘓的故障，我們必須采取相應(yīng)的措施實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步。實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步的方式，一般采用GPS時間服務(wù)器與前置機或總控單元對時后，由前置機或總控單元采用網(wǎng)絡(luò)廣播對時命令的方式實現(xiàn)與各間隔智能單元的對時，采用該種方式需要設(shè)定滿足運行要求的對時周期。
